基于FCM彩色图像分割的森林冠层叶面积指数反演
发布时间：2022-02-23 03:34
叶面积指数（LAI）是衡量陆地上植物光合作用能力的重要参数,目前常用的LAI测量方法有直接法和间接法两种,半球摄影法就是间接法中的一种。随着数码相机的普及以及图像处理技术的不断发展,人们将图像分割技术应用到叶面积指数的测定中,本文研究使用彩色图像分割技术测定树木叶面积指数（LAI）的可行性,目的为获得一种更为可靠的方法来估测帽儿山实验样地的叶面积指数。本研究通过装有鱼眼镜头的数码相机获得森林的彩色冠层图像,再利用改进的FCM聚类技术分割森林彩色冠层图像,获得森林冠层的孔隙度,基于冠层结构参数模型,由图像分割得到的冠层孔隙度反演叶面积指数。本文考虑到实验得到图像均为彩色图像,为保证尽可能多的保存图像信息,本文采用彩色分割方法。首先,对得到的鱼眼镜头彩色图片进行增强对比度及分区域的预处理；然后,对传统FCM聚类算法对初始条件的依赖强,本文做了相应改进,使用插入规则法确定全局最优带宽,利用优化的均值漂移算法对原始图像进行处理得到图像的聚类数目和聚类中心,把聚类数目和聚类中心引入到FCM算法中,利用FCM聚类算法对彩色图像进行分割；其次,使用改进的OTSU算法计算图像阈值,将彩色图像转换为二值...
【文章来源】：东北林业大学黑龙江省211工程院校教育部直属院校
【文章页数】：62 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
1 绪论
1.1 课题背景
1.2 国内外研究现状及发展趋势
1.3 研究的主要内容
1.4 技术路线
2 彩色图像分割研究
2.1 彩色空间的研究
2.1.1 RGB空间
2.1.2 HIS空间
2.1.3 Lab空间
2.2 彩色图像分割方法
2.2.1 直方图阈值法
2.2.2 边缘检测分割方法
2.2.3 基于聚类的分割方法
2.2.4 基于区域的分割方法
2.2.5 其他分割方法
2.3 本章小结
3 改进的FCM彩色图像分割方法
3.1 彩色空间的选择
3.2 模糊聚类分割方法
3.2.1 模糊聚类的概念
3.2.2 数据集理论
3.2.3 模糊聚类算法
3.2.4 FCM算法的优缺点
3.3 改进FCM聚类算法
3.3.1 均值漂移算法
3.3.2 带宽的选择
3.4 本章小结
4 基于改进FCM的冠层孔隙度的提取
4.1 实验数据的获取
4.2 图像预处理
4.2.1 增强对比度
4.2.2 不同视角的区域划分
4.3 冠层图像分割
4.3.1 优化FCM图像分割算法的实现
4.3.2 图像二值化
4.4 实验分割结果分析
4.5 本章小结
5 叶面积指数估测建模
5.1 冠层结构参数
5.1.1 叶面积指数反演模型
5.1.2 叶倾角分布模型
5.1.3 投影函数模型
5.2 叶面积指数的反演
5.2.1 单角度反演方法
5.2.2 直线拟合反演法
5.2.3 米勒公式反演法
5.2.4 迭代反演法
5.3 本章小结
结论
参考文献
攻读学位期间发表的学术论文
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于改进均值漂移算法的绿色作物图像分割方法[J]. 伍艳莲,赵力,姜海燕,郭小清,黄芬. 农业工程学报. 2014(24)
[2]VLPRS中车牌定位技术的研究与实现[J]. 陈利,张亮亮. 沈阳工程学院学报(自然科学版). 2013(04)
[3]改进Otsu法的冠层图像分割及银杏叶面积指数估测[J]. 李晓冬,王雪峰,贺鹏. 东北林业大学学报. 2013(08)
[4]基于区域生长法提取二值图像中的连通区域[J]. 聂欢欢,伊磊,刘任平. 计算机时代. 2012(06)
[5]叶面积指数测定方法综述[J]. 李迅. 现代园艺. 2011(07)
[6]基于迭代阈值的弹目图像边缘检测方法研究[J]. 马志强,孙世宇,王春平,程远增. 信息技术. 2011(01)
[7]基于图像处理技术的小麦叶面积指数的提取[J]. 李明,张长利,房俊龙. 农业工程学报. 2010(01)
[8]基于直方图分割的彩色图像增强算法[J]. 胡琼,汪荣贵,胡韦伟,杨万挺. 中国图象图形学报. 2009(09)
[9]基于图像处理技术的夏玉米叶面积指数估算方法研究[J]. 李荣春,陶洪斌,张竹琴,王璞,廖树华. 安徽农业科学. 2009(26)
[10]基于椭球函数的棉花叶倾角分布动态模拟[J]. 张军,王一鸣,赵燕东,李金平. 农业机械学报. 2009(04)
硕士论文
[1]堵河流域水源涵养林有效LAI的时空变化及其持水效应的研究[D]. 陈方鑫.华中农业大学 2013
[2]基于模糊聚类彩色图像分割的方法[D]. 邱磊.昆明理工大学 2012
[3]基于模糊聚类的彩色图像分割方法的研究[D]. 赵晨炜.武汉理工大学 2012
[4]基于遗传算法的图像分割优化研究[D]. 门慧勇.东北师范大学 2012
[5]基于FCM聚类的彩色图像分割算法研究[D]. 朱小雨.吉林大学 2011
[6]分水岭算法和神经网络相结合的人耳识别方法研究[D]. 杨奇.重庆大学 2008
本文编号：3640788
【文章来源】：东北林业大学黑龙江省211工程院校教育部直属院校
【文章页数】：62 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
1 绪论
1.1 课题背景
1.2 国内外研究现状及发展趋势
1.3 研究的主要内容
1.4 技术路线
2 彩色图像分割研究
2.1 彩色空间的研究
2.1.1 RGB空间
2.1.2 HIS空间
2.1.3 Lab空间
2.2 彩色图像分割方法
2.2.1 直方图阈值法
2.2.2 边缘检测分割方法
2.2.3 基于聚类的分割方法
2.2.4 基于区域的分割方法
2.2.5 其他分割方法
2.3 本章小结
3 改进的FCM彩色图像分割方法
3.1 彩色空间的选择
3.2 模糊聚类分割方法
3.2.1 模糊聚类的概念
3.2.2 数据集理论
3.2.3 模糊聚类算法
3.2.4 FCM算法的优缺点
3.3 改进FCM聚类算法
3.3.1 均值漂移算法
3.3.2 带宽的选择
3.4 本章小结
4 基于改进FCM的冠层孔隙度的提取
4.1 实验数据的获取
4.2 图像预处理
4.2.1 增强对比度
4.2.2 不同视角的区域划分
4.3 冠层图像分割
4.3.1 优化FCM图像分割算法的实现
4.3.2 图像二值化
4.4 实验分割结果分析
4.5 本章小结
5 叶面积指数估测建模
5.1 冠层结构参数
5.1.1 叶面积指数反演模型
5.1.2 叶倾角分布模型
5.1.3 投影函数模型
5.2 叶面积指数的反演
5.2.1 单角度反演方法
5.2.2 直线拟合反演法
5.2.3 米勒公式反演法
5.2.4 迭代反演法
5.3 本章小结
结论
参考文献
攻读学位期间发表的学术论文
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于改进均值漂移算法的绿色作物图像分割方法[J]. 伍艳莲,赵力,姜海燕,郭小清,黄芬. 农业工程学报. 2014(24)
[2]VLPRS中车牌定位技术的研究与实现[J]. 陈利,张亮亮. 沈阳工程学院学报(自然科学版). 2013(04)
[3]改进Otsu法的冠层图像分割及银杏叶面积指数估测[J]. 李晓冬,王雪峰,贺鹏. 东北林业大学学报. 2013(08)
[4]基于区域生长法提取二值图像中的连通区域[J]. 聂欢欢,伊磊,刘任平. 计算机时代. 2012(06)
[5]叶面积指数测定方法综述[J]. 李迅. 现代园艺. 2011(07)
[6]基于迭代阈值的弹目图像边缘检测方法研究[J]. 马志强,孙世宇,王春平,程远增. 信息技术. 2011(01)
[7]基于图像处理技术的小麦叶面积指数的提取[J]. 李明,张长利,房俊龙. 农业工程学报. 2010(01)
[8]基于直方图分割的彩色图像增强算法[J]. 胡琼,汪荣贵,胡韦伟,杨万挺. 中国图象图形学报. 2009(09)
[9]基于图像处理技术的夏玉米叶面积指数估算方法研究[J]. 李荣春,陶洪斌,张竹琴,王璞,廖树华. 安徽农业科学. 2009(26)
[10]基于椭球函数的棉花叶倾角分布动态模拟[J]. 张军,王一鸣,赵燕东,李金平. 农业机械学报. 2009(04)
硕士论文
[1]堵河流域水源涵养林有效LAI的时空变化及其持水效应的研究[D]. 陈方鑫.华中农业大学 2013
[2]基于模糊聚类彩色图像分割的方法[D]. 邱磊.昆明理工大学 2012
[3]基于模糊聚类的彩色图像分割方法的研究[D]. 赵晨炜.武汉理工大学 2012
[4]基于遗传算法的图像分割优化研究[D]. 门慧勇.东北师范大学 2012
[5]基于FCM聚类的彩色图像分割算法研究[D]. 朱小雨.吉林大学 2011
[6]分水岭算法和神经网络相结合的人耳识别方法研究[D]. 杨奇.重庆大学 2008
本文编号：3640788
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