[发明专利]一种基于数码图像技术获取灌木分枝长度的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种基于数码图像技术分析灌木分形特征获得植物分枝长度的方法，该方法对于植物生长动态非破坏性调查具有重要的实用价值。

背景技术

荒漠植被作为荒漠生态系统的重要组成部分，其生长发育过程对荒漠生境的响应和适应，尤其是荒漠植物生长发育对水分条件的响应和适应，对干旱区荒漠生态系统的生态恢复及植被演替的研究具有重要意义。因此，研究荒漠植物的生长动态特征及其对生境条件改变的响应是其急需解决的核心问题。目前，对荒漠植物的调查研究大多采用破坏性采用，无法准确获取植物各类器官的连续生长动态特征，而分形特征可以用来表征具有自相似特征物体在空间变化特征以及部分定量特征。目前，分形特征已经广泛采用来表征植物地上部和根系在空间的发育特征，利用植物的分形特征与植物生物学特征之间的相关性，就可以较为容易获取荒漠植物生长的动态变化。

本发明以准确获取植物地上部分枝长度为目的，利用数码相机获取的数码图像、计算机图像处理方法以及分形特征方法，设计了可准确获取植物分形特征的装置，并给出了根据植物分形盒维数来获得植物分枝长度的方法。本发明所述方法为定量研究荒漠灌木地上部生长动态特征提供了一种新的思路和方法。

发明内容

本发明的目的在于，提供一种基于数码图像技术获取灌木分枝长度的方法，该方法利用数码相机获取的数码图像、计算机图像处理以及分形特征方法，设计了可准确获取植物分形特征的装置，并给出了根据植物分形盒维数来获得植物分枝长度的方法，通过对图像分形特征的分析，快速、无损和准确的获取植物分枝长度，本发明所述方法为定量研究荒漠灌木地上部生长动态特征提供了一种新的思路，为促进野外准确和快速获取荒漠植物生长动态监测的发展和完善具有重要意义，克服了现有植物地上部器官生长连续测定方法中存在的缺点。

本发明所述的一种基于数码图像技术获取灌木分枝长度的方法，该方法中所涉及的装置为数码相机、伸缩式三脚架、被拍照的植物、白色背景板和已知长度的标定物组成，具体操作按以下步骤进行：

a、首先将要拍摄的植物（3）放置在已固定好的数码相机（1）和白色背景板（4）之间，调整好数码相机（1）的拍摄高度、距离和角度，进行数码图像的拍摄，获取植物拍摄图像；

b、采用常规的图像处理软件对获取的图像进行裁剪，转化为二值图；

c、基于常规的分形理论中盒维数的定义，采用常规的VC++在Windows平台下面向对象的编程方法实现植物分形特征参数计算程序的编译，利用编译的计算程序获取该图像的分形维数和截距；

d、根据实测的分枝长度与分枝的分形维数和截距拟合线性回归方程，利用该方程即可得到具有不同分形特征的同种植物的分枝长度。

步骤a中所述的装置中数码相机（1）固定在伸缩式三脚架（2）上，被拍照的植物（3）固定在数码相机（1）和白色背景板（4）之间，在白色背景板（4）上设有已知长度的标定物（5）。

步骤a中所述的装置中植物为360°旋转，数码相机（1）为上下左右移动，白色背景板（4）为前后移动。

步骤a中所述的装置中数码相机（1）的拍摄高度需根据被拍照的植物（3）的高度进行调整，拍摄角度为0-360°任意一个角度、被拍照的植物（3）与白色背景板（4）之间的距离为100cm。

本发明所述的一种基于数码图像技术获取灌木分枝长度的方法，该方法所涉及的装置为包括要测定的目标植物、可以连续进行拍照获取植物图像的数码相机、固定相机的伸缩式三脚架、白色背景板和已知长度的标定物五个部分；该方法中被测的目标植物是固定的，植物可以360°旋转，但不能前后左右上下移动，数码相机是可以上下左右移动以调整拍摄高度和目标物之间的距离，白色背景板可以前后移动用以调整与拍摄植物之间的距离，而背景板可根据被拍摄植物的冠幅大小和高度进行尺寸的选择；另外，背景板上须附上已知准确长度的标尺，用以根据植物分枝分形特征参数来计算分枝长度。本发明所述的方法中的装置结构简单，制作和操作也较容易。

本发明一种基于数码图像技术获取灌木分枝长度的方法，该方法首先将要拍摄的植物放置在已固定好的数码相机和白色背景板之间，调整好适当的拍摄高度和距离，进行数码图像的拍摄；