[發(fā)明專利]應(yīng)用Photoshop和Matlab快速提取森林郁閉度的方法

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201110444692.5
• 申請日: 2011-12-27
• 公開（公告）號: CN102542276A
• 公開（公告）日: 2012-07-04
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 劉殿偉;湯旭光;王宗明;鄭興明;賈明明;董張玉;劉婧怡
• 申請（專利權(quán)）人: 中國科學(xué)院東北地理與農(nóng)業(yè)生態(tài)研究所
• 主分類號: G06K9/46
• 分類號: G06K9/46
• 代理公司: 哈爾濱市松花江專利商標(biāo)事務(wù)所 23109
• 代理人: 張果瑞

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及應(yīng)用Photoshop和Matlab快速提取森林郁閉度的方法，屬于圖像處理領(lǐng)域。

背景技術(shù)

森林郁閉度是描述森林生態(tài)系統(tǒng)生長狀況的重要指標(biāo)，也是利用遙感影像進(jìn)行森林生物量、蓄積量估算不可或缺的因子。近年來，與郁閉度相關(guān)的生態(tài)研究不斷深入，涉及到林分質(zhì)量評價、森林經(jīng)營管理、野生動物棲息地生境選擇、退耕還林生態(tài)恢復(fù)效果評價等方面。然而，郁閉度的基本內(nèi)涵與測量方法卻沒有受到足夠重視，存在著概念模糊、測定方法粗放等問題，不能滿足林業(yè)經(jīng)營管理與生態(tài)評價的需要。在林學(xué)與生態(tài)學(xué)中，與郁閉度相關(guān)的概念主要有林冠蓋度、林冠密度、林冠開闊度等。郁閉度指從林地一點向上仰視，被樹木枝體所遮擋的天空球面的比例，在生產(chǎn)中通常多次測量求均值作為該樣地的森林郁閉度。

當(dāng)前郁閉度的測定方法主要有樣點抬頭觀測法、樹冠投影法、郁閉度測定器法、遙感圖像判讀法及理論計算法等。在諸多方法中，樹冠投影法精度高，但效率較低；儀器測定法(麇角觀測儀(moosehorn)、球面密度計(speherical?densiometer)、郁閉度測定器、冠層分析儀)設(shè)備成本昂貴，難以廣泛推廣應(yīng)用；遙感影像判讀和理論計算法則需具備專業(yè)操作技能與知識儲備。因此，這些方法大多用于科學(xué)研究層面，在生產(chǎn)實踐中仍較多地采用抬頭觀測法、樣線法等不應(yīng)用儀器的樣點法，制約了郁閉度在林業(yè)生產(chǎn)與生態(tài)研究中的應(yīng)用，可見探索一種精確度高、操作簡便且成本低、易攜帶的測量設(shè)備及方法具有很強(qiáng)的現(xiàn)實意義。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明目的是為了解決現(xiàn)有郁閉度的測定方法效率低、設(shè)備成本昂貴的問題，提供了一種應(yīng)用Photoshop和Matlab快速提取森林郁閉度的方法。

本發(fā)明所述應(yīng)用Photoshop和Matlab快速提取森林郁閉度的方法，在待測森林中隨機(jī)選擇多處有代表性的觀測點進(jìn)行郁閉度計算，則森林郁閉度為多處觀測點郁閉度的平均值，每處觀測點郁閉度的獲取方法包括以下步驟：

步驟一、采用魚眼鏡頭獲取林冠魚眼照片；

步驟二、應(yīng)用Photoshop對所述林冠魚眼照片進(jìn)行預(yù)處理，獲取用于計算森林郁閉度的冠層圖像；

步驟三、在Matlab中讀取步驟二獲取的用于計算森林郁閉度的冠層圖像，并生成灰度圖像；

步驟四、根據(jù)所述灰度圖像獲取直方圖，并根據(jù)該直方圖判斷出天空部分灰度臨界點閾值T，所述天空部分灰度臨界點閾值T按公式

T=xmax1+xmax22]]>獲取，

式中x_max1為直方圖中左半部分最大的灰度值，

x_max2為直方圖中右半部分最大的灰度值，

步驟五、根據(jù)所述臨界點閾值將所述灰度圖像二值化，將灰度圖像中小于所述臨界點閾值的像素的灰度值置1，代表天空部分；將灰度圖像中大于等于所述臨界點閾值的像素的灰度值置0，代表林冠部分；生成二值化圖像；

步驟六、統(tǒng)計二值化圖像中灰度值為1的像素個數(shù)，并利用公式

獲取該處觀測點的森林郁閉度，

公式中f表示該處觀測點的森林郁閉度，

a表示二值化圖像中灰度值為1的像素個數(shù)，

s表示二值化圖像中總像素個數(shù)。

本發(fā)明的優(yōu)點：

本發(fā)明能夠克服傳統(tǒng)測量方法的主觀性、粗糙性與儀器測定法成本昂貴難以大范圍推廣的不足，提高森林郁閉度在林業(yè)生產(chǎn)與生態(tài)研究中的應(yīng)用，是一種精確度高、可操作性強(qiáng)、成本低、便攜性高的測量方法和設(shè)備，能夠快速準(zhǔn)確地獲取森林郁閉度信息。

附圖說明

圖1是本發(fā)明所述應(yīng)用Photoshop和Matlab快速提取森林郁閉度的方法的流程圖；

圖2是待測森林的魚眼照片；

圖3是截取的適合于森林郁閉度計算的冠層圖像照片；

圖4是圖3的灰度圖像；

圖5是根據(jù)圖4生成的直方圖；

圖6是分成天空部分與植被冠層部分的二值化圖。

具體實施方式