Kehitysympäristö puustotunnusten mittaukseen kuvankäsittelytekniikoilla
No Thumbnail Available
URL
Journal Title
Journal ISSN
Volume Title
Helsinki University of Technology |
Diplomityö
Checking the digitized thesis and permission for publishing
Instructions for the author
Instructions for the author
Authors
Date
2008
Major/Subject
Mittaustekniikka
Mcode
S-108
Degree programme
Language
fi
Pages
89 + (16)
Series
Abstract
Puustotunnusten mittaamiseen tarkoitettuja menetelmiä on useita. Kuitenkin tuntematonta metsää mitatessa tarkkoja mittaustuloksia saavutetaan usein vain kosketukseen perustuvilla mittausmenetelmillä. Nykyisillä etämittausmenetelmillä päästään hyviin mittaustuloksiin, mutta näillä menetelmillä saatavien mittaustulosten ja puustotunnusten yhteys saadaan mitatuista referenssikoealoista. Tarkkoja mittaustuloksia tarvittaessa onkin käytännössä edelleen käytettävä kosketukseen perustuvia mittausmenetelmiä. Tässä työssä suunniteltiin ja rakennettiin kuvankäsittelyyn perustuva kehitysympäristö puustotunnusten etämittaamiseen. Laitteisto perustuu digitaalijärjestelmäkameran, laserviivageneraattorin ja kannettavan mittaustietokoneen yhdistelmään. Mittauksessa käytetään apuna kohteen laservalaisua. Mitattavan kohteen pinnalle generoidaan laserviiva, jonka avulla mitattava kohde pystytään helpommin erottamaan taustasta. Laserviivageneraattori on sijoitettu kiinteän, tunnetun etäisyyden päähän samansuuntaisesti kameran ja objektiivin muodostaman optisen akselin kanssa. Varsinainen dimensiomittaus tapahtuu kuvassa näkyvän laserviivan pituutta ja suhteellista paikkaa hyväksikäyttäen. Osa kehitysympäristössä käytetystä laitteistosta on suunniteltu ja valmistettu itse. Laitteiston kehittämisen päätarkoitus on mahdollistaa tutkimus kuvankäsittelytekniikoin tapahtuvalle puustotunnusten mittaamiselle ja laskennalle. Laitteiston avulla tehtävän jatkotutkimuksen pohjalta pyritään kehittämään mittalaite, joka nopeuttaisi mittaamista ja tulosten käsittelyä automatisoimalla mittaustapahtumaa mahdollisimman paljon. Jatkotutkimuskohteina on suunniteltu muun muassa kasvavan puun pituuden mittaamista, puulajin tunnistamista sekä puun kaatamisen yhteydessä syntyvän hakkuujätteen biomassan arvioimista etukäteen biomassan hyötykäyttöä ajatellen. Laitteiston toiminnan demonstroimiseksi on kehitetty laskenta-algoritmi, jolla pystytään samalla mittauskerralla mittaamaan sekä mitattavan kohteen läpimitta halutulta korkeudelta että etäisyys kohteeseen. Mittaustulos esitetään tietokoneen kosketusnäytöllä, jonka pohjalta käyttäjä joko hyväksyy tuloksen tai korjaa mittaustulosta käyttöliittymän avulla. Laitteisto on suunniteltu käytettäväksi 2 - 15 metrin etäisyydeltä mitattavasta kohteesta ja saavuttamaan +-5 millimetrin mittausepävarmuuden läpimitan mittauksessa sekä ±75 millimetrin mittausepävarmuuden etäisyysmittauksessa. Työssä kehitetty mittausmenetelmä osoitettiin toimivaksi laboratoriokokein sekä maastomittauksin. Tavoitteeksi asetettuihin mittausepävarmuuksiin ei täysin päästy käytetyn laitteiston epäideaalisuuksien vuoksi, mutta niiden saavuttaminen on realistista esitetyllä mittausmenetelmällä. Puun kuoren pintakasvillisuuden rakenteen huomioiminen sekä kuvankäsittelyn asetusten automaattinen säätö kuvattavan puulajin mukaan vaativat vielä lisätutkimusta laitteiston tarkkuuden ja kuvankäsittelyn toimivuuden parantamiseksi.Description
Supervisor
Ikonen, ErkkiThesis advisor
Merimaa, MikkoKeywords
digital camera, digitaalikamera, digital single-lens reflex camera, digitaalijärjestelmäkamera, line laser, laserviiva, tree attribute, puustotunnus, C/C++ programming, C/C++ -ohjelmointi, VC++ programming, VC++ -ohjelmointi, image processing, kuvankäsittely, structured lighting, strukturoitu valo