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基于Android系统的立木图像分割方法研究

姜士辉  
【摘要】:本文的研究目的是为了开发一个以Android系统为平台的立木参数测算软件,用来实现立木高度和立木胸径的测算,从而改善传统测量立木参数信息的方法与技术。本文通过对单株立木的图像信息的分析处理,将立木以及标尺从图像中分割出来,将优化的分割结果图像与摄影测量学相结合,统计测算出立木高度以及胸径的实际大小。本文提出的立木图像分割算法,在RGB彩色空间中,利用区域法、空间聚类法以及立木图像的颜色特征,对彩色立木图像进行分割。本文提出的算法将立木图像分成立木树干分割和立木树冠分割两部分。立木树干分割算法,基于区域法在立木树干上选择感兴趣区域,利用筛选算法将感兴趣区域中异常点剔除掉,根据优化后的感兴趣区域统计出RGB颜色分量的阂值区间以及R、G、B的方差区间。利用基于区域得到的限制条件对图像初步分割。基于空间聚类法,根据对立木图像中立木树干的颜色特征的分析研究,在初步分割图像中添加符合树干部分颜色特征的点的同时删除明显不符合树干颜色特征的点。立木树冠分割算法,基于空间聚类法,首先根据立木图像树冠颜色偏绿色这一颜色特征对立木图像进行初步分割。然后根据立木图像中像素点的颜色特征,将一些明显不属于立木树冠的像素点删除。在分割结果图像中仍然会保留一些不属于目标图像的树干部分或者树冠部分,因此分割结果图像不能直接被用来对立木的参数进行测算。为了得到尽量多立木图像的细节的同时去除更多的干扰噪声,本文根据立木特征将分割结果图像分成上下两部分,并利用不同的图像处理算法对它们进行优化。分割结果图像的优化过程中主要采用了3*3模板的二维均值滤波、2*2模板的形态学滤波、3*3模板的形态学滤波以及去除小面积等算法。本文利用与分割立木树冠类似的算法分割出立木图像中的测量标尺。本文将提出的算法在Matlab平台上实现,通过与基于灰度阈值分割的结果图像对比分析,证明本文提出的立木图像分割处理算法在保留更多立木树冠与立木树冠图像像素点的同时,消除了一些阴影或者与目标颜色特征相近的区域的干扰,能够比较完整的分割出立木部分。通过实验参数测算结果与实际检尺结果的比对分析,在本文算法分割的立木结果图像上统计测算得到的立木胸径的理论大小与实际检尺的结果相对误差很小本文利用基于RGB彩色空间的立木图像分割算法在Android手机平台上实现了一个立木图像参数测算软件。软件的主要功能为立木图像采、立木图像存储、立木图像处理、立木参数测算、立木参数信息上传。


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