一種郁閉度的測定方法和裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明的實(shí)施例提供了一種郁閉度的測定方法和裝置，可解決現(xiàn)有技術(shù)成本高、精度低的問題。該方法包括：獲得樹冠投影的圖像；將圖像轉(zhuǎn)換成灰度圖像；統(tǒng)計(jì)灰度圖像中各個(gè)灰度級(jí)的像素?cái)?shù)；根據(jù)各個(gè)灰度級(jí)的像素?cái)?shù)確定郁閉度。根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例，可利用既有的帶有計(jì)算功能的照像設(shè)備，如智能手機(jī)、IPAD、照相機(jī)+計(jì)算機(jī)等，將本發(fā)明的方法植入上述設(shè)備中，就可實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的功能。因此，在不增加額外硬件的情況下，通過控制軟件從圖像分析角度獲取林分郁閉度，操作簡單并實(shí)現(xiàn)了所見所得，精度高、速度快，極其適用于當(dāng)今的野外森林調(diào)查工作。
【專利說明】一種郁閉度的測定方法和裝置

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種森林經(jīng)理和森林經(jīng)營領(lǐng)域，尤其涉及一種郁閉度的測定方法和裝 置。

【背景技術(shù)】
[0002] 郁閉度是反映森林結(jié)構(gòu)和森林環(huán)境的一個(gè)重要因子，在水土流失、水源涵養(yǎng)、林分 質(zhì)量評價(jià)、森林景觀建設(shè)等方面有廣泛的應(yīng)用，同時(shí)它是森林經(jīng)營中小班區(qū)劃、確定撫育采 伐強(qiáng)度、判定是否為森林的重要因子。
[0003] 所謂的郁閉度是有林地或疏林地樣地內(nèi)喬木樹冠垂直投影覆蓋面積與樣地面積 之比，它表示了樹冠的閉鎖程度。郁閉度測定方法很多，最典型且常用的有對角線法、棱鏡 法、冠層分析法、方格法，下面對這些方法進(jìn)行簡單描述。
[0004] 對角線法是沿著樣地的2條對角線每隔一定距離抬頭仰望，上方是樹冠則增加計(jì) 數(shù)1，否則不計(jì)數(shù)，最后統(tǒng)計(jì)有樹冠的點(diǎn)數(shù)占全部點(diǎn)數(shù)的百分?jǐn)?shù)就是該樣地的郁閉度。本法 簡單但是調(diào)查員抬頭看上方，很難保證是垂直正上方，不同調(diào)查員可能產(chǎn)生不同的結(jié)果，同 時(shí)如果是觀測株行距固定的人工林，可能產(chǎn)生較大誤差。
[0005] 棱鏡法是對角線法的改進(jìn)，把抬頭仰望改成通過水平觀看一個(gè)專用棱鏡來判斷是 否為樹冠部分。由于人眼水平觀看比垂直觀看容易掌握，有利于消除個(gè)人間的測定誤差， 但是棱鏡法因?yàn)橛^看的是一點(diǎn)或者是很小的一個(gè)范圍，如果剛好是一個(gè)小林窗或者一片樹 葉，則可能造成很大誤差；同樣在規(guī)則株行距人工林中可能產(chǎn)生較大誤差。
[0006] 冠層分析法是通過取樣地的圖片，然后分析計(jì)算出該樣地的郁閉度。該法通常使 用魚眼鏡頭，這需要額外的支出且很難實(shí)現(xiàn)所見所得；更主要的是，如果冠層影像對比度太 大則冠層分析法誤差較大，因此，為了能夠得到光線適宜的冠層影像，通常要求在日出日落 前后或者陰天等場合攝影。顯然，這種規(guī)定調(diào)查時(shí)間的做法給調(diào)查員帶來了很大的不便，制 約了該方法的應(yīng)用。
[0007] 方格法是把透明方格紙或膠片放置在樣地影像(通常是航片或衛(wèi)片）上，統(tǒng)計(jì)樹冠 方格數(shù)占樣地全部方格數(shù)的比例。該法測定并計(jì)算出郁閉度的精度與方格大小有關(guān)，方格 越小精度越高，顯然，差數(shù)方格所需要的時(shí)間也越長。在目前條件下，該法的最大困難是獲 取樣地影像數(shù)據(jù)可能需要額外的資金支出，且很難實(shí)時(shí)獲取樣地影像。
[0008] 綜上所述，目前常用的各種郁閉度測定法都存在很多缺陷。隨著人們對更加準(zhǔn)確 郁閉度數(shù)值獲取需要的增加，急需一種成本低、易操作、精度高的測量儀器或者方法。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0009] 本發(fā)明的實(shí)施例提供了一種郁閉度的測定方法和裝置，可解決現(xiàn)有技術(shù)成本高、 精度低的問題。
[0010] 本發(fā)明的實(shí)施例提供了一種確定郁閉度的方法，包括：獲得樹冠投影的圖像；將 圖像轉(zhuǎn)換成灰度圖像；統(tǒng)計(jì)灰度圖像中各個(gè)灰度級(jí)的像素?cái)?shù)；根據(jù)各個(gè)灰度級(jí)的像素?cái)?shù)確 定郁閉度。 toon] 所述根據(jù)各個(gè)灰度級(jí)的像素?cái)?shù)確定郁閉度具體包括：
[0012] 按照組間方差法確定分割閾值；
[0013] 遍歷灰度圖像中所有像素，如果某像素的灰度值小于分割閾值，表示該像素是樹 冠圖像，計(jì)數(shù)1，否則認(rèn)為是林冠空隙圖像，不計(jì)數(shù)；
[0014] 計(jì)數(shù)總和與圖像像素總數(shù)的比值就是該圖像所代表林地的郁閉度。
[0015] 所述按照組間方差法確定分割閾值具體包括：
[0016] 設(shè)圖像各灰度級(jí)的概率為Pi (i=l，…，255)，其中Pi=第i級(jí)灰度像素?cái)?shù)/各灰度 級(jí)像素總和；以m為界把灰度級(jí)分成匕、G 2兩組，則匕組的概率和Xl與灰度平均值yi分別 為

【權(quán)利要求】
1. 一種確定郁閉度的方法，其特征在于，包括： 獲得樹冠投影的圖像； 將圖像轉(zhuǎn)換成灰度圖像； 統(tǒng)計(jì)灰度圖像中各個(gè)灰度級(jí)的像素?cái)?shù)； 根據(jù)各個(gè)灰度級(jí)的像素?cái)?shù)確定郁閉度。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述根據(jù)各個(gè)灰度級(jí)的像素?cái)?shù)確定郁閉 度具體包括： 按照組間方差法確定分割閾值； 遍歷灰度圖像中所有像素，如果某像素的灰度值小于分割閾值，表示該像素是樹冠圖 像，計(jì)數(shù)1，否則認(rèn)為是林冠空隙圖像，不計(jì)數(shù)； 計(jì)數(shù)總和與圖像像素總數(shù)的比值就是該圖像所代表林地的郁閉度。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，所述按照組間方差法確定分割閾值具體 包括： 設(shè)圖像各灰度級(jí)的概率為Pi α=1，…，255)，其中Pi=第i級(jí)灰度像素?cái)?shù)/各灰度級(jí)像 素總和；以m為界把灰度級(jí)分成匕、G2兩組，則匕組的概率和Xl與灰度平均值yi分別為
(1) (2) G2組的概率和χ2與平均值y2分別為
(3) (4) 于是，圖像的灰度平均值y
(5) (6) 用使σ達(dá)到最大時(shí)的m值作為分割閾值。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述根據(jù)各個(gè)灰度級(jí)的像素?cái)?shù)確定郁閉 度具體包括： 按照組間組內(nèi)方差結(jié)合法確定分割閾值； 遍歷灰度圖像中所有像素，如果某像素的灰度值小于分割閾值，表示該像素是樹冠圖 像，計(jì)數(shù)1，否則認(rèn)為是林冠空隙圖像，不計(jì)數(shù)； 計(jì)數(shù)總和與圖像像素總數(shù)的比值就是該圖像所代表林地的郁閉度。
5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于，所述按照組間組內(nèi)方差結(jié)合法確定閾值 具體包括： 設(shè)圖像各灰度級(jí)的概率為Pi α=1，…，255)，其中Pi=第i級(jí)灰度像素?cái)?shù)/各灰度級(jí)像 素總和；以m為界把灰度級(jí)分成匕、G2兩組，則匕組的概率和Xl與灰度平均值yi分別為
G2組的概率和x2與平均值y2分別為 (1) (2)
于是，圖像的灰度平均值y (3) (4)
(5) (6) 對Gl、G2兩組分別引入組內(nèi)方差，下面分別為G1組內(nèi)方差和G2組內(nèi)方差：
定義計(jì)算函數(shù)t， (7) (8)
(9) 取使t達(dá)到最大時(shí)的值作為分割閾值，即使t達(dá)到最大時(shí)的值灰度作為分割閾值。
6. -種測定郁閉度的裝置，其特征在于，包括： 圖像獲得單元，用于獲得樹冠投影的圖像； 轉(zhuǎn)換單元，用于將圖像轉(zhuǎn)換成灰度圖像； 統(tǒng)計(jì)單元，用于統(tǒng)計(jì)灰度圖像中各個(gè)灰度級(jí)的像素?cái)?shù)； 確定單元，用于根據(jù)各個(gè)灰度級(jí)的像素?cái)?shù)確定郁閉度。
7. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的裝置，其特征在于，所述確定單元包括： 第一閾值確定單元，用于按照組間方差法確定分割閾值； 計(jì)算單元，用于遍歷灰度圖像中所有像素，如果某像素的灰度值小于分割閾值，表示該 像素是樹冠圖像，計(jì)數(shù)1，否則認(rèn)為是林冠空隙圖像，不計(jì)數(shù)；計(jì)數(shù)總和與圖像像素總數(shù)的 比值就是該圖像所代表林地的郁閉度。
8. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其特征在于，所述確定單元具體包括： 第二閾值確定單元，用于按照組間組內(nèi)方差結(jié)合法確定分割閾值； 計(jì)算單元，遍歷灰度圖像中所有像素，如果某像素的灰度級(jí)值小于分割閾值，表示該像 素是樹冠圖像，計(jì)數(shù)1，否則認(rèn)為是林冠空隙圖像，不計(jì)數(shù)；計(jì)數(shù)總和與圖像像素總數(shù)的比 值就是該圖像所代表林地的郁閉度。
【文檔編號(hào)】G01B11/00GK104121850SQ201310154398
【公開日】2014年10月29日 申請日期:2013年4月28日 優(yōu)先權(quán)日:2013年4月28日
【發(fā)明者】王雪峰, 李曉冬 申請人:中國林業(yè)科學(xué)研究院資源信息研究所