本发明涉及树高测量与胸径测量，尤其涉及一种智能手机结合计算机视觉的立木高度和胸径测量方法及装置。
背景技术：
1、长期以来，我国林业调查中最常用的立木树高和胸径测量仪器分别为布鲁莱斯测高器和胸径尺。在进行外业调查时，需携带卷尺、胸径尺和布鲁莱斯测高器等，且需两人配合进行树高测量，具有劳动强度大、测量效率低等不足。
2、随着计算机技术及智慧林业的发展，摄影测量、无人机激光雷达技术等在林业资源调查方面的应用极大地提高了调查效率。以上技术需要精密的仪器及专业的操作技能，这为树高、胸径的测量过程引入了诸多不便。另外，对于城市森林而言，无人机激光雷达技术的实际使用还存在以下不足之处：在城市中心飞行需要无人机驾照及当地相关飞行管控部门的许可；城市中心高楼林立，飞行高度过高会导致雷达点云密度稀疏。
3、嵌入式技术的发展也推动了林业调查技术的革新。测树钳、测树枪等的出现，改变了以往人工读取、记录数据的方式。但以上树高测量方法需要特制的工具，不能较为广泛的使用。因此本发明提出一种智能手机结合计算机视觉的立木高度和胸径测量方法及装置，能够精准、实时的测量、记录树高和胸径。
4、与本发明最相似的技术方案：
5、目前，仅有两份最为相似的现有技术发明。
6、“一种基于机器视觉的立木树高测量系统及方法”，专利号为cn202111084045.8，该方法或系统包括以下步骤：
7、第一步，借助非线性畸变的相机标定方法对安卓智能手机后置镜头进行标定，提取出对应的非线性畸变参数和内外参数。与此同时，对待测立木的图像进行基于点运算的透视畸变校正。
8、第二步，收集立木图像数据，构建数据集，并使用mask r-cnn实例分割算法训练立木图像分割模型。
9、第三步，开发基于安卓智能手机平台的前端app以及搭建运行mask r-cnn的后端web应用。经过以上三个步骤，即可使用安卓智能手机进行立木树高测量。测量过程为：测量人员手持安卓智能手机，站立在与待测立木同一水平地面上。使用app的拍照功能，获取完整的单株立木图像，与此同时，手机内置传感器可以记录拍照时手机的倾斜角度。最后，在app输入通过卷尺测得的观测点与立木之间的距离，点击上传图片及参数按钮，等待后端算法处理后即可得到树高的测量结果。
10、“一种基于机器视觉和深度学习的立木胸径测量方法”，专利号为cn202111086137.x，该方法或系统包括以下步骤：
11、第一步：相机标定和图像校正模块借助多张标定板图片，对相机进行标定和图像校正，得到相机内外参数及畸变系数，并利用上述参数对需要测量的图片进行畸变矫正。
12、第二步：树干图像分割模块利用u-net网络对校正后的图片进行树干图像分割，得到一副分割图像。
13、第三步：胸径测量模块借助分割图像提取胸径两侧图像像素，并重建胸径两侧的三维坐标。依据此三维坐标进行胸径长度测算，并使用胸径误差校正模型对结果进行校正。其中胸径测量模块包括胸径像素坐标的提取、胸径三维坐标的重建和胸径长度的测算，胸径像素坐标的提取包括分割图像轮廓提取、树干轮廓外接矩形提取和胸径位置的定位，胸径三维坐标的重建包括三维重建模型和胸径三维坐标计算。
14、现有技术或系统存在以下缺点：(1)现有技术方法或系统的计算量大、耗时长、对服务器要求高。(2)现有技术方法或系统需要借助网络。(3)现有技术系统或方法步骤繁琐，影响外业调查效率。(4)现有技术系统或方法限制其应用场景(5)现有技术系统或方法需要借助卷尺测量观测点到立木的距离。
技术实现思路
1、本发明目的在于针对现有技术的不足，提出一种智能手机结合计算机视觉的立木高度和胸径测量方法及装置，借助计算机视觉算法和智能手机对立木树高和胸径进行实时精准地测量和提取，提高外业调查的效率，降低工作强度；用户不必提前标定相机参数，也不必学习复杂繁琐的操作流程，随时可以进行树高、胸径测量。
2、本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：一种智能手机结合计算机视觉的立木高度和胸径测量方法，该方法包括以下步骤：
3、(1)获取树种的立木图片，通过计算机视觉算法和参照物实际物理高度计算出胸径位置，并绘制胸径检测辅助线，对参照物、立木及胸径检测辅助线与树干构成的胸径待检测目标物进行标记，构建数据集；所述胸径检测辅助线是以胸径位置为中轴线、上下若干像素宽度的直线；
4、(2)基于计算机视觉算法得到参照物、立木的像素高度和胸径的像素宽度，以参照物作为比例尺，参照物与待测立木的树根位于同一轴线上，二者构成平面，基于带有镜头的智能终端进行成像，由小孔成像原理及比例尺原理计算待测立木的高度和胸径。
5、进一步地，步骤(1)中，参照物为人、标杆或饮料瓶。
6、进一步地，步骤(1)中，根据原有参照物图像像素高度、参照物实际物理高度，绘制胸径检测辅助线进而构建胸径待检测目标物，检测并获取到胸径的像素宽度，计算得到实际胸径。
7、进一步地，步骤(2)中，将计算机视觉算法以及小孔成像原理和比例尺原理的计算过程集成为比例尺测量模型，该模型部署在智能终端上。
8、进一步地，所述智能终端为智能手机、智能平板电脑或英伟达jetson系列开发板。
9、进一步地，部署过程为：将比例尺测量模型的权重经onnx转换为ncnn权重，利用ncnn推理框架编写android端应用程序，或者借助mnn、mace、tnn进行移动端程序的开发和深度学习框架的部署。
10、第二方面，本发明还提供了一种智能手机结合计算机视觉的立木高度和胸径测量装置，包括存储器和一个或多个处理器，所述存储器中存储有可执行代码，所述处理器执行所述可执行代码时，实现所述的一种智能手机结合计算机视觉的立木高度和胸径测量方法。
11、第三方面，本发明还提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有程序，所述程序被处理器执行时，实现所述的一种智能手机结合计算机视觉的立木高度和胸径测量方法。
12、第四方面，本发明还提供了一种计算机程序产品，包括计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时，实现所述的一种智能手机结合计算机视觉的立木高度和胸径测量方法。
13、本发明的有益效果：
14、1、本发明在处理待测立木图像时的计算量小，无需借助后端服务器，即可实现对城市立木高度、胸径的实时测量。
15、2、本发明无需借助网络，只在安卓智能手机、安卓智能平板等智能终端本地进行图像处理、树高和胸径大小的测量。
16、3、本发明在测量待测立木前，仅需训练对应的模型即可，无需进行安卓智能手机后置镜头的标定；在测量时，无需携带额外的测量工具，仅一部安卓智能手机、安卓智能平板等智能终端即可。
17、4、本发明测量待测立木时，无地形限制。无论待测立木与测量者是否处于同一水平面，都可以进行准确的树高、胸径测量。
1.一种智能手机结合计算机视觉的立木高度和胸径测量方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种智能手机结合计算机视觉的立木高度和胸径测量方法，其特征在于，步骤(1)中，参照物为人、标杆或饮料瓶。
3.根据权利要求1所述的一种智能手机结合计算机视觉的立木高度和胸径测量方法，其特征在于，步骤(1)中，根据原有参照物图像像素高度、参照物实际物理高度，绘制胸径检测辅助线进而构建胸径待检测目标物，检测并获取到胸径的像素宽度，计算得到实际胸径。
4.根据权利要求1所述的一种智能手机结合计算机视觉的立木高度和胸径测量方法，其特征在于，步骤(2)中，将计算机视觉算法以及小孔成像原理和比例尺原理的计算过程集成为比例尺测量模型，该模型部署在智能终端上。
5.根据权利要求4所述的一种智能手机结合计算机视觉的立木高度和胸径测量方法，其特征在于，所述智能终端为智能手机、智能平板电脑或英伟达jetson系列开发板。
6.根据权利要求4所述的一种智能手机结合计算机视觉的立木高度和胸径测量方法，其特征在于，部署过程为：将比例尺测量模型的权重经onnx转换为ncnn权重，利用ncnn推理框架编写android端应用程序，或者借助mnn、mace、tnn进行移动端程序的开发和深度学习框架的部署。
7.一种智能手机结合计算机视觉的立木高度和胸径测量装置，包括存储器和一个或多个处理器，所述存储器中存储有可执行代码，其特征在于，所述处理器执行所述可执行代码时，实现如权利要求1-6中任一项所述的一种智能手机结合计算机视觉的立木高度和胸径测量方法。
8.一种计算机可读存储介质，其上存储有程序，其特征在于，所述程序被处理器执行时，实现如权利要求1-6中任一项所述的一种智能手机结合计算机视觉的立木高度和胸径测量方法。
9.一种计算机程序产品，包括计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时，实现如权利要求1-6任一项所述的一种智能手机结合计算机视觉的立木高度和胸径测量方法。
