[发明专利]一种基于数字图像处理技术的叶面积指数地面测量方法

摘要

本发明公开了一种基于摄影原理、光辐射原理、统计学原理及数字图像处理技术对测量点的叶面积指数进行间接测量。首先根据数字图像传感器成像原理结合统计学原理得到在无光条件下暗电流所产生干扰因子，这里又名辐射校正因子Δ；再通过对不同典型地面进行拍摄进校正处理后得到各种典型地面环境的相对反射系数k_i；，最后通过拍摄测量点冠层下地面与无冠层地面(同时拍摄，即相同天气条件)的数字图像，经过处理后得到测量点光线通过冠层前后(冠层上的相对辐射强度、冠层下地面的相对辐射强度)的相对辐射强度，进而推算出叶面积指数的大小，测量精度稳定性强，处理速度快。

主权项

1.一种基于数字图像处理技术的叶面积指数地面测量方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)、以固定的相机参数，拍摄数字图像1.1)、在完全无光的条件下拍摄一张照片P₀；1.2)、在无冠层且相同天气条件下，对不同的典型地面分别拍摄一张照片P_{space_1},P_{space_2},…,P_{space_M}，其中，M为典型地面的数量；1.3)、在测量点，对冠层下地面拍摄一张照片P_ref，同时，对无冠层地面拍摄一张照片P_space；(2)、利用图像处理方法获取辐射校正因子2.1)、读取在完全无光条件下拍摄的照片P₀，获取其I分量；2.2)、计算I分量的直方图；2.3)、将像素点数量最大的像素值作为辐射校正因子，用Δ表示；(3)、获取典型地面下的相对反射系数k_i3.1)、对步骤1.2)拍摄照片P_{space_1},P_{space_2},…,P_{space_M}，应用步骤(2)中的图像处理方法分别进行计算，得到像素点数量最大的像素值N_{space_i}，其中，i为典型地面序号，代表一类典型地面，i＝1,2,…,M；3.2)、将像素值N_{space_i}减去步骤(2)获取的辐射校正因子Δ，得到不同典型地面的相对辐射值N_{spacecorrected_i}：N_{spacecorrected_i}＝N_{space_i}‑Δ；3.3)、以其中一类典型地面的相对辐射值作为标准相对辐射值N_standard，所有相对辐射值均除以标准相对辐射值即为不同典型地面条件下的相对反射系数k_i：(4)、计算叶面积指数4.1)、对步骤1.3)拍摄的照片P_ref、P_space应用步骤(2)中的图像处理方法分别进行计算，得到冠层下地面的像素点数量最大的像素值N_ref以及无冠层地面的像素点数量最大的像素值N_space，再分别减去辐射校正因子Δ，便得到冠层下地面的相对辐射强度N_refcorrected和无冠层地面的相对辐射强度N_{spacecorrected}：N_refcorrected＝N_ref‑ΔN_{spacecorrected}＝N_space‑Δ；同时，将无冠层地面的相对辐射强度N_{spacecorrected}作为冠层上的相对辐射强度；4.2)、对冠层下地面的相对辐射强度N_refcorrected和冠层上的相对辐射强度N_{spacecorrected}分别除以测量点所属典型地面的相对反射系数k_j，便得到标准地面条件下冠层下地面的相对辐射强度N′_ref以及冠层上的相对辐射强度N′_space：其中，j为测量点所属典型地面序号；4.3)、计算得到叶面积指数L