[发明专利]一种植被冠层多光谱成像系统的实现方法

摘要

本发明涉及一种植被冠层多光谱成像系统的实现方法，首先改造单反相机使其具备近红外波段成像能力，将相机置于云台及三脚架，转动云台至设定天顶角及方位角方向，安装鱼眼镜头或长焦、定焦镜头，并在镜头上安装滤镜，使相机在近红外单个波段或者可见光及近红外两个波段或多波段成像，按照设定方案完成多个天顶角及方位角方向冠层多光谱成像。之后将收集的植被冠层多光谱影像进行分类，并以分类影像为基础计算植被冠层木质总面积比参数、聚集指数及光合有效辐射分布。本发明无需对植被冠层破坏性采样、人力物力投入小、可以解决传统光学测量方法存在的误差大、效率低等问题，可应用于植被冠层木质总面积比参数、聚集指数及光合有效辐射分布测量。

主权项

一种植被冠层多光谱成像系统的实现方法，其特征在于：包括以下步骤：步骤S1：改造一单反相机，使其在近红外波段成像；步骤S2：将所述单反相机置于云台以及三脚架上，转动云台至设定天顶角及方位角方向，安装鱼眼镜头、长焦镜头或定焦镜头，并在镜头上安装滤镜；步骤S3：使所述单反相机在近红外单个波段或可见光及近红外两个波段或多个波段成像，完成上半球方向植被冠层多光谱成像；步骤S4：将收集的植被冠层多光谱影像进行分类；步骤S5：以分类影像为基础计算植被冠层木质总面积比参数、聚集指数以及太阳光合有效辐射分布；所述植被冠层木质总面积比参数的计算以分类影像上木质组分、树叶及天空组分的间隙率为基础，根据比尔定律计算方法计算采样点PAI和WAI，进而推导出采样点植被冠层木质总面积比参数，具体计算步骤如下：步骤S511：将天顶角方向依次划分为9个天顶角区间，即(0°‑5°)、(5°‑15°)、(15°‑25°)、(25°‑35°)、(35°‑45°)、(45°‑55°)、(55°‑65°)、(65°‑75°)、(75°‑85°)，分别统计各个分类影像上天空、树叶、木质组分及土壤组分的像素个数，对每个天顶角区间各方位角方向分类影像上天空、树叶、木质组分及土壤组分的像素个数累加，得到9个天顶角方向天空、树叶、木质组分及土壤组分的像素总数；步骤S512：各天顶角区间天空、树叶和土壤组分的像素总和与影像像素总数的比值即为木质组分的间隙率p(θwi)，而天空的像素总和与影像像素总数的比值即为冠层基本组分的间隙率p(θpi)，各天顶角区间的有效总面积指数PAIei和木质面积指数WAIei计算方法如下：PAIei＝‑ln[p(θpi)]cos(θi)，Wi＝sin(θi)d(θi)WAIei＝‑ln[p(θwi)]cos(θi)，Wi＝sin(θi)d(θi)式中，i为天顶角区间编码，θi为天顶角；采样点有效总面积指数PAIe和木质面积指数WAIe计算方法如下：PAIe=2Σi=19PAIeiWi]]>WAIe=2Σi=19WAIeiWi]]>式中，Wi为第i个天顶角区间的权重，其在9个天顶角区间的权重分别为0.0038、0.0303、0.0597、0.0873、0.1122、0.1337、0.1512、0.1640、0.2578；步骤S513：采样点有效木质面积指数WAIei和总面积指数PAIei的比值即为采样点植被冠层木质总面积比参数。