[发明专利]一种基于红外温度图像的植被覆盖度测量方法及装置

说明书

本发明涉及一种基于红外温度图像的植被覆盖度测量方法及装置，其特征在于包括以下步骤：获取可见光相机和红外热成像仪的拍摄高度和拍摄角度；可见光相机和红外热像仪分别对样方进行成像，得到样方的可见光图像和红外图像；根据获取的拍摄高度和拍摄角度，得到样方的重合图像；调节可见光相机和红外热成像仪的拍摄高度和拍摄角度，得到样方的若干重合图像；采用图像处理方法，获取每一重合图像的可见光图像中每种颜色的面积，并根据对应的红外图像，获取每种颜色对应的温度颜色；根据每种颜色对应的温度颜色，识别每种颜色的植物种类，并计算每一植物种类的地面覆盖度，本发明可以广泛应用于生态环境及水土保持监测技术领域中。

技术领域

本发明是关于一种基于红外温度图像的植被覆盖度测量方法及装置，属于生态环境及水土保持监测技术领域。

背景技术

植被覆盖度是指植物群落总体或各个体的地上部份的垂直投影面积与统计区(样方)地面总面积之比的百分数。植被覆盖度能够反映植被的茂密程度和植物进行光合作用面积的大小，是植物群落覆盖地表状况的一个综合量化指标，也是描述植被群落及生态系统的重要参数之一。植被覆盖及其变化是区域生态系统环境变化的重要指示，对研究水文、生态和全球环境变化等均具有重要意义。

传统的植被覆盖度测量方法为采样针刺法，该方法借助卷尺和样方框绳在样方框上间隔设置标记，采用细针按顺序在样方内上下左右的固定间隔距离，从植被的上方垂直下插，如果细针与植物接触，即算作一次“有”，并记录，如果细针与植物没有接触，即算作一次“无”，不记录。统计记录的次数，并采用百分数表示，得到的百分数即为植被覆盖度。当针刺采样足够密集时，采样针刺法准确性较好，但是过程繁杂、耗时长且效率很低。目前，另一种使用较多的方法是可见光图像分析法，该方法使用可见光相机拍摄照片，然后基于植被与地面颜色的区别对可见光图像进行处理，得到植被覆盖度。可见光图像分析法能够减少测量植被覆盖度的工作量，效率较高，但是由于自然生态环境的复杂性，可见光图像分析法受到各种环境因素的影响较大，测量精度不高。当地面有杂物、脱落的植株组成部分，或者当植株颜色与地表颜色接近时，该方法存在较大地测量误差，测得的数据可靠性较差，例如在落叶季节，可见光图像分析法会将地表被枯枝落叶覆盖的部分也标记为有植被覆盖，导致测得的数据精度较差。

发明内容

针对上述问题，本发明的目的是提供一种工作效率高且测量精度高的基于红外温度图像的植被覆盖度测量方法及装置。

为实现上述目的，本发明采取以下技术方案：一种基于红外温度图像的植被覆盖度测量方法，其特征在于包括以下步骤：步骤1)：获取可见光相机和红外热成像仪的拍摄高度和拍摄角度；步骤2)：可见光相机和红外热像仪分别对样方进行成像，得到样方的可见光图像和红外图像；步骤3)：根据获取的拍摄高度和拍摄角度，对样方的可见光图像和红外图像分别依次进行裁剪和拉伸处理，并根据样方内标定框的位置，对处理后的可见光图像和红外图像进行重合得到样方的重合图像；步骤4)：调节可见光相机和红外热成像仪的拍摄高度和拍摄角度，重复步骤1)～3)，得到样方的若干重合图像；步骤5)：采用图像处理方法，获取每一重合图像的可见光图像中每种颜色的面积，并根据对应的红外图像，获取每种颜色对应的温度颜色；步骤6)：根据每种颜色对应的温度颜色，识别每种颜色的植物种类，并计算每一植物种类的地面覆盖度。

进一步，在进行植被覆盖度测量前，根据所需测量样方的位置，架设三角支架，将可见光相机和红外热成像仪固定设置在三角支架的顶部平台上，并将激光测距仪固定设置在三角支架上，调节三角支架的拍摄高度和拍摄角度，使得样方置于可见光相机和红外热成像仪拍照范围的居中位置，将若干四角均设置有热源的标定框放置于样方的对角位置。