基于高分遥感影像纹理空间模式增强的非参数化茶园识别方法研究

来源 :云南师范大学 | 被引量 : 3次 | 上传用户:yan3134
下载到本地 , 更方便阅读
声明 : 本文档内容版权归属内容提供方 , 如果您对本文有版权争议 , 可与客服联系进行内容授权或下架
论文部分内容阅读
中国是全球茶叶种植和生产大国,茶园不断扩张带来经济效益,也造成土壤侵蚀等生态问题。茶园是农业生态系统的重要组成部分,但对其的监控却不及农田,因此,能及时准确地获取茶园空间分布信息是农业生产、土壤治理决策以及茶园生态建设的重要依据[1]。茶园的种植改变了土壤表面光谱特性和空间结构,因而仅依靠地物反射光谱特征难以准确识别茶园。高分辨率遥感影像数据可以捕捉空间细节信息,对于茶园这类具有明显纹理结构的地物,使用纹理特征能有效提高其识别精度,但目前的纹理提取算法针对性强,难以满足对纹理类型复杂的纹理影像识别要求[2]。虽然机器学习和深度学习方法在地物识别和分类中取得了精度的突破,但方法复杂、运算耗时,并且需要大量的训练样本,而在这一背景下训练得到的分类器往往不具备可移植性。针对这些问题,本文以云南省澜沧茶园种植区为例,采用一种高分遥感影像纹理模式提取与增强算法,实现基于面向对象的非参数化茶园识别方法,实现最小代价的快速、高精度茶园识别,本研究可以总结为以下三个方面:(1)实现了基于空间点模式分析茶园纹理增强算法Worldview-2影像数据的空间纹理特征能弥补光谱特征的局限,提高茶园识别精度,但对于纹理类型多样化的复杂纹理影像,仅使用纹理特征无法准确区分不同纹理结构的地物,针对这个问题,本文提出纹理特征空间模式增强方法,探究纹理结构的空间分布模式。结果显示,研究区中茶园呈聚集分布模式,其他类别呈均匀分布模式或随机分布模式。使用可分性评价LBP纹理特征及ICS特征区分茶园与背景的能力,ICS特征的茶园与背景特征均值距离为0.17,较于LBP纹理提取结果增加了0.11,因此,基于纹理特征影像的空间点模式分析方法能刻画茶园细节信息,增加茶园与其他地类的区分度。(2)实现了基于纹理模式的面向对象非参数化茶园识别方法机器学习和深度学习识别方法计算代价高,学习过程需要大量训练样本的条件难以满足。为解决这个问题,本文针对纹理影像中不同纹理结构空间分布模式的差异,提出一种非参数化纹理强度茶园识别方法。该方法中设置同心双窗口检测ICS特征中呈现均匀或混合分布模式的特征值,并将其消去,保留聚集分布的特征集,即为茶园,结果显示:当同心双窗口的内窗设置为3、外窗设置为17时,识别精度最佳:总体精度为92.90%,Kappa系数为0.81,实现了茶园快速、高精度识别。(3)通过分析不同特征提取算法对茶园识别的适用性,提出一种基于机器学习的面向对象特征组合茶园识别方法,并对比不同识别方法的特点及适用范围。面向对象的茶园识别中,不同算法提取的特征对提高茶园识别精度的贡献不同,本文对比常用的GLCM、PSI、LBP纹理特征提取算法,LBP纹理特征结合光谱特征的识别精度更高:总体精度为91.68%,Kappa系数为0.81。同时,探究ICS特征在机器学习识别方法中的适用性,结果显示,ICS特征组合地物光谱特征的茶园识别,较LBP特征识别的总体精度提升了2.18个百分点,Kappa系数提升了0.05。针对视觉可分性差、边界模糊纹理影像,单一的纹理特征提取方法难以达到理想效果的问题,本文使用GLCM、PSI、LBP和ICS提取特征探究特征组合对目标地物识别的贡献,结果显示,光谱特征结合GLCM、PSI、LBP和ICS四种特征时,识别精度达到最佳,总体精度达到96.89%,Kappa系数为0.93,实现了茶园的精细、高精度识别。对比两种识别方法体系,机器学习识别精度优于纹理强度识别精度(总体精度高了3.99个百分点,Kappa系数高了0.12),但对于无法获取满足条件的样本数量,需要以最小代价快速识别茶园的情况,使用本文提出的纹理强度识别算法更适合。
其他文献
以国家利益为判断标准,是一种比较简约地分析国家对外政策的方式。本文从国家利益理论视角,运用历史研究法和定性研究法来分析韩国在朝核问题中的国家利益,探讨影响韩国在朝
针对钢筋混凝土结构中氯盐腐蚀问题,基于在混凝土中钢筋表面与氯离子竞争吸附来阻碍锈蚀的发想,考虑到天然植物蛋白中氮和氧元素具有供电子能力,而且在混凝土碱性孔溶液中蛋
目的分析西宁地区回族泌尿系结石成分的分布特征,探究回族泌尿系结石形成与饮食、生活习惯、代谢等因素的关系,为西宁地区回族泌尿系结石的防治提供更精确的依据。方法选取自2017年01月至2019年01月在青海省人民医院泌尿外科住院的回族泌尿系结石患者为病例组,共150例,同期住院的非泌尿系结石回族患者为对照组,共183例。收集病例组结石标本,对结石标本进行红外光谱结石分析。留取病例组及对照组血液标本,分
近年来,蒸烤箱一直是厨电行业的热门话题,随着蒸烤技术的发展,蒸烤箱设计也呈现出新的趋势。如何在技术发展新阶段下,设计符合用户使用和市场需求的新型蒸烤箱产品,是厨房家
本文构建了一个包含工业、服务业和政府的三部门效率模型,以分析城市用地出让价格对于产业结构的影响。全国48个城市的面板数据实证结果表明,土地出让价格结构不合理是导致产
近年来我国老旧房屋安全问题日益凸显,随着国家智能传感器、物联网、云计算技术等新技术的日益成熟,面对智能化、主动式、实时高效的老旧房屋健康监测新要求,以及海量异构监
目的:探讨使用膝关节镜下清理手术联合注射透明质酸钠治疗老年膝关节骨性关节炎的效果。方法:选取近两年我院收治的100例老年膝关节骨性关节炎患者作为研究对象。随机将这些患
混凝土的断裂是工程中普遍存在的问题,其断裂过程经历从线弹性到微观裂缝起裂聚集形成宏观裂缝,宏观裂缝扩展直至完全破坏的跨尺度全过程。目前,将混凝土的断裂过程分为裂缝
英语阅读是语言输入的重要途径,也是学生学习英语的重要手段。然而,英语阅读仍然是学生英语学习过程中面临的难点。英语词汇推理对学习者理解语篇意义有重要的作用,因此,了解
目的:探讨联合使用头孢哌酮舒巴坦钠和左氧氟沙星对合并肺部感染的COPD(慢性阻塞性肺病)患者进行治疗的临床效果。方法:对2012年1月~2015年10月期间我院收治的80例合并肺部感染的