[發明專利]一種樹木年輪圖像髓心定位、年輪測量方法

在審

• 申請號: 202010757316.0
• 申請日: 2020-07-31
• 公開（公告）號: CN111815542A
• 公開（公告）日: 2020-10-23
• 發明（設計）人: 戴中斌;耿煥同;王天雷;許可
• 申請（專利權）人: 南京信息工程大學
• 主分類號: G06T5/00
• 分類號: G06T5/00;G06T7/11;G06T7/136;G06T7/187;G06T7/60;G06T7/62;G06T7/90
• 代理公司: 南京蘇高專利商標事務所(普通合伙) 32204
• 代理人: 柏尚春

本發明公開了一種樹木年輪圖像髓心定位、年輪測量方法，包括以下步驟：(1)對樹木年輪圖像灰度化處理；(2)對灰度圖進行降噪；(3)利用自適應閾值化操作對降噪處理后的圖像進行圖像分割，將年輪與背景部分分割；(4)利用二值圖像連通域算法提取每個年輪輪廓，將面積過小的連通域視作噪點并過濾；(5)計算各個年輪中心坐標，選擇最小完整的年輪中心坐標作為樹木年輪髓心；(6)從髓心向四周引多條射線計算出與每個年輪的交點坐標；(7)根據像素距離進行長度投影計算各年輪間實際寬度、年輪數目。本發明所述方法能夠綜合數字圖像處理技術，構建基于樹木年輪圖像髓心定位、年輪測量系統，為年輪采集、分析的智能化、自動化提供可能。

技術領域

本發明屬于電子信息領域，具體涉一種樹木年輪圖像髓心定位、年輪測量方法。

背景技術

樹木年輪間距與年輪數目是研究樹木生長規律、森林生產力計算和氣候變化的重要依據，對監測林木生長狀況具有重要意義。傳統的年輪識別方法主要由專業人員手工測量，存在工作量大、效率低、成本高、易出錯等諸多弊端。年輪參數的自動化測量技術可以快速處理大量年輪數據，這對樹木年輪學的研究具有重要意義。

目前，國內外樹木年輪組成成分測量和分析方法對樹木圓盤在生長過程中產生的結疤、砍伐過程中產生的毛刺、收集過程中產生的噪聲點較為敏感，常采用的基于閾值和區域生長的圖像分割方法難以取得理想的效果。

發明內容

發明目的：本發明的目的在于提供一種能夠測量出樹木年齡、快速精確得到樹木年輪特征的樹木年輪圖像髓心定位、年輪測量方法。

技術方案：本發明的樹木年輪圖像髓心定位、年輪測量方法，包括以下步驟：

(1)輸入樹木年輪圓盤彩色圖像，將彩色圖像轉為灰度圖像；

(2)對灰度圖像進行降噪處理；

(3)自適應閾值化，對降噪處理后的圖像進行圖像分割，將年輪與背景部分分割開來；

(4)二值圖像連通域，從黑白圖中提取一個個圖像連通塊，并計算每個連通塊所包含的像素點數目；

(5)將像素點過少的連通塊視作噪點并剔除，所保留的大面積連通塊則為樹木的年輪；

(6)計算出各個年輪的中心坐標，選擇最小且完整的年輪中心坐標作為樹木年輪圓盤的髓心；

(7)從髓心出發向四周引多條射線，計算射線與每個年輪的交點坐標，并得到相鄰年輪的像素間距；

(8)對收集到的圓盤圖像進行長度投影；

(9)根據相鄰年輪的像素間距以及長度投影，計算年輪寬度、數目。

步驟(2)中，利用高斯濾波對灰度圖像進行降噪處理，能夠抑制噪聲，提高圖像質量。

步驟(3)中，采用基于局部鄰域塊高斯加權平均的自適應閾值化提取圖像中的年輪輪廓。

步驟(4)中，采用八連通方式從黑白圖中提取一個個圖像連通塊。

步驟(6)中，根據每個年輪的長寬計算出各個年輪的中心坐標。

有益效果：本發明與現有技術相比，其有益效果在于：利用數字圖像處理技術，實現對樹木年輪髓心快速識別、年輪間距精確測量；既解決了手工測量效率低、易出錯等問題，又保證了自動識別精度，為相關從業人員節約了大量精力與時間。

附圖說明

圖1為本發明的流程圖；

圖2為本發明中年輪輪廓的識別示意圖；

圖3為本發明中原圖經灰度化操作后的灰度圖；

圖4為本發明中經高斯濾波后的圖像；