一种建立光谱体积指数的方法、装置及树种识别的方法制造方法及图纸

本发明专利技术涉及树种识别领域，尤其是一种建立光谱体积指数的方法、装置及树种识别的方法。所述建立光谱体积指数的方法，包括：统计不同树种在多时相、多波段的遥感影像上的光谱反射特征值；利用所述光谱反射特征值的均值在三维坐标系中拟合所述树种的光谱反射特征曲线；将所述光谱反射特征曲线的转折点相连，并在所述三维坐标系中构建柱形体；根据所述柱形体的体积差异来构建光谱体积指数。本发明专利技术利用不同种类树木在各个代表性时段内光谱反射存在差异的特性，通过创建一种遥感识别树种的多时相光谱体积指数，对树种识别中原始影像光谱信息的不足进行一定的补偿，充分提高树种的识别精度，可为遥感识别树种光谱信息的深入挖掘提供技术支撑。

【技术实现步骤摘要】
一种建立光谱体积指数的方法、装置及树种识别的方法
本专利技术涉及树种识别领域，尤其是一种建立光谱体积指数的方法、装置及树种识别的方法
技术介绍
遥感识别树种是一个尚未解决的国际性科学难题。目前的研究通过将遥感影像的光谱波段、纹理特征、色彩空间特征及光谱指数等多类特征进行结合，然后采用有效的算法进行分类，该结合形式在一定程度上提高了树种的识别精度。但受限于影像特征不够丰富，特征中树种差异信息不足等多种原因，树种的识别精度依然不够乐观。近年来，在树种识别中，影像的光谱指数，诸如归一化植被指数、比值植被指数、光谱斜率指数、光谱面积指数等被广泛地结合了进来，这些光谱指数的采用，在一定程度上提高了影像树种的解译力，具有重要意义。在技术发展过程中，从新的视角出发，如果能够创建出有助于树种识别的新型光谱指数，将进一步推动树种识别技术的发展，具有新的意义。
技术实现思路
针对现有技术中的缺陷，本专利技术提供建立光谱体积指数的方法、装置及树种识别的方法旨在克服现有技术的不足。为了实现上述目的，第一方面，本专利技术提供了一种建立光谱体积指数的方法，包括：统计不同树种在多时相、多波段的遥感影像上的光谱反射特征值；利用所述光谱反射特征值的均值在三维坐标系中拟合所述树种的光谱反射特征曲线；将所述光谱反射特征曲线的转折点相连，并在所述三维坐标系中构建柱形体；根据所述柱形体的体积差异来构建光谱体积指数。本专利技术利用不同种类树木在各个代表性时段内光谱反射存在差异的特性，在三维空间中构建能表达树种差异特征的柱形体，通过创建一种遥感识别树种的多时相光谱体积指数，对树种识别中原始影像光谱信息的不足进行一定的补偿，充分提高树种的识别精度，可为遥感识别树种光谱信息的深入挖掘提供技术支撑。作为本专利技术一种可选的实施方式，所述光谱体积指数的公式包括：其中，SVI为光谱体积指数，N为遥感影像波段数，i＝1,2,3,……，N-1，j＝i+1；K为时相数，m＝1,2,3,……，K-1，n＝m+1；Rmi为m时相第i波段的光谱反射特征值，Rmj为m时相第i+1波段的光谱反射特征值；Rni为m+1时相第i波段的光谱反射特征值，Rnj为m+1时相第i+1波段的光谱反射特征值；Δλij为j波段与i波段的中心波长差值；Δtmn为n时相与m时相的时间差。本专利技术利用不同树种光谱曲线在三维空间中形成的柱形体体积差异来创建表达式，构建光谱体积指数，与常见光谱指数利用比值法、归一化法求取有很大的区别，与现有技术中基于面积法构建光谱指数的思路也有很大的不同，具有显著革新性。作为本专利技术一种可选的实施方式，所述建立光谱体积指数的方法还包括：建立三维坐标系，其中，所述三维坐标系包括t轴、b轴及r轴，其中，t轴表示时间、b轴表示波段、r轴表示反射率。本专利技术在以波长、时间及反射率为坐标轴形成的三维空间中构建可以有效表达树种差异特征的柱形体，更利于创建光谱体积指数。作为本专利技术一种可选的实施方式，所述根据所述柱形体的体积差异来构建光谱体积指数包括：将每个所述柱形体分解成至少两个三棱柱；分别求出每个所述三棱柱的体积，以得所述柱形体的体积；将所述多波段、所述多时相形成的所有柱形体的体积相加，获得多个光谱反射特征曲线在三维空间中形成的多个三角形上表面的多时相光谱体积指数。本专利技术在遥感数据全波段范围内，将光谱曲线在三维空间中构建形成的柱形体分割成若干个小三棱柱分别求取，然后再累加全部三棱柱的体积，获得整个多三角形上表面柱形体的体积，原理与方法是科学的，可应用于若干个时相的多光谱和高光谱遥感数据。作为本专利技术一种可选的实施方式，所述柱形体包括至少两个三角形顶面。本专利技术利用三角形可以更有利于三棱柱的分割。作为本专利技术一种可选的实施方式，所述建立光谱体积指数的方法还包括：采集树木多个时段内的遥感影像，所述树木包括针叶树和阔叶树。作为本专利技术一种可选的实施方式，所述建立光谱体积指数的方法还包括：在所述遥感影像中选出代表不同树种的分布区域，所述不同树种包括针叶树树种和阔叶树树种。本专利技术可以应用于针叶树树种以及阔叶树树种，其优点在于适用范围广，实用性强。作为本专利技术一种可选的实施方式，所述建立光谱体积指数的方法还包括：根据所述分布区域进行现场调查，并在所述遥感影像上标记每种所述针叶树树种、所述阔叶树树种的树种名。第二方面，本专利技术提供了一种建立光谱体积指数的装置，包括：处理器、输入设备、输出设备和存储器，所述处理器、输入设备、输出设备和存储器相互连接，其中，所述存储器用于存储计算机程序，所述计算机程序包括程序指令，所述处理器被配置用于调用所述程序指令，执行如本专利技术第一方面所述的建立光谱体积指数的方法的步骤。本专利技术所提出的建立光谱体积指数的装置的优点在于构成简单，易于实现。第三方面，本专利技术一种树种识别的方法，包括：获取具有树种的原始影像,所述树种包括针叶树树种和阔叶树树种；建立光谱体积指数，所述建立光谱体积指数的步骤如本专利技术第一方面中所述；对所述原始影像进行树种识别，若所述原始影像的光谱信息低于预设值，则利用所述光谱体积指数对所述光谱信息进行补偿。采用本专利技术所提出的树种识别的方法，可以有效提高树种的识别精度，具有重要的实际意义。附图说明图1为本专利技术建立光谱体积指数的方法一个实施例的流程图；图2为本专利技术不同树种光谱反射特征曲线形成的柱形体体积差异一个实施例的示意图；图3为本专利技术柱形体体积计算一个实施例的示意图；图4为本专利技术光谱反射特征值点按副对角线的形式连线示意图；图5为本专利技术光谱反射特征值点按主对角线的形式连线示意图；图6为本专利技术树种识别的方法一个实施例的示意图。具体实施方式下面将详细描述本专利技术的具体实施例，应当注意，这里描述的实施例只用于举例说明，并不用于限制本专利技术。在以下描述中，为了提供对本专利技术的透彻理解，阐述了大量特定细节。然而，对于本领域普通技术人员显而易见的是：不必采用这些特定细节来实行本专利技术。在其他实例中，为了避免混淆本专利技术，未具体描述公知的电路，软件或方法。在整个说明书中，对“一个实施例”、“实施例”、“一个示例”或“示例”的提及意味着：结合该实施例或示例描述的特定特征、结构或特性被包含在本专利技术至少一个实施例中。因此，在整个说明书的各个地方出现的短语“在一个实施例中”、“在实施例中”、“一个示例”或“示例”不一定都指同一实施例或示例。此外，可以以任何适当的组合和、或子组合将特定的特征、结构或特性组合在一个或多个实施例或示例中。此外，本领域普通技术人员应当理解，在此提供的示图都是为了说明的目的，并且示图不一定是按比例绘制的。请参见图1，本专利技术的一个实施例中所示出的一种建立光谱体积指数的方法，包括如下步骤：S1，采集树木多个时段内的遥感影像，所述树木包括针叶树和阔叶树。在一个可选的实施例中，所述遥感影像可以是相同或不同种类卫星、不同时间、不同空间的卫星影像数据。除此以外，所述遥感影像还可以是由其他航天所设备拍摄的影像数据，在此就不一一进行列本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种建立光谱体积指数的方法，其特征在于，包括：/n统计不同树种在多时相、多波段的遥感影像上的光谱反射特征值；/n利用所述光谱反射特征值的均值在三维坐标系中拟合所述树种的光谱反射特征曲线；/n将所述光谱反射特征曲线的转折点相连，并在所述三维坐标系中构建柱形体；/n根据所述柱形体的体积差异来构建光谱体积指数。/n

【技术特征摘要】
1.一种建立光谱体积指数的方法，其特征在于，包括：
统计不同树种在多时相、多波段的遥感影像上的光谱反射特征值；
利用所述光谱反射特征值的均值在三维坐标系中拟合所述树种的光谱反射特征曲线；
将所述光谱反射特征曲线的转折点相连，并在所述三维坐标系中构建柱形体；
根据所述柱形体的体积差异来构建光谱体积指数。


2.如权利要求1所述的建立光谱体积指数的方法，其特征在于，所述光谱体积指数的公式包括：



其中，SVI为光谱体积指数，N为遥感影像波段数，i＝1,2,3,……，N-1，j＝i+1；K为时相数，m＝1,2,3,……，K-1，n＝m+1；Rmi为m时相第i波段的光谱反射特征值，Rmj为m时相第i+1波段的光谱反射特征值；Rni为m+1时相第i波段的光谱反射特征值，Rnj为m+1时相第i+1波段的光谱反射特征值；Δλij为j波段与i波段的中心波长差值；Δtmn为n时相与m时相的时间差。


3.如权利要求1所述的建立光谱体积指数的方法，其特征在于，所述建立光谱体积指数的方法还包括：
建立三维坐标系，其中，所述三维坐标系包括t轴、b轴及r轴，其中，t轴表示时间、b轴表示波段、r轴表示反射率。


4.如权利要求3所述的建立光谱体积指数的方法，其特征在于，所述根据所述柱形体的体积差异来构建光谱体积指数包括：
将每个所述柱形体分解成至少两个三棱柱；
分别求出每个所述三棱柱的体积，以得所述柱形体的体积；
将所述多波段、所述多时相形成的所有柱形体的体积相加，获得多个光谱反射特征曲线在三维...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘怀鹏，吴洁琼，
申请(专利权)人：洛阳师范学院，
类型：发明
国别省市：河南;41