[發明專利]一種基于數碼相片提取荒漠植被蓋度的方法

有效

• 申請號: 201810306548.7
• 申請日: 2018-04-08
• 公開（公告）號: CN108564021B
• 公開（公告）日: 2021-04-16
• 發明（設計）人: 馮琦勝;高新華;黃曉東;梁天剛
• 申請（專利權）人: 蘭州大學
• 主分類號: G06K9/00
• 分類號: G06K9/00;G06K9/46;G06T7/136
• 代理公司: 成都中亞專利代理有限公司 51126
• 代理人: 王崗

本發明公開了一種基于數碼相片提取荒漠植被蓋度的方法，包括如下步驟；1)借助相機在近地面或低空垂直向下拍攝，獲取荒漠植被的數字照片；2)將照片的顏色空間由RGB轉換為HSV；3)計算基于S和V的荒漠植被提取指數，并通過閾值分割方法區分出荒漠植被分布區域；4)獲取荒漠區域的植被像素數，并計算其占照片總像素數的百分比作為荒漠植被的蓋度值。本發明屬于一種基于HSV顏色空間S、V分量的荒漠植被提取方法，基于該方法可以根據荒漠植被照片計算荒漠植被的蓋度。

技術領域

本發明涉及提取荒漠植被蓋度相關領域，具體來講是一種基于HSV顏色空間提取荒漠植被蓋度的實現方法。

背景技術

植被蓋度指植物群落總體或各個體的地上部分的垂直投影面積與樣方面積之比的百分數。它反映植被的茂密程度和植物進行光合作用面積的大小。

在草地植物群落野外調查中,傳統的草地植被蓋度測定方法有目測法、方格法、針刺法、儀器測量法、遙感解譯法等多種方法。目測法簡單快捷,但觀測精度受觀測者主觀因素、經驗等影響較大，觀測者不同，觀測結果差異較大；方格法有較高的觀測精度,但是效率較低；針刺法是應用概率統計學原理而形成的蓋度估算技術,但這種方法依然費時費力,精度也并不理想。儀器法需使用專門儀器設備,經濟成本較高,且野外攜帶和操作均不方便。衛星遙感反演算法僅能估算出大尺度區域上的草地蓋度,不適合實地觀測需要。

2000年以來,數碼相機迅速普及,科研人員開始嘗試應用數碼相機和圖像處理技術開展草地蓋度測量。具體方法是在一定高度上，采用數碼相機垂直向下拍攝草地照片。使用計算機數字圖像處理的方法，區分照片中植被和非植被區域，通過計算植被區域像素數量占照片總像素數的比例來估算植被蓋度。與傳統的方法相比，照相法簡便易行，自動化程度高，受人為因素影響小。然而，照相法的觀測精度受到植被區域提取方法的限制。目前常用的植被提取算法有RGB閾值法、HSV判別法、RGB決策樹法、Lab顏色空間的紅綠分量閾值法等。這些方法均是通過計算照片中每個像素的特征指數，并按照一定的閾值或規則對照片進行分割，得到照片中綠色植被分布區。上述方法的基本思想是綠色植被在綠色通道的數值高于紅色和藍色通道數值，并在植株密度較大、時空分布較均勻的農作物和部分綠色植被上取得很好的結果。但由于荒漠植被葉片較少，顏色偏黃，且包含大量枯黃的枝條，上述針對綠色植被提取的方法并不適用于荒漠植被的提取。

發明內容

因此，為了解決上述不足，本發明在此提供一種基于數碼相片提取荒漠植被蓋度的方法；本發明屬于一種基于HSV顏色空間下，S、V分量的荒漠植被提取方法，基于該方法可以根據荒漠植被照片計算得到荒漠植被蓋度。

本發明是這樣實現的，構造一種基于HSV顏色空間提取荒漠植被蓋度的實現方法，其特征在于：按照如下方式實現；

1)借助相機在近地面或低空垂直向下拍攝，獲取荒漠植被的數字照片；

2)將照片的顏色空間由RGB轉換為HSV；

3)計算基于S和V的荒漠植被提取特征指數，并通過閾值分割方法區分出荒漠植被分布區域；指數計算形式如下：

其中，S、V分別表示HSV顏色空間中的飽和度(S)和明度值(V),T為分割閾值，bw為荒漠區域植被與非植被分布的二值圖；

4)獲取荒漠區域的像素數，并計算其占照片總像素數的百分比作為荒漠植被的蓋度值；具體計算公式如下：

其中，FVC為荒漠植被蓋度(％)，N_v、N_s和N_t分別為照片中植被區、非植被區像素數和總像素數。

本發明具有如下優點：本發明提供一種基于HSV顏色空間提取荒漠植被蓋度的實現方法，具有如下優點：