基于无人机LiDAR的天然林与人工林林隙提取

为研究主动遥感进行森林地物分类和林隙提取的效果,分别在天然林和人工林中比较了无人机激光雷达(Li DAR)数据的阈值法、逐像元法和面向对象法3种方法的分类精度和适用性。选取天然林(黑龙江省哈尔滨市帽儿山林场)和人工林(内蒙古自治区赤峰市旺业甸林场)两处试验区,应用阈值法、逐像元法和面向对象法3种方法,对两个试验区采集的无人机Li DAR数据进行林隙、非林隙、其他类型划分。研究结果表明,面向对象法在天然林和人工林试验区中的分类精度和Kappa系数均最高,天然林为82. 43%、0. 73,人工林为91. 74%、0. 88;逐像元法次之,天然林为76. 62%、0. 64,人工林为78. 68%、0. 68;阈值法的分类精度和Kappa系数差异较大,在天然林中的精度极低,为50. 54%、0. 27,人工林的精度较高,为79. 12%、0. 69。面向对象法和逐像元法在天然林和人工林普遍适用,均可以达到理想的分类精度和Kappa系数。阈值法在天然林的精度较低,更适合于人工林的分类,即林分高度趋于一致,且建筑、道路等其他类型干扰较少的区域。天然林的最佳分类方法为面向对象法,人工林的最佳分类方法为阈值法。     

基于支持向量机的植物图像分割

图像分割是计算机视觉领域的特别在小样本、高维情况下,具有较好的泛化性能.为此,以植物图像为例,结合数字图像处理技术,采用支持向量机法实现了植物叶片图像与背景图像的分割.实验证明,与传统的分割方法比较,该方法是高效和准确的.     

基于多分类SVM的水泵故障诊断的研究

为了预测水泵在运行中的故障,提高水泵运行的安全性和经济性,在分析故障诊断的基本原理的基础上,建立了水泵运行故障知识库,并运用有向无环决策图多分类算法,对水泵故障样本进行训练,建立了基于支持向量机的离心式水泵运行故障诊断模型(DAGSVM).通过实例验证表明,该模型能有效的诊断水泵的常见故障,为水泵故障诊断提供了一种新方法.     

基于无人机多光谱影像的土地利用分类方法研究

土地利用分类是城市建设规划、水体变化监测、森林树种识别的前提,是土地资源可持续利用的基础.本研究以安徽省广德市西庄村为研究对象,基于无人机多光谱成像技术,采用8种监督分类方法,分析研究区的土地利用状况.在相同的分类条件下,支持向量机分类精度最高,总体分类精度达到了98.91％,kappa系数为0.99;其次是随机森林与...     

基于LiDAR数据与光谱影像融合的单木提取方法

针对现有的机载数据单木分割方法对林型的普适度不高,尤其在高郁闭度阔叶林地带提取精度偏低的问题,选用海南省海口市热带阔叶林地带的光谱影像和LiDAR数据,先采用基于距离阈值的单木分割方法,利用高分光谱影像分割得到的树冠边缘,对初始探测树顶点进行位置约束。获得单木顶点的精确定位后,采用基于种子点的单木分割方法分割,完成了阔叶林的单木提取。结果显示,与已有的基于单木间相对间距单木分割方法相比,本研究通过选取最佳分割尺度结合光谱影像进行精确定位,改善了原有单一尺度分割方法导致的过分割现象,将单木识别精确率由0.67提升至0.92。该方法在使用遥感对森林单木进行分割工作中,可以更好地识别单木,对不同林型适用度较高,可以为后续的单木信息提取工作提供数据基础。     

基于超像素特征的苹果采摘机器人果实分割方法

针对苹果采摘机器人在自然环境下对着色不均匀果实的识别分割问题,提出了基于超像素特征的苹果采摘机器人果实分割方法。首先,采用简单线性迭代聚类算法将图像分割成内部像素颜色较为一致的若干超像素单元;然后,提取每个超像素的纹理和颜色特征,并采用支持向量机将超像素分为果实和背景两个类别;最后,根据超像素之间的邻接关系对分类结果进行进一步修正。实验表明,该方法能够对大部分超像素单元进行正确分类,平均每幅图像被错误分类的超像素约为2.28个。与采用像素级特征的色差法和采用邻域像素特征的果实分割方法相比,采用超像素特征的果实分割方法具有更好的分割效果。在进行邻接关系修正前,该方法图像分割准确率达0.9214,召回率达0.8565,平均识别分割一幅图像耗时0.6087s,基本满足实时性需求。     

支持向量机多分类模型的洪水分类

尝试使用支持向量机多分类模型在洪水分类中的应用,以长江流域宜昌站为研究对象,采用历史文献中的相关数据,验证了支持向量机的多分类法应用于洪水分类的可行性。由于受数据资料的限制,样本数据选取对测试数据分类结果的影响作了探索性分析,如何优化样本数据的选择有待做进一步的深入研究。     

基于LiDAR和DOM数据的薇甘菊自动识别与分布预测

薇甘菊攀援能力强,生长速度快,对生态环境和生物多样性造成了严重威胁。卫星遥感数据是薇甘菊识别和预测的主要数据源,但现有的数据存在分辨率低、过境时间长和云层遮挡等方面的局限性,对薇甘菊识别和预测的精度较低,为此,提出了一种结合机载激光数据(LiDAR)和航摄多光谱数据(DOM)的薇甘菊爆发区域自动识别及入侵概率预测方法。采用面向对象的多尺度分割方法对研究区内薇甘菊爆发点进行自动识别,并利用林场内冠层高度模型、植被覆盖度、坡度、坡向等数据,采用Logistic回归方法对薇甘菊入侵分布概率进行预测。结果表明：面向对象的多尺度分割方法能较好地提取研究区内薇甘菊爆发区域,识别精度较好,错分率为4.66%,漏检率为0.41%;Logistic回归模型对薇甘菊的入侵分布概率有较好的预测效果,准确率为88.46%。该方法可实现大范围内薇甘菊的精确识别及预测,可服务于薇甘菊的综合防控与监测,为薇甘菊的入侵监测提供有力支撑。     

基于深度语义分割的无人机多光谱遥感作物分类方法

为精准获取农田作物种植分布信息以满足农业精细化管理需求,基于DeepLab V3+深度语义分割网络提出了一种面向无人机多光谱遥感影像的农田作物分类方法.通过修改输入层结构、融合多光谱信息和植被指数先验信息、并采用Swish激活函数优化模型,使网络在响应值为负时仍能反向传播.基于2018-2019年连续2年内蒙古自治区河...     

基于随机森林算法的黄瓜种子腔图像分割方法

针对黄瓜表型测量中图像识别问题,为解决黄瓜种子腔与果肉图像灰度差别不大情况下的分割难题,提出了基于随机森林算法(Random Forest,RF)的黄瓜种子腔图像分割方法。首先,通过颜色空间变换,提取样本在RGB、HSV、YCb Cr模型下的9个颜色分量;接着,基于灰度共生矩阵提取样本的能量、熵、对比度、相关性的均值与标准差等8个纹理特征。结合纹理与颜色特征,运用随机森林算法构建像素分类器,实现了种子腔的粗分割。为了提高分割质量,对粗分割的图像进行形态学处理得到最终分割图像。最后,与K-均值聚类(Kmeans)算法、支持向量机(Support Vector Machine,SVM)算法做对比。实验表明:随机森林分割算法正确识别率高达95%,错误识别率在10%之内,处理时间1.6 s左右,分割质量上优于其它两种算法。     

基于LiDAR的亚热带次生林林窗对幼树更新影响分析

以湖南亚热带次生林为研究对象,利用多时相机载激光雷达(Light detection and ranging,Li DAR)和野外调查数据对林窗及幼树进行监测,分析比较林窗对幼树密度分布和树高生长变化的影响。结果表明,林窗大小和位置对幼树密度分布都有显著影响,喜光树种幼树主要集中在小林窗的中心区或大林窗的过渡区,在大林窗中密度最大(647株/hm2),耐荫树种幼树主要集中在林窗的边缘区,在中等林窗中密度最大(941株/hm~2)。林窗大小对幼树树高生长有显著影响,喜光树种和耐荫树种幼树分别在大林窗和中等林窗中树高生长量最大(69.3 cm/a、57.7 cm/a),喜光树种幼树在中心区的树高生长量明显大于其他位置,耐荫树种幼树的树高生长量在位置上的差异不显著。线性混合模型分析显示林窗大小是促进幼树树高生长的最主要因素,幼树树高生长变化在不同林窗中呈聚集性。从幼树密度树高生长情况来看,50~150 m~2林窗较适合促进亚热带次生林的群落演替。     

基于SfM的针叶林无人机影像树冠分割算法

利用无人机影像进行森林资源调查具有作业快速便捷、数据分辨率较高、影像细节丰富的特点,可较好地识别单木,获取树木位置、冠幅等信息。但是,厘米级的影像分辨率使基于光谱信息的传统分割算法在提取树冠时出现破碎化现象,产生过分割结果。同时,在非落叶季由于无人机影像难以观测到茂密林冠下层地形,故在地形起伏较大的林区难以实现基于树木冠层高度模型(CHM)的单木分割方法。针对上述问题,结合传统二维图像处理和SfM三维建模,提出了一种无需高度归一化的无人机影像树冠三维分割提取算法,首先利用SfM技术从高重叠航片建立三维表面模型,利用高程和图像信息检测初始树木位置,再采取kNN自适应邻域分水岭分割的方式对中心单木进行精确的树冠参数提取。在北京市百花山国家级自然保护区的落叶松林地进行了高分辨率无人机影像实验,采用正射影像目视解译结果和多种基于图像、点云的自动分割算法结果进行验证和评价。结果表明,本文方法对树木总体检出率在91%以上,冠幅提取精度在81%以上,优于传统的全局分水岭方法和其他树冠分割算法。     

基于铱星通信技术的地面森林管护系统研究

采用铱星SBD卫星通信业务,基于支持向量机算法,设计了一套专门服务于林业部门的信息采集、数据分析及林火识别的森林管护系统,实现了CO浓度、CO2浓度、烟雾浓度、空气温湿度的自动采集与林区无死角实时远距离无线传输,在10 m范围内可有效识别森林火灾发生的可能性。采集终端硬件基于STM32处理器、铱星Q9602模块、LTC2950-1开关机控制、DS2781电源管理以及两级降压结构,软件在自动模式及手动模式下均可实现数据的实时采集与远程传输,并在远程服务器上进行数据分析与林火发生可能性识别。经实验验证:系统可实时采集5种微环境参数,卫星传输成功率为100%,10 m范围内林火正确识别率为80%左右。2014年开始,系统在内蒙古自治区呼伦贝尔市海拉尔区林区的森林管护工作中得到应用测试。     

基于热红外遥感影像的作物冠层温度提取

热红外影像较难直接提取作物冠层区域,因而无法获得较精准的作物冠层温度。本文以拔节期的玉米为研究对象,利用六旋翼无人机搭载热红外成像仪和大疆精灵四Pro无人机,获得热红外影像及正射影像。基于高分辨率正射影像,采用改进的Canny边缘检测算子、支持向量机(Support vector machine,SVM)和小波变换3种方法提取玉米冠层区域,将提取结果进行二值化处理后,在热红外影像中以此生成掩膜并提取玉米冠层温度。应用提取的矢量面分析提取效果并对3种提取算法的精度进行评价。实验结果表明,改进的Canny边缘检测算子提取效果最优、SVM算法次之、小波变换最差,提取精度分别为87. 3%、74. 5%、68. 2%。同时,将手持测温仪测得的玉米冠层温度与提取的冠层温度进行误差分析,结果表明,基于改进的Canny边缘检测算子提取的玉米冠层温度与地面实测值相关性最高,决定系数R~2=0. 929 5,SVM算法决定系数R~2=0. 895 7,小波变换决定系数R2=0. 876 0。改进的Canny边缘检测算子能够更好地提取玉米冠层区域,获取更加精确的玉米冠层温度,从而能够更有效地监测玉米生理状况,进行旱情预测,制定合理的灌溉、施肥措施以提高玉米产量。     

基于Sentinel-1和Sentinel-2数据融合的农作物分类

基于光学影像的遥感技术受云雨、昼夜影响较大,导致获取连续的作物时序生长曲线较困难,而雷达影像作为主动式成像,能够很好地克服这一缺陷。本文以陕西省渭南市大荔县某农场为研究区域,分别采用最大似然法(Maximum likelihood,ML)和支持向量机(Support vector machine,SVM)2种方法,融合Sentinel-1雷达影像和Sentinel-2光学影像,提高农作物的分类精度。研究结果表明,融合数据的农作物分类精度相比光学数据分类精度有所提高。在无云层覆盖的情况下,利用SVM方法融合Sentinel-2的红、绿、蓝、近红外4个波段数据与Sentinel-1数据,总体分类精度提高了2个百分点,Kappa系数提高了5个百分点;在有少量云层覆盖情况下,利用ML处理融合数据的分类结果精度和Kappa系数分别提高2个百分点和4个百分点,SVM方法下的分类精度提高了6个百分点,Kappa系数提高了8个百分点。