樹木髓心是樹干內部的重要結構之一,對樹木生長、木材性能及加工都有一定的影響。當前對樹木髓心的研究重點在于對其進行準確定位,髓心定位是進行林木測量或樹干解析的基礎。目前主要采用精度較高的直接測量法對樹木髓心進行定位,但這種方式需要破壞樹木主干,會對樹木造成嚴重損傷。為了解決上述問題,研究并發(fā)展樹木髓心無損定位勢在必行。本文在對樹木髓心幾何性質進行推斷和驗證后,開發(fā)出一種基于二維激光雷達的樹木髓心定位系統(tǒng)。該系統(tǒng)可在無損前提下,通過激光雷達獲取樹干外輪廓點云數據。在對點云進行重建后,利用髓心特有的幾何性質對髓心進行徑向定位。最終實驗結果表明,該系統(tǒng)可準確在樹干橫截面上標記一條通過髓心的弦,可以滿足在使用生長錐或微鉆阻力鉆頭時對髓心徑向定位的要求。本文主要研究內容如下:（1）提出過髓心的最長弦可在誤差允許范圍內平分樹干橫截面外輪廓周長,并進行了驗證:在Auto CAD軟件中對樹木圓盤數字圖片進行分析,人工確定髓心并作過髓心最長弦線將外輪廓周長分為兩部分,測量兩部分周長數值并計算誤差。最終驗證最長弦平分樹干橫截面外輪廓周長的誤差在5%附近波動。（2）利用二維激光雷達經四次定點掃描獲取樹干外輪廓... 

【文章來源】：北京林業(yè)大學北京市 211工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數】：75 頁

【學位級別】：碩士

【部分圖文】：

樹干結構示意圖

確（吳斡寧和萬濤，2013）。不僅如此，髓心與樹木內部的許多結構都息息相關，其位置也會影響木材的性質及加工（Boukadidaetal．，2012）。所以，準確地對髓心進行定位在測量樹木年輪參數、研究樹木生長過程、估算樹齡、測定評估木材性能等方面均具有重要意義。實驗研究中常假設髓心位于樹干中心，但在實際生產生活中，髓心偏倚時常發(fā)生，尤其在樹干根部和頂部，該情況更為明顯和常見，這是由于該位置在樹木生長過程中承受的應力較大造成的，該現(xiàn)象的發(fā)生增加了髓心定位的困難（AkachukuandAbolarin，1989；張寧等，2017）。圖1.2髓心偏倚的示例Figure1.2Examplesofeccentricpith如今已有很多定位方法被用于解決樹木髓心定位問題，其中主要以圖像處理為基礎，通過掃描樹干橫截面獲取樹木圓盤圖像，在此基礎上添加輔助線或應用聚類算法來輔助定位。稱此類方法為直接測量法。直接測量法可大幅提升髓心定位的準確性，且即使髓心存在缺失或損傷也不會影響精度，已逐漸成為目前的主流研究方向。但上述方法也存在問題，即在獲取樹木橫截面圖像時必須破壞或者切斷樹木主干，這會對樹木的生長造成不可逆的損傷甚至會直接導致樹木死亡，即使可以使用側枝的年輪代替主干年輪獲取所需參數進行后續(xù)分析，但折斷側枝對活立木的影響也是無法忽略的（袁傳武等，2012）。因此，找到一種能最大限度保證樹木健康和結構完整的髓心無損定位方法成為亟待解決的問題。與直接測量法相對應，通過非破壞性測量來實現(xiàn)髓心定位的方法稱為間接測量法。此類方法可通過非破壞性測量實現(xiàn)樹木髓心定位。如利用激光雷達獲取某一水平高度上的樹干外輪廓點云數據，隨后利用點云對外輪廓進行重建，并應用髓心的位置或性質特點在重建的樹干橫截面外輪廓上實現(xiàn)髓心定位，便能實現(xiàn)快速無損?

確（吳斡寧和萬濤，2013）。不僅如此，髓心與樹木內部的許多結構都息息相關，其位置也會影響木材的性質及加工（Boukadidaetal．，2012）。所以，準確地對髓心進行定位在測量樹木年輪參數、研究樹木生長過程、估算樹齡、測定評估木材性能等方面均具有重要意義。實驗研究中常假設髓心位于樹干中心，但在實際生產生活中，髓心偏倚時常發(fā)生，尤其在樹干根部和頂部，該情況更為明顯和常見，這是由于該位置在樹木生長過程中承受的應力較大造成的，該現(xiàn)象的發(fā)生增加了髓心定位的困難（AkachukuandAbolarin，1989；張寧等，2017）。圖1.2髓心偏倚的示例Figure1.2Examplesofeccentricpith如今已有很多定位方法被用于解決樹木髓心定位問題，其中主要以圖像處理為基礎，通過掃描樹干橫截面獲取樹木圓盤圖像，在此基礎上添加輔助線或應用聚類算法來輔助定位。稱此類方法為直接測量法。直接測量法可大幅提升髓心定位的準確性，且即使髓心存在缺失或損傷也不會影響精度，已逐漸成為目前的主流研究方向。但上述方法也存在問題，即在獲取樹木橫截面圖像時必須破壞或者切斷樹木主干，這會對樹木的生長造成不可逆的損傷甚至會直接導致樹木死亡，即使可以使用側枝的年輪代替主干年輪獲取所需參數進行后續(xù)分析，但折斷側枝對活立木的影響也是無法忽略的（袁傳武等，2012）。因此，找到一種能最大限度保證樹木健康和結構完整的髓心無損定位方法成為亟待解決的問題。與直接測量法相對應，通過非破壞性測量來實現(xiàn)髓心定位的方法稱為間接測量法。此類方法可通過非破壞性測量實現(xiàn)樹木髓心定位。如利用激光雷達獲取某一水平高度上的樹干外輪廓點云數據，隨后利用點云對外輪廓進行重建，并應用髓心的位置或性質特點在重建的樹干橫截面外輪廓上實現(xiàn)髓心定位，便能實現(xiàn)快速無損?

【參考文獻】：
期刊論文
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博士論文
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碩士論文
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本文編號：3271908