[發明專利]一種基于彩色數字圖像植被冠層覆蓋度計算方法及系統

有效

• 申請號: 201610049382.6
• 申請日: 2016-01-25
• 公開（公告）號: CN105719320B
• 公開（公告）日: 2018-11-06
• 發明（設計）人: 金時超;佃袁勇;王鵬程;滕明君;彭隆贊;孟凡凡
• 申請（專利權）人: 華中農業大學
• 主分類號: G06T7/136
• 分類號: G06T7/136;G06T7/90
• 代理公司: 北京輕創知識產權代理有限公司 11212
• 代理人: 楊立

1.一種基于彩色數字圖像植被冠層覆蓋度計算方法，其特征在于，包括如下步驟：

步驟1，垂直拍攝獲取待計算區域的彩色數字圖像；

步驟2，計算所述彩色數字圖像的每個像素的綠特征指數；

步驟3，調用Sobel算子分別根據每個像素的綠特征指數計算每個像素的梯度值，并將最大梯度值對應的像素的綠特征指數作為閾值；

步驟4，分別將每個像素的綠特征指數與所述閾值進行比較，將綠特征指數大于或等于所述閾值的對應像素歸為植被像素，將綠特征指數小于所述閾值的對應像素歸為非植被像素，根據植被像素和非植被像素計算所述待計算區域的植被冠層覆蓋度。

2.根據權利要求1所述一種基于彩色數字圖像植被冠層覆蓋度計算方法，其特征在于，所述步驟2的具體實現為根據如下第一公式計算每個像素的綠特征指數；

所述第一公式如下所示：

EG＝2G-R-B

其中，所述EG為任一像素的綠特征指數，所述G、R和B分別為所述任一像素中綠色、紅色和藍色三種顏色在各自通道中的數值。

3.根據權利要求1所述一種基于彩色數字圖像植被冠層覆蓋度計算方法，其特征在于，所述步驟3的具體實現包括如下步驟：

步驟31，調用Sobel算子根據如下第二公式和第三公式分別計算每個像素的橫向亮度差分近似值和縱向亮度差分近似值；

所述第二公式如下所示：

所述第三公式如下所示：

其中，所述EG為任一像素的綠特征指數，所述為Sobel算子的橫向卷積因子，所述為Sobel算子的縱向卷積因子，所述S_x為所述任一像素的橫向亮度差分近似值，所述S_y為所述任一像素的縱向亮度差分近似值；

步驟32，根據如下第四公式計算每個像素的梯度值；

所述第四公式如下所示：

其中，所述M為所述任一像素的梯度值；

步驟33，將最大梯度值對應的像素的綠特征指數作為閾值。

4.根據權利要求1所述一種基于彩色數字圖像植被冠層覆蓋度計算方法，其特征在于，所述步驟3的具體實現中按綠特征指數的大小順序，逐一計算每個像素的梯度值，并繪制梯度值與綠特征指數的關系曲線，則關系曲線的最高點對應的梯度值即為最大梯度值。

5.根據權利要求1所述一種基于彩色數字圖像植被冠層覆蓋度計算方法，其特征在于，所述步驟4的具體實現包括如下步驟：

步驟41，分別將每個像素的綠特征指數與所述閾值進行比較，將綠特征指數大于或等于所述閾值的對應像素歸為植被像素，將綠特征指數小于所述閾值的對應像素歸為非植被像素；

步驟42，計算全部植被像素所占面積與所述彩色數字圖像總面積的百分比；

步驟43，當所述彩色數字圖像為普通鏡頭拍攝的圖像時，則所述百分比即為所述待計算區域的植被冠層覆蓋度；當所述彩色數字圖像為魚眼鏡頭拍攝的圖像時，則根據如下第五公式計算所述待計算區域的植被冠層覆蓋度；

所述第五公式如下所示：

其中，所述y′為所述待計算區域的植被冠層覆蓋度，所述y為所述百分比，所述m和n分別為所述彩色數字圖像的長和寬，所述d為所述魚眼鏡頭拍攝的圖像中的有效圖像的直徑。

6.根據權利要求5所述一種基于彩色數字圖像植被冠層覆蓋度計算方法，其特征在于，當所述彩色數字圖像為魚眼鏡頭拍攝的圖像時，所述步驟1和步驟2之間還包括采用圖像處理工具去除所述有效圖像外圍的噪點的步驟。

7.根據權利要求1至6任一項所述一種基于彩色數字圖像植被冠層覆蓋度計算方法，其特征在于，所述垂直拍攝為從地面垂直向上拍攝，并且選擇拍攝區域天空無云時進行。