[發(fā)明專利]一種植物樣方調(diào)查方法、裝置及系統(tǒng)

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202011422420.0
• 申請日: 2020-12-08
• 公開（公告）號: CN112528833B
• 公開（公告）日: 2022-09-13
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 王艷芬;宋小寧;郝彥斌;胡容海;薛凱;崔驍勇;龐哲
• 申請（專利權(quán)）人: 中國科學(xué)院大學(xué)
• 主分類號: G06V20/10
• 分類號: G06V20/10;G06V10/762;G06T17/00;G06F16/58
• 代理公司: 北京馳納智財知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 11367
• 代理人: 李佳佳

本發(fā)明提供一種植物樣方調(diào)查方法、裝置及系統(tǒng)，其中方法包括對植被進(jìn)行多角度照片拍攝，還包括以下步驟：基于所述多角度照片重建草地的三維結(jié)構(gòu)；基于所述三維結(jié)構(gòu)上的差異，根據(jù)草種的不同將草地樣方劃分為多個區(qū)域；基于三維特征，判斷劃分后的每個區(qū)域中的草與預(yù)構(gòu)建的草種結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)庫中的草種三維機(jī)構(gòu)和參數(shù)上的相似度，并確認(rèn)該區(qū)域中的草種；統(tǒng)計所述草地樣方中各種草的類型及其所占比例；再一次根據(jù)與構(gòu)建的草地群系組成數(shù)據(jù)庫，判斷該樣方的草種比例所對應(yīng)的草地群系類型。本發(fā)明提出的植物樣方調(diào)查方法，加入了多角度照片實現(xiàn)了三維重建，并通過兩個預(yù)構(gòu)建的數(shù)據(jù)庫，基于兩次自動識別，實現(xiàn)了草地群系的自動識別。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及植被自動識別的技術(shù)領(lǐng)域，特別是一種植物樣方調(diào)查方法、裝置及系統(tǒng)。

背景技術(shù)

植被樣方調(diào)查是獲取植物群落地理分布特征的重要手段，也是制作植物分布地圖的必要數(shù)據(jù)。為了體現(xiàn)植物群落的空間分布特征，需要在一定的空間范圍內(nèi)，以一定的密度布設(shè)一定數(shù)量的樣點，分別開展植物樣方調(diào)查并記錄各個樣點的信息。植物樣方調(diào)查要求較高的時效性和一致性。一方面，植物會隨著季節(jié)發(fā)生變化，因此要求所有樣點的調(diào)查能在一定時間內(nèi)完成，即要求調(diào)查快速高效，具備時效性。另一方面，所有樣點的植物調(diào)查數(shù)據(jù)需要綜合使用，因此要求植物調(diào)查方式、信息記錄格式遵循統(tǒng)一的規(guī)范和格式，具備一致性。

通過智能手機(jī)獲取植物類型，具有快速高效的優(yōu)點，已成為極具潛力的植物類型識別方法。現(xiàn)有方法通過拍攝植物花朵，基于大數(shù)據(jù)識別的方式，已經(jīng)一定程度上實現(xiàn)了花朵的快速識別。花朵作為植物的生殖器官，是區(qū)分植被最為明顯的特征；并且由于其與葉片、土壤背景顯著的顏色差異，能夠較好的從背景中提取出來。

但同樣的方法再應(yīng)用到草地的識別中，就存在明顯的問題。一是不同草地群系的圖像特征都較為相似，都是綠色葉片，顏色、形狀均較為相似。二是一個草地群系中，往往不是單一的物種，而是由多種草種組成，其草種的類型和比例決定了草地群系類型。導(dǎo)致草地群系無法通過傳統(tǒng)的圖像特征識別出來。

原創(chuàng)力文檔網(wǎng)站在2017年12月31日公開了題目為《植物種群的樣方調(diào)查法》的PPT，詳細(xì)記錄了植物種群的樣方調(diào)查法，該方法的缺點是速度慢，且對于調(diào)查人員的專業(yè)知識要求較高，調(diào)查大片區(qū)域需要投入大量的人力物力，并且不同人員識別的結(jié)果受其專業(yè)知識限制，具有一定的主觀性。

發(fā)明內(nèi)容

為了解決上述的技術(shù)問題，本發(fā)明提出的植物樣方調(diào)查方法，加入了多角度照片實現(xiàn)了三維重建，并在此基礎(chǔ)上，通過兩個預(yù)構(gòu)建的數(shù)據(jù)庫，基于兩次自動識別，實現(xiàn)了草地群系的自動識別。

本發(fā)明的第一目的是提供一種植物樣方調(diào)查方法，包括對植被進(jìn)行多角度照片拍攝，還包括以下步驟：

步驟1：基于所述多角度照片重建草地的三維結(jié)構(gòu)；

步驟2：基于所述三維結(jié)構(gòu)上的差異，根據(jù)草種的不同將草地樣方劃分為多個區(qū)域；

步驟3：基于三維特征，判斷劃分后的每個區(qū)域中的草與預(yù)構(gòu)建的草種結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)庫中的草種三維機(jī)構(gòu)和參數(shù)上的相似度，并確認(rèn)該區(qū)域中的草種；

步驟4：統(tǒng)計所述草地樣方中各種草的類型及其所占比例；

步驟5：再一次根據(jù)與構(gòu)建的草地群系組成數(shù)據(jù)庫，判斷該樣方的草種比例所對應(yīng)的草地群系類型。

優(yōu)選的是，所述對植被進(jìn)行多角度照片拍攝方法包括設(shè)置一個樣方框，圍繞所述樣方框拍攝多角度照片，所述樣方框用于確定樣方邊界和三維重建的定位。

在上述任一方案中優(yōu)選的是，所述對植被進(jìn)行多角度照片拍攝方法還包括解算拍攝單元拍攝時的角度和各個角度照片拍攝的精準(zhǔn)拍攝單元位置。

在上述任一方案中優(yōu)選的是，所述步驟1包括結(jié)合所述多角度照片的圖像特征、同名點、姿態(tài)信息和所述精準(zhǔn)拍攝單元位置，開展樣方三維重建，提取出樣方內(nèi)部植被的三維結(jié)構(gòu)。