一种木本观赏植物种质资源库物候监测方法技术

本发明专利技术公开一种木本观赏植物种质资源库物候监测方法，属于物候监测技术领域，种质资源库影像获取及预处理；资源库种质地块边界分割与编号；获取时间序列图像：地块提取与色彩参数提取；物候期分类与图像结果存储。将各种质年生长周期内各物候期图像样本及色彩参数数据存储在物候库，将生长异常图像及色彩参数存储在异常库，然后在后续监测系统使用过程中，提取每地块植被色彩参数，通过基于色彩参数的聚类分析判断植物所处物候期，通过比较监测值的变化监测物候变化。本发明专利技术基于无人机的成像系统，利用色彩参数建立一种木本观赏植物种质资源库物候监测方法，快速便捷监测木本植物物候期。物物候期。物物候期。

【技术实现步骤摘要】
一种木本观赏植物种质资源库物候监测方法


[0001]本专利技术属于物候监测
，具体涉及一种木本观赏植物种质资源库物候监测方法。

技术介绍

[0002]木本观赏植物种质资源是园林产业发展的基础性、战略性资源，加强木本观赏植物种质资源的收集、保存和合理利用，为木本观赏植物品种创新储备丰富的育种材料，实现主要木本观赏植物品种国产化，对满足现代园林产业发展需要具有十分重要的意义。建设种质资源库，是有效保护和合理利用花卉种质资源、促进木本观赏植物品种创新、推动园林产业发展的重要手段。
[0003]国家林业和草原局自2009年开始展开国家林木种质资源库建设工作，目前已确定三个批次共161个国家林木种质资源库；自2011年进行国家重点林木良种基地建设工作，目前已确定三个批次共296个国家重点林木良种基地。中国花卉协会在国家林业和草原局的指导下，自2016年也确立了2个批次共70个国家花卉种质资源库。这些资源库对林木和花卉种质的收集、保存和利用起到重要促进。但如何有效的促进林木或花卉种质资源库的建设与管理，对种质资源进行科学保护和评价利用，确保国家林木或花卉种质资源库的正常运转和资源安全，目前仍需要探索与完善。
[0004]林木种质资源收集与保存是一项长期性的工作，无论是在资源调查还是在收集保存的过程中，每一个环节都需要大量的人才、物力和财力。林木种质基因库面积较大、种质繁多、各种质性状存在明显差异，目前大部分资源库在生长监测、性状调查工作过程中仍采用的是传统的人员踏查方法，非常耗费人力与时间，且因种质物候期相近，传统的方法容易错过某种质最佳观测时期，不利于数据收集。也有些经验丰富的踏查人员会利用往年记录的物候数据缩小单次踏查范围。但是物候受环境因素影响波动大，尤其对于观赏植物而言。因此如何省时省力并且高效地寻找各种质关键物候点及生长异常，对种质资源库数据调查工作开展及种质的园林配置具有重要意义。
[0005]基于无人机的成像系统已经被证明可以很好地完成植物表型任务，在林业研究方面，主要应用于多样性调查、覆盖度计算、生物量预测，鲜有报道应用于观赏木本花卉物候期监测。
[0006]目前已有的物候遥感监测方法多基于生长曲线进行物候划分或根据植被指数，无法适用于本专利技术的使用对象：木本花卉资源库种质群体。一是因为资源库种质一般为属内植物，其生长曲线差异较小。二木本花卉因花叶果色彩的差异，给基于植被指数定义物候期带来了决策混淆。

技术实现思路

[0007]本专利技术解决的技术问题：提供一种利用色彩参数建立木本观赏植物种质资源库物候监测方法，实现快速便捷监测木本植物物候期。
[0008]技术方案：为了解决上述技术问题，本专利技术采用的技术方案如下：
[0009]一种木本观赏植物种质资源库物候监测方法，包括以下步骤：
[0010]步骤1：种质资源库影像获取及预处理；
[0011]步骤2：资源库种质地块边界分割与编号；
[0012]步骤3：获取时间序列图像：
[0013]步骤4：地块提取与色彩参数提取；
[0014]步骤5：物候期分类与图像结果存储。
[0015]进一步地，步骤1中，使用无人机以固定高度垂直拍摄获取种质资源库航拍图像，使用无人机自带遥感影像处理系统进行对图像正射镶嵌后，经过辐射校正后得到反射率图像。
[0016]进一步地，步骤2中，采用人工画图的方法来进行小区边界分割，利用Quantum GIS矢量操作开源库，添加正射影像图作为底图，再新建一个多边形要素的图层，然后按照底图上的资源库种质地块边界画出每个多边形要素，一个地块就是一个多边形要素，一个图层包含多个多边形要素。
[0017]进一步地，步骤3中，根据树种特性，设置不同物候期不同的固定时间间隔，观花树种应在其开花物候期内以1天或是半天的时间间隔进行拍摄，非重要物候期内将时间间隔设置为数天。
[0018]进一步地，步骤4中，地块提取与色彩参数提取；利用无人机自带遥感影像处理系统或photoshop提取各地块内植被色彩参数CIE Lab，L代表明度；a代表从绿色到红色的分量，b代表从蓝色到黄色的分量。
[0019]进一步地，步骤5中，对各种质不同物候期及生长异常图像进行分类，将各种质年生长周期内各物候期图像样本及色彩参数数据存储在物候库，将生长异常图像及色彩参数存储在生长异常库，根据提取到的色彩参数，各库中建立各种质物候期色彩三参数时空分布图。
[0020]进一步地，步骤5中，首先计算每地块内不同采样点间ΔE1，
[0021]ΔE1＝[(ΔL)2+(Δa)2+(Δb)2]1/2
[0022]ΔL表示明度/黑白差异，ΔL＝L
采样点x1
‑
L
采样点x2
；
[0023]Δa表示红/绿差异，Δa＝a
采样点x1
‑
a
采样点x2
；
[0024]Δb表示黄/蓝差异，Δb＝b
采样点x1
‑
b
采样点x2
；
[0025]然后，然后计算各种质正常状态下的不同物候期间色差值ΔE2：
[0026]ΔE2＝[(ΔL)2+(Δa)2+(Δb)2]1/2
.
[0027]ΔL表示明度/黑白差异：ΔL＝L
后一时期物候
‑
L
前一时期物候
()；
[0028]Δa表示红/绿差异：Δa＝a
后一时期物候
‑
a
前一时期物候
；
[0029]Δb表示黄/蓝差异：Δb＝b
后一时期物候
‑
b
前一时期物候
。
[0030]进一步地，在后续监测系统使用过程中，提取每地块植被色彩参数，通过基于色彩参数的聚类分析判断所处物候期，通过比较拍摄的某种质地块照片上不同采样点间的色差值ΔE1’
和拍摄的某种质地块照片与上一次拍摄的该种质照片间的色差值ΔE2’
值的变化监测物候变化。
[0031]进一步地，如果ΔE1’
＞ΔE
1max
表明该种质不同单株间存在物候期不一致或花果有
大小年或生长异常等现象，生成提示信息发送至调查员通讯设备；
[0032]如果ΔE2’
≈ΔE
2min
，表明物候变化处于临界状态，生成提示信息发送至调查员通讯设备；
[0033]ΔE2’
＞ΔE
2min
，表明物候阶段跨越较大，发送警示信息；
[0034]ΔE1’
表示在后续监测系统使用过程中，拍摄的某种质地块照片上不同采样点间的色差值；
[0035]ΔE2’
表示在后续监测系统使用过程中，拍摄的某种质地块照片与上一次拍摄的该种质照片间的色差值。
[0036]ΔE
1max
表示物候库内某种质地块照片上不同采样点间的最本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种木本观赏植物种质资源库物候监测方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1：种质资源库影像获取及预处理；步骤2：资源库种质地块边界分割与编号；步骤3：获取时间序列图像：步骤4：地块提取与色彩参数提取；步骤5：物候期分类与图像结果存储。2.根据权利要求1所述的木本观赏植物种质资源库物候监测方法，其特征在于：步骤1中，使用无人机以固定高度垂直拍摄获取种质资源库航拍图像，使用无人机自带遥感影像处理系统进行对图像正射镶嵌后，经过辐射校正后得到反射率图像。3.根据权利要求1所述的木本观赏植物种质资源库物候监测方法，其特征在于：步骤2中，采用人工画图的方法来进行小区边界分割，利用Quantum GIS矢量操作开源库，添加正射影像图作为底图，再新建一个多边形要素的图层，然后按照底图上的资源库种质地块边界画出每个多边形要素，一个地块就是一个多边形要素，一个图层包含多个多边形要素。4.根据权利要求1所述的木本观赏植物种质资源库物候监测方法，其特征在于：步骤3中，根据树种特性，设置不同物候期不同的固定时间间隔，观花树种应在其开花物候期内以1天或是半天的时间间隔进行拍摄，非重要物候期内将时间间隔设置为数天。5.根据权利要求1所述的木本观赏植物种质资源库物候监测方法，其特征在于：步骤4中，地块提取与色彩参数提取；利用无人机自带遥感影像处理系统或photoshop提取各地块内植被色彩参数CIE Lab，L代表明度；a代表从绿色到红色的分量，b代表从蓝色到黄色的分量。6.根据权利要求1所述的木本观赏植物种质资源库物候监测方法，其特征在于：步骤5中，对各种质不同物候期及生长异常图像进行分类，将各种质年生长周期内各物候期图像样本及色彩参数数据存储在物候库，将生长异常图像及色彩参数存储在生长异常库，根据提取到的色彩参数，各库中建立各种质物候期色彩三参数时空分布图。7.根据权利要求6所述的木本观赏植物种质资源库物候监测方法，其特征在于：步骤5中，首先计算每地块内不同采样点间ΔE1，ΔE1＝[(ΔL)2+(Δa)2+(Δb)2]
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ΔL表示明度/黑白差异，ΔL＝L
采样点x1
‑
L
采样点x2
；Δa表示红/绿差异，Δa＝a
采样点x1

【专利技术属性】
技术研发人员：黄俊，范俊俊，沈左霖，李宏，周露，金雅琴，沈力，刘星辰，张往祥，
申请(专利权)人：金陵科技学院，
类型：发明
国别省市：