CN104361604A - 一种林带疏透度的图像快速分析方法 - Google Patents

一种林带疏透度的图像快速分析方法 Download PDF

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雷加强
穆桂金
高欢欢
徐立帅
孙琳
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Abstract

本发明涉及一种林带疏透度的图像快速分析方法，该方法是利用数码相机与常规图像处理软件（Photoshop8.0）以及图像分析系统软件Delta-T Scan(Cambridge，CB50EJ，UK)相结合，通过数码照片上林带枝叶与空隙之间的色差，经软件处理将它们严格分割开，由林带枝叶和空隙所占图像的面积比例来计算疏透度（林带相片疏透度），用以估算林带的实际疏透度。本发明所述方法可用于防护林林带疏透度的定量化测定。

Description

一种林带疏透度的图像快速分析方法
技术领域
本发明涉及防护林生态工程学，具体涉及一种林带疏透度的图像快速分析方法。
背景技术
防护林带的防护作用取决于特定结构的林带对风速、湍流应力以及压力等空气动力学特征的影响。在众多林带结构因子中, 疏透度是其它各项结构因子的综合表征。因此, 在生产及理论研究中，常用疏透度作为区别林带结构优劣的最主要指标之一。疏透度测度多采用目测法、方格景框法、概率估测法以及间接的模型测度方法。但这些方法的粗放性很不适合结构研究与指导生产实践的需要。为更精确测定林带的疏透度, 国外学者用数字化扫描方法测定单株树的疏透度, 并发展形成了利用光学相机获得林带影像并结合数字图像处理软件测定林带疏透度的方法, 实现了林带透光疏透度更精确的定量化测度。但用光学相机获取相片对于需要大量照片的科研和生产工作来说成本太高, 而且将照片扫描入计算机时也会降低分辨率。随着计算机图像处理技术的提高及数码技术的不断完善, 使数码相机与计算机图形处理方法相结合来准确、快速的定量测定防护林带的疏透度, 进而通过对防护林带疏透度的研究来指导生产成为可能。为此通过数码相机与常规图像处理软件（如Photoshop 8.0）以及图像分析系统软件Delta-T Scan(Cambridge，CB50EJ，UK)相结合的计算林带疏透度的图像分析方法，通过野外观测和室内风洞实验得到验证，以其快速、准确、操作简便、实用性强和便于推广应用，为防护林营造和结构优化提供科学的理论依据。
发明内容
本发明的目的在于，提供一种林带疏透度的图像快速分析方法，该方法是利用数码相机与常规图像处理软件（ Photoshop 8.0）以及图像分析系统软件Delta-T Scan
(Cambridge，CB50EJ，UK)相结合，通过数码照片上林带枝叶与空隙之间的色差，经软件处理将它们严格分割开，由林带枝叶和空隙所占图像的面积比例来计算疏透度（林带相片疏透度），用以估算林带的实际疏透度。本发明所述方法可用于防护林林带疏透度的定量化测定。
本发明所述的一种林带疏透度的图像快速分析方法，其特征在于按下列步骤进行：
a、标尺设定：拍摄前在所摄取林带的边缘放置5m长度塔尺，通过塔尺高度为图像处理设定标尺，以便计算林带林带平均高度及枝下高；
b、图像拍摄：在垂直于林带20-30m 处摄取垂直林带截面的数码照片，照片拍摄高度和中心为林带平均高度；
c、图像处理：通过常规图像处理软件，根据平均枝下高来界定林冠区域和林干区域的范围，上限以林带平均高度为准，林冠与林干分界线以平均枝下高为准，将林带枝叶间的空隙替换成黑色，将林带枝叶替换成白色，图像模式选择为灰度位图，格式为TIF；
d、图像分析：利用图像分析系统软件分别统计林冠、林干、林冠区域和林干区域所占面积；
e、疏透度测定：疏透度测定采用加权平均法得到林带疏透度值。
本发明所述的一种林带疏透度的图像快速分析方法，该方法原理为应用图像分析系统软件，根据所拍摄林带枝叶与其空隙之间的灰度差异，经过常规图像处理软件将它们严格分割开，图像模式为灰度位图，格式为TIF，由各自所占图像的图画单元（即栅格）来统计林带疏透度（林带相片疏透度），每个栅格可以是黑、白、不同灰度或者颜色的阴影，根据图像文件中的黑白栅格所占面积估算林带的实际疏透度。标尺设定：拍摄前在所摄取林带的边缘放置5m长度塔尺，通过塔尺高度为图像处理设定标尺，以便计算林带林带平均高度及枝下高；图像拍摄：在垂直于林带20-30m 处摄取垂直林带截面的数码照片，，照片拍摄高度和中心一般为林带平均高度；图像处理：在常规图像处理软件（如 Photoshop 8.0）下根据平均枝下高来界定林冠区域和林干区域的范围，上限以林带平均高度为准，林冠与林干分界线以平均枝下高为准，将林带枝叶间的空隙替换成黑色，将林带枝叶替换成白色，图像模式选择为灰度位图，TIF格式；图像分析：利用图像分析系统软Delta-T Scan (Cambridge，CB50EJ，UK)分别计算林冠、林干、林冠区域和林干区域所占图像面积；疏透度计算：疏透度计算采用加权平均法β=（β1h1+β2h2）/H，其中β为疏透度,β1 为林冠疏透度,β2 为林干疏透度, H为林带平均高, h1为林冠平均高, h2为林干平均高。其中β1 的计算式为林冠所占面积/ 林冠所在区域所占面积,β2 的计算式为林干所占面积/ 林干所在区域所占面积。
    本发明所述的一种林带疏透度的图像快速分析方法，该方法优点是：
本发明采用数码照相技术和前期图像处理软件（如Photoshop 8.0）以及图像分析系统软件Delta-T Scan(Cambridge，CB50EJ，UK)相结合方法来测定林带疏透度，是对林带疏透度的数字化测定方法的一种新的尝试。
本发明相比以往目测法、方格景框法、概率估测法以及间接的模型测度方法，具有快速、准确、操作简便、实用性强和便于推广应用等优点。
本发明采用相机像素为1220万，可以有效的降低防护林疏透度计算的误差范围，达到更好的测量精度。
附图说明
图1为本发明林带拍摄前标尺设定；
图2为本发明对林带影像测定范围的裁定；
图 3为本发明对林冠、林干、林冠区域和林干区域颜色替换；
图 4为本发明对林带透光空隙所占面积的计算。
具体实施方式
    实施例：
    数码相机：Canon EOS 450D； 
    图像分析系统软件 Delta-T Scan；     
选择和田策勒地区绿洲荒漠过渡带5年生杨树林，在垂直于林带20-30m 处利用Canon EOS 450D数码照相机摄取林带截面的照片，拍摄前在所摄取林带的边缘放置5m长度塔尺，为图像分析设定标尺，照片拍摄高度和中心为林带平均高度（图1）；
将拍摄的林带照片导入常规图像处理软件Photoshop 8.0中，根据平均枝下高来界定林冠区域和林干区域的范围（图2），上限以林带平均高度为准，林冠与林干分界线以平均枝下高为准，在主菜单栏中依次选择图像，调整，替换颜色，使用Photoshop 8.0中的魔棒工具将林带枝叶间的空隙选择替换成黑色，同样的方法将林带枝叶替换成白色（图3）；
图像格式选择，前期图像处理软件Photoshop 8.0中，在菜单栏依次选择图像、灰度、图像、位图，并将图像保存为TIF格式；
打开Delta-T Scan软件，在file子菜单中选定load image file，选择其中待分析的图片，然后按ENTER键；
选择analysis子菜单中的分析选项，AREA，点击ENTER就会“嘀”的一声，显示待分析图片，图片左下方提示按ENTER键可以继续，按动之后，就会显示 image cover percentage 即替换成黑色区域的颜色所占的面积比例（图4）；
同理分别分析林带林冠、林冠区域、林干以及林干区域所占面积，疏透度计算采用加权平均法 β=（β1h1+β2h2）/H，其中β为疏透度, β1 为林冠疏透度, β2 为林干疏透度, H 为林带平均高, h1 为林冠平均高, h2 为林干平均高， 其中β1 的计算式为林冠所占面积/ 林冠所在区域所占面积,β2 的计算式为林干所占面积/ 林干所在区域所占面积。

Claims (1)

1.一种林带疏透度的图像快速分析方法，其特征在于按下列步骤进行：
a、标尺设定：拍摄前在所摄取林带的边缘放置5m长度塔尺，通过塔尺高度为图像处理设定标尺，以便计算林带林带平均高度及枝下高；
b、图像拍摄：在垂直于林带20-30m 处摄取垂直林带截面的数码照片，照片拍摄高度和中心为林带平均高度；
c、图像处理：通过常规图像处理软件，根据平均枝下高来界定林冠区域和林干区域的范围，上限以林带平均高度为准，林冠与林干分界线以平均枝下高为准，将林带枝叶间的空隙替换成黑色，将林带枝叶替换成白色，图像模式选择为灰度位图，格式为TIF；
d、图像分析：利用图像分析系统软件分别统计林冠、林干、林冠区域和林干区域所占面积；
e、疏透度测定：疏透度测定采用加权平均法得到林带疏透度值。
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN107228818A (zh) * 2017-06-22 2017-10-03 山东农业大学 一种作物不同生长期叶片孔隙率的估算方法
CN112212801A (zh) * 2020-09-30 2021-01-12 水利部牧区水利科学研究所 一种固沙灌木构型数据处理系统
CN115601315A (zh) * 2022-10-09 2023-01-13 江阴市千里马电工材料有限公司（Cn） 用于硅橡胶电缆包裹的影帧数据处理装置

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1883251A (zh) * 2005-06-23 2006-12-27 新疆农业大学 一种农田防护林林带疏透度数字化测定方法

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1883251A (zh) * 2005-06-23 2006-12-27 新疆农业大学 一种农田防护林林带疏透度数字化测定方法

Non-Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
万猛 等: "农田防护林林带疏透度数字化测定方法及其应用", 《干旱区地理》 *
关文彬 等: "林带疏透度数字化测度方法的改进及其应用研究", 《应用生态学报》 *
孔正红 等: "崇明岛沿岸防护林结构与功能空间异质性分析", 《林业科学》 *
徐满厚 等: "绿洲-荒漠过渡带防风固沙林疏透度的数字化测定及应用", 《石河子大学学报(自然科学版)》 *

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN107228818A (zh) * 2017-06-22 2017-10-03 山东农业大学 一种作物不同生长期叶片孔隙率的估算方法
CN107228818B (zh) * 2017-06-22 2019-10-01 山东农业大学 一种作物不同生长期叶片孔隙率的估算方法
CN112212801A (zh) * 2020-09-30 2021-01-12 水利部牧区水利科学研究所 一种固沙灌木构型数据处理系统
CN115601315A (zh) * 2022-10-09 2023-01-13 江阴市千里马电工材料有限公司（Cn） 用于硅橡胶电缆包裹的影帧数据处理装置

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