基于热红外遥感影像的作物冠层温度提取

作     者：张宏鸣 王佳佳 韩文霆 李书琴 王红艳 付振宇 ZHANG Hongming;WANG Jiajia;HAN Wenting;LI Shuqin;WANG Hongyan;FU Zhenyu

作者机构：西北农林科技大学信息工程学院陕西杨凌712100 宁夏智慧农业产业技术协同创新中心银川750004 西北农林科技大学机械与电子工程学院陕西杨凌712100 西部电子商务股份有限公司银川750004 

出 版 物：《农业机械学报》 (Transactions of the Chinese Society for Agricultural Machinery)

年 卷 期：2019年第50卷第4期

页      面：203-210页

核心收录：

学科分类：082802[工学-农业水土工程] 0907[农学-林学] 08[工学] 09[农学] 0710[理学-生物学] 083002[工学-环境工程] 0830[工学-环境科学与工程（可授工学、理学、农学学位）] 090707[农学-水土保持与荒漠化防治] 0828[工学-农业工程] 0815[工学-水利工程] 0804[工学-仪器科学与技术] 0903[农学-农业资源与环境] 0816[工学-测绘科学与技术] 081602[工学-摄影测量与遥感] 0802[工学-机械工程] 081102[工学-检测技术与自动化装置] 0811[工学-控制科学与工程] 0801[工学-力学（可授工学、理学学位）] 

基　　金：国家自然科学基金项目(41771315 41371274) 国家重点研发计划项目(2017YFC0403200) 杨凌示范区产学研用协同创新重大项目(2018CXY-23) 宁夏自治区重点研发项目(2017BY067) 欧盟地平线2020研究与创新计划项目(GA:635750) 

主　　题：冠层温度 热红外影像 正射影像 改进的Canny SVM 小波变换 

摘      要：热红外影像较难直接提取作物冠层区域,因而无法获得较精准的作物冠层温度。本文以拔节期的玉米为研究对象,利用六旋翼无人机搭载热红外成像仪和大疆精灵四Pro无人机,获得热红外影像及正射影像。基于高分辨率正射影像,采用改进的Canny边缘检测算子、支持向量机(Support vector machine,SVM)和小波变换3种方法提取玉米冠层区域,将提取结果进行二值化处理后,在热红外影像中以此生成掩膜并提取玉米冠层温度。应用提取的矢量面分析提取效果并对3种提取算法的精度进行评价。实验结果表明,改进的Canny边缘检测算子提取效果最优、SVM算法次之、小波变换最差,提取精度分别为87. 3%、74. 5%、68. 2%。同时,将手持测温仪测得的玉米冠层温度与提取的冠层温度进行误差分析,结果表明,基于改进的Canny边缘检测算子提取的玉米冠层温度与地面实测值相关性最高,决定系数R^2=0. 929 5,SVM算法决定系数R^2=0. 895 7,小波变换决定系数R2=0. 876 0。改进的Canny边缘检测算子能够更好地提取玉米冠层区域,获取更加精确的玉米冠层温度,从而能够更有效地监测玉米生理状况,进行旱情预测,制定合理的灌溉、施肥措施以提高玉米产量。