[发明专利]基于图像的森林地表死可燃物载量的自动估计方法

权利要求书

1.基于图像的森林地表死可燃物载量的自动估计方法，其特征在于，具体步骤为：

步骤A、采样点地表死可燃物图像获取，具体方法为：

步骤A1、材料，工具准备：准备若干盛装死可燃物的容器、直尺、天平、相机、拍摄框；

步骤A2、根据调查地区的森林死可燃物类型及各类型死可燃物的空间差异情况，对于每个死可燃物类型，选择至少30个不同载量的地表死可燃物采样点，载量范围从最小到最大，不同载量的采样点数均匀分布；

步骤A3、在准备采集图像地点，选择没有草本和灌木遮挡的区域，将拍摄框置于地表死可燃物表面，相机位于拍摄框中心上方，成像平面与地面平行，调节焦距使拍摄框完全位于取景器中，且外框与取景器短边相重，然后拍摄；

步骤B、森林地表死可燃物的收集及死可燃物载量计算，将拍摄框内的除半腐殖质、腐殖质之外的枯枝落叶全部取出，放入盛装死可燃物的容器中，封好封口，将直尺分别垂直立于拍摄框的四个内框上，直尺底部与地面轻轻接触，读取地面到拍摄框之间的距离，取四个距离的均值作为地表死可燃物床层的厚度，将全部盛装死可燃物的容器带回室内，用烘箱进行干燥处理后取出，用天平称量盛装死可燃物的容器和死可燃物的质量M₁，倒出死可燃物后再称量盛装死可燃物的容器的质量M₂，计算各采样点的死可燃物实际载量；

步骤C、森林地表死可燃物载量与其图像特征关系的建立；

所述步骤C中建立森林地表死可燃物载量与其图像特征关系的具体步骤为：

步骤C1、将所有死可燃物的照片导入计算机中；

步骤C2、将所有照片剪裁成只包含拍摄框内框所包含内容的矩形照片；

步骤C3、将照片转化为灰度级图像，进行归一化，以消除光照的影响，具体方法是：设Gmax为一个灰度图像的最大灰度级，图像中任一像素的归一化灰度级G1＝G0/Gmax*255，G0为原灰度级；

步骤C4、对所有灰度图像进行二值化，对所得二值图像进行分割和边缘检测，提取图像形态特征和纹理特征；所述二值化的阈值为0.5；

步骤C5、以步骤C4所述图像形态特征和纹理特征为自变量，分别以各图像对应的死可燃物载量、死可燃物床层厚度及死可燃物载量除以死可燃物床层厚度得到的死可燃物床层密度为因变量，建立地表死可燃物载量、床层厚度及床层密度与其图像特征的关系方程；用图像的欧拉数E、边缘密度D、平均区域大小S、区域数量N特征的对数作为自变量，建立非线性方程；

所述步骤C5中建立的地表死可燃物载量、床层厚度及床层密度与其图像特征的关系方程如下：

式中：Y：地表死可燃物载量(kg/m²)或死可燃物床层厚度(m)或床层密度(kg/m³),X:建模所用的图像特征集；X_i,i＝1,2,…,n,为死可燃物图像特征，n为选择的特征数量；f：死可燃物载量与图像特征集之间的函数关系；

步骤D、按照与步骤A3同样的方法对待调查样地的死可燃物进行拍摄，获取死可燃物图像后，输入计算机，提取图像特征，根据图像特征估计地表总体死可燃物载量。

2.根据权利要求1所述基于图像的森林地表死可燃物载量的自动估计方法，其特征在于，所述相机为带有变焦功能、五百万以上像素的相机。

3.根据权利要求1所述基于图像的森林地表死可燃物载量的自动估计方法，其特征在于，所述拍摄框是一矩形框，用塑料或铝轻质材料的板材制成，框的长短边内边长均不小于0.3m，框的宽度为0.01-0.03m。

4.根据权利要求1所述基于图像的森林地表死可燃物载量的自动估计方法，其特征在于，

所述步骤B中计算采样点的死可燃物实际载量的具体计算公式为：

L＝(M₁-M₂)/(a*b) (1)

式中：L:采样点的死可燃物实际载量；g/m²；a：拍摄框长边内边长，b：拍摄框短边内边长，单位m。

5.根据权利要求1所述基于图像的森林地表死可燃物载量的自动估计方法，其特征在于，再次估算森林地表死可燃物载量时重复步骤D。