树木髓心是树干内部的重要结构之一,对树木生长、木材性能及加工都有一定的影响。当前对树木髓心的研究重点在于对其进行准确定位,髓心定位是进行林木测量或树干解析的基础。目前主要采用精度较高的直接测量法对树木髓心进行定位,但这种方式需要破坏树木主干,会对树木造成严重损伤。为了解决上述问题,研究并发展树木髓心无损定位势在必行。本文在对树木髓心几何性质进行推断和验证后,开发出一种基于二维激光雷达的树木髓心定位系统。该系统可在无损前提下,通过激光雷达获取树干外轮廓点云数据。在对点云进行重建后,利用髓心特有的几何性质对髓心进行径向定位。最终实验结果表明,该系统可准确在树干横截面上标记一条通过髓心的弦,可以满足在使用生长锥或微钻阻力钻头时对髓心径向定位的要求。本文主要研究内容如下:(1)提出过髓心的最长弦可在误差允许范围内平分树干横截面外轮廓周长,并进行了验证:在Auto CAD软件中对树木圆盘数字图片进行分析,人工确定髓心并作过髓心最长弦线将外轮廓周长分为两部分,测量两部分周长数值并计算误差。最终验证最长弦平分树干横截面外轮廓周长的误差在5%附近波动。(2)利用二维激光雷达经四次定点扫描获取树干外轮廓点云数据,经坐标转换后使用距离阈值法进行去噪,并使用蚁群算法对去噪后的数据排序,最终经三次样条插值对点云数据进行拟合重建。(3)提出了一种无损的对树木髓心进行径向定位的方法。在拟合好的树干外轮廓线上提取最长弦,并验证其是否能在误差允许范围内平分树干横截面外轮廓周长,若该弦通过检验,便可认定其通过髓心,完成对髓心的径向定位。实验发现,对于树干横截面形状近似椭圆的树木,该定位方法的误差最大仅为1.46%,而对于树干横截面形状近似圆形的树木,可直接标定横截面上最长弦以定位髓心,无需再进行检验。最后,通过与真实的样本树干进行对比,证明所有样本标定出的弦均可通过真实髓心,验证了定位方法的准确性。