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基于Sentinel-2遥感影像的崇礼区地上生物量反演

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中南林业科技大学学报 2024年第2期44卷 53-61页

作者：颜辉蒋湘涛王汶珮伍振宇刘帆魏英杰中南林业科技大学计算机与信息工程学院湖南长沙410004 中南大学地球科学与信息物理学院湖南长沙410006

【目的】以Sentinel-2遥感影像数据为基础,结合森林实测样地数据,以崇礼区森林地上生物量反演为例提出反演新思路。【方法】基于2021年7月河北省崇礼区Sentinel-2遥感影像数据、2021年6—8月的71块崇礼区森林样地实测数据,利用实测数据... 详细信息

【目的】以Sentinel-2遥感影像数据为基础,结合森林实测样地数据,以崇礼区森林地上生物量反演为例提出反演新思路。【方法】基于2021年7月河北省崇礼区Sentinel-2遥感影像数据、2021年6—8月的71块崇礼区森林样地实测数据,利用实测数据中的胸径、树高,根据河北省森林生物量计算公式计算各样地实测生物量,通过SNAP、ENVI等软件对遥感数据进行重采样、裁剪等预处理,提取影像原始波段,并计算植被指数、纹理因子、缨帽指数等遥感因子,对遥感因子进行皮尔逊相关性分析筛选,并以匹配最佳纹理窗口大小优化纹理因子的选择,分别采用多元线性回归、BP神经网络以及随机森林3种算法进行崇礼区AGB建模,利用R2以及RMSE评价其模型精度,并选取最优模型进行生物量反演并绘制生物量空间分布图。【结果】1)在遥感因子选择中,除了常规的绿波段、红波段和2个植被红边波段与植被指数DVI、SAVI、EVI,纹理因子的均值和缨帽指数的亮度与绿度在生物量反演模型的建立中也起到了重要的作用,且纹理因子窗口大小的选择也会对最终模型的精度造成影响;2)3种模型的精度均满足反演生物量的要求,以随机森林模型效果最好、多元线性回归模型次之、BP神经网络模型精度最低,但经过十则交叉验证法的BP模型精度有所提升,最优的随机森林模型R2达到了0.843;3)经过最优模型的反演,崇礼区AGB分布主要在50~200 mg·hm^(-2),集中在西部环山地带,存在明显的空间异质性。【结论】利用Sentinel-2遥感影像反演森林生物量具有较高的精度,随着植被指数、缨帽指数、纹理因子的加入,模型效果呈递增趋势,并且纹理因子的窗口大小选择在森林生物量遥感反演中有着重要的影响。

关键词： Sentinel-2 AGB 纹理因子窗口选择随机森林

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WorldView-2纹理的森林地上生物量反演

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遥感学报 2017年第5期21卷 812-824页

作者：蒙诗栎庞勇张钟军李增元王雪琼李世明北京师范大学信息科学与技术学院北京100875 中国林业科学研究院资源信息研究所北京100091

使用高空间分辨率卫星WorldView-2的多光谱遥感影像,构建植被指数和纹理因子等遥感因子与森林地上生物量的关系方程,并计算模型估测精度和均方根误差,探索高分辨率数据的光谱与纹理信息在温带森林地上生物量估测应用中的潜力。以黑龙江... 详细信息

使用高空间分辨率卫星WorldView-2的多光谱遥感影像,构建植被指数和纹理因子等遥感因子与森林地上生物量的关系方程,并计算模型估测精度和均方根误差,探索高分辨率数据的光谱与纹理信息在温带森林地上生物量估测应用中的潜力。以黑龙江省凉水自然保护区温带天然林及天然次生林为研究对象,通过灰度共生矩阵(GLCM)、灰度差分向量(GLDV)及和差直方图(SADH)对高分辨率遥感影像进行纹理信息提取,并利用外业调查的74个样地地上生物量与遥感因子建立参数估计模型。提取的遥感因子包括6种植被指数(比值植被指数RVI、差值植被指数DVI、规一化植被指数NDVI、增强植被指数EVI、土壤调节植被指数SAVI和修正的土壤调节植被指数MSAVI)以及3类纹理因子(GLCM、GLDV和SADH)。为避免特征变量个数较多对估测模型造成过拟合,利用随机森林算法对提取的遥感因子进行特征选择,将最优的特征变量输入模型参与建模估测。采用支持向量回归(SVR)进行生物量建模及验证,结果显示选入模型的和差直方图均值(sadh_mean)、灰度共生矩阵方差(glcm_var)和差值植被指数(DVI)等遥感因子对森林地上生物量有较好的解释效果;植被指数+纹理因子组合的模型获得较精确的AGB估算结果(R2=0.85,RMSE=42.30 t/ha),单独使用植被指数的模型精度则较低(R^2=0.69,RMSE=61.13 t/ha)。

关键词：地上生物量纹理因子 WorldView-2 高分辨率遥感影像温带森林随机森林支持向量回归

分数阶微分加权引导滤波对超声图像的纹理保持

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光学精密工程 2020年第1期28卷 174-181页

作者：陈晓冬吉佳瑞盛婧金浩蔡怀宇天津大学精密仪器与光电子工程学院光电信息技术教育部重点实验室天津300072 北京华科创智健康科技股份有限公司北京100195

医学超声图像是医生诊断人体组织病变的重要依据,而医学超声图像中固有的散斑噪声易造成纹理信息的破坏,影响医生对组织器官的判断,因此,医学超声图像的去噪处理倍受关注。针对目前医学超声图像去噪算法无法保持图像纹理这一局限性,本... 详细信息

医学超声图像是医生诊断人体组织病变的重要依据,而医学超声图像中固有的散斑噪声易造成纹理信息的破坏,影响医生对组织器官的判断,因此,医学超声图像的去噪处理倍受关注。针对目前医学超声图像去噪算法无法保持图像纹理这一局限性,本文提出分数阶微分加权的引导滤波算法。算法首先通过对数变换,将难以去除的散斑噪声转换为加性噪声;再结合分数阶微分算法,根据像素与边缘纹理的相关性设计纹理因子,并使用该纹理因子改进引导滤波方法;最后,通过改进的引导滤波器生成医学超声图像的处理结果。本文对猪胃和猪气管超声图像进行了算法实验,实验结果表明,本文算法相较于经典引导滤波算法,其结构一致性因子提升20.1%,无参考图像锐化因子提升3.3%,能够在去除散斑噪声的同时有效保留图像边缘纹理结构,对于医学超声图像具有良好的适用性。

关键词：医学超声图像保边去噪引导滤波分数阶微分纹理因子

基于树种分类的高分辨率遥感数据纹理特征分析

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浙江农林大学学报 2012年第2期29卷 210-217页

作者：王妮彭世揆李明诗南京林业大学森林资源与环境学院江苏南京210037

遥感图像尤其是高分辨率（1~4 m）遥感图像在树种分类方面有着广阔的应用前景。利用主成分分析法对遥感数据去相关分析,然后通过对纹理提取过程的分析,探讨不同移动窗口大小对纹理特征的影响,以期为中山陵园风景区的森林调查提供依据,... 详细信息

遥感图像尤其是高分辨率（1~4 m）遥感图像在树种分类方面有着广阔的应用前景。利用主成分分析法对遥感数据去相关分析,然后通过对纹理提取过程的分析,探讨不同移动窗口大小对纹理特征的影响,以期为中山陵园风景区的森林调查提供依据,分类方法为经典的最大似然分类器。根据不同移动窗口大小的纹理因子相关性和对保持纹理信息丰富度的影响,来选择合适的窗口大小及纹理因子组合,以对树种分类精度的提高程度为评价标准。研究结果表明,利用窗口大小为19×19下的纹理信息可有效提高分类精度,总精度达到66%,Kappa系数达到0.59,比单纯的光谱信息最大似然法图像分类精度高,其中均值与均匀性、对比度、偏斜度纹理因子组合为最佳纹理组合,能有效减少数据冗余。高分辨率遥感数据纹理信息的运用为树种分类识别时的特征选择提供了有利技术参考。

关键词：森林经理学树种分类移动窗口纹理因子总精度灰度共生矩阵

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基于纹理信息的森林蓄积量估计

东北林业大学学报 2017年第11期45卷 21-25页

作者：房秀凤谭炳香刘清旺王怀警中国林业科学研究院资源信息研究所北京100091

以河北省秦皇岛市山海关公益林为研究对象,结合Landsat TM数据和森林资源二类调查数据,运用灰度共生矩阵分析法提取纹理信息,采用逐步回归法建立多元线性回归模型,进行森林蓄积量的估算。结果表明:选取纹理因子参与建模,建立的线性回归... 详细信息

以河北省秦皇岛市山海关公益林为研究对象,结合Landsat TM数据和森林资源二类调查数据,运用灰度共生矩阵分析法提取纹理信息,采用逐步回归法建立多元线性回归模型,进行森林蓄积量的估算。结果表明:选取纹理因子参与建模,建立的线性回归方程的拟合效果较好,估测模型的R^2值达0.766,估计值的标准误差最小,标准误差最小值为28.036,说明纹理因子对提高森林蓄积量的估测精度有重要影响。

关键词：森林蓄积量遥感数据灰度共生矩阵纹理因子

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北京市森林碳储量卫星遥感反演方法研究

北京市森林碳储量卫星遥感反演方法研究

作者：孙梦营北京林业大学

学位级别：硕士

近年来北京市雾霾及气候变暖现象日趋严重,得到人们广泛重视。森林可以吸附温室气体及PM2.5粉尘颗粒,可以有效缓解上述现象。为更好了解我国储存碳的动态变化,需要对北京森林碳储量有准确、高效的估算。本文以北京的Landsat-8、GF-1遥... 详细信息

近年来北京市雾霾及气候变暖现象日趋严重,得到人们广泛重视。森林可以吸附温室气体及PM2.5粉尘颗粒,可以有效缓解上述现象。为更好了解我国储存碳的动态变化,需要对北京森林碳储量有准确、高效的估算。本文以北京的Landsat-8、GF-1遥感影像为原始数据,分别从中提取出80和50个因子参与建模,选择150块样地作为实地数据,利用九棵树多边形样地的方法计算碳储量,将两组影像模型因子与碳储量分别运用主成分分析及多元线性回归的方法建模,在4组模型中挑选出最优模型进行北京碳储量的估算。用遥感影像结合实地样地来估算北京森林碳储量,节省大量物力和财力,为制定森林经营管理方案及互联网+精准林业的实现提供参考。文章主要内容及结论有以下几方面:(1)模型因子获取:基于Landsat-8遥感影像有7个可用光谱信息,但分辨率低,GF-1遥感影像分辨率达8米,但光谱信息只有4个。两个影像是比较常见的碳储量反演遥感影像,都有优势和不足,本文同时选用Landsat-8卫星遥感影像与GF-1卫星遥感影像提取光谱信息,预处理后,通过提取两组影像每个波段的纹理因子,地形因子、植被指数,单一波段以及一些波段的组合运算的灰度图,Landsat-8影像有80个模型因子,GF-1影像有50个模型因子,模型因子用于后续模型的拟合。(2)实地样地生物量获取:利用九棵树多边形样地代替传统每木检尺的方法计算样地的平均胸径、平均高、蓄积量、生物量及碳储量,再通过随机抽取18块样地作为检测数据,监测样本是根据传统每木检尺方法以及按照传统的计算公式计算样地的各个林分调查因子,经过精度分析,各林分调查因子相对误差介于8.80%～13.44%,相关系数介于0.624～0.927,实验室团队还将九棵树多边形样地的计算模型编写成软件,通过输入基本量测信息可自动获得各林分调查因子,进一步使样地观测便捷化。利用九棵树多边形样地法调查林分因子,其精度满足森林资源二类调查需求,该方法可以替代传统每木检尺方法获取森林调查因子,弥补了利用传统方法耗材耗力浪费资源的局限性,适用于对样地林分因子的观测,既保证精度有可以极大程度降低野外人工作业量。(3)模型拟合:基于多元线性回归模型通过定量的方式准确得知各个模型因子与碳储量的相关性程度和回归模型拟合情况,这样可以充分利用Landsat-8影像光谱信息丰富,提取出的模型因子多的优势,主成分分析的方法可以通过对数据进行降维来消除多重共线性,这一点在一定程度上解决多元线性回归分析的不足,本文同时选取最常用的这两种模型来拟合碳储量与众多模型因子的信息。四组模型的精度为,Landsat-8影像主成分分析法:79.66%,Landsat-8影像多元线性回归:81.72%,GF-1影像主成分分析法:75.01%,GF-1影像多元线性回归:75.93%。在本次的四个模型精度检验中,最优秀的模型因子是Landsat-8影像利用多元回归分析拟合的模型,精度为81.72%,相关系数为0.82,最后决定选择此模型因子来估算北京森林碳储量。(4)碳储量估测:利用挑选出的最优模型来估测北京森林碳储量,得出北京森林碳储量为22.788Tg,根据我们估算的碳储量数据将北京的碳储量分为四个等级并绘制了北京市碳储量的分布图,经分析得出北京的碳储量比较集中,主要分布在北京的北部和西南部边缘,城区的公园有零星极少了的碳储量。

关键词：森林碳储量纹理因子九棵树多边形样地法多元线性回归主成分分析遥感反演

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H.264编解码器系统设计以及优化

H.264编解码器系统设计以及优化

作者：孟卿卿北京邮电大学

学位级别：硕士

近些年来由于第三代移动通信技术的日益成熟以及人们对高清视觉享受的强烈需求,多媒体视频压缩处理技术得到了前所未有的发展。由ITU-T和ISO／IEC组织的联合视频工作组(JVT)推出的新一代视频压缩标准H.264是目前最先进的视频编码标准。... 详细信息

近些年来由于第三代移动通信技术的日益成熟以及人们对高清视觉享受的强烈需求,多媒体视频压缩处理技术得到了前所未有的发展。由ITU-T和ISO／IEC组织的联合视频工作组(JVT)推出的新一代视频压缩标准H.264是目前最先进的视频编码标准。较之以往的视频压缩标准,H.264无论是在网络适应性还是在视频压缩效率方面都表现出了极大的优势,成为多媒体业务应用中广泛采用的视频编码标准。然而,H.264良好编码性能的获得是以高计算复杂度为代价的,故降低编码复杂度,提高编码速度成为H.264在实时流媒体业务中得以广泛应用的关键所在。本文根据H.264视频编码器所采用的技术特点,研究和设计低复杂度的H.264编码器系统,主要完成了以下工作：1.总结和分析现有的H.264视频编码器系统结构和关键技术(如JM、x264以及t264等H.264开源编码器),设计了H.264标准编码器的系统架构,并在此基础上使用C语言实现了该编码器。2.对本文设计开发的H.264标准编码器中的I帧帧内预测算法以及P帧帧间预测算法进行优化。实验结果表明,与各开源标准编码器相比,经过算法优化的H.264编码器在维持重建图像质量以及输出码率变化不大的情况下,编码速度得到了明显的提高。3.实现并优化了标准C版本的H.264标准高清解码器,目前该解码器支持Main Profile级别选项,Baseline Profile以及High Profile级别的部分选项。实验表明,在输出同样质量重建图像的情况下,与各开源标准解码器相比,本文设计开发的高清解码器速度提升明显。4.提出了一种基于纹理因子与误差均值因子的新联合率失真模型TMJRDM。在这种新率失真模型中,纹理因子与误差均值因子的联合加权值被用作新模型中的率失真因子。实验结果表明,该算法能够很好地提高重建图像的主观质量,同时也没有引起较为明显的客观质量的退化,尤其是在低比特率的情况下效果更为明显。

关键词： H.264视频编解码模式选择高清解码率失真优化纹理因子

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利用资源三号遥感影像进行森林生物量估测

北京测绘 2018年第10期32卷 1186-1191页

作者：高永明高超吉林省基础测绘院吉林四平136001 北京市测绘设计研究院北京100038 城市空间信息工程北京市重点实验室北京100038

国土资源调查是我国查实查清土地利用类型、土地资源利用现状的重要手段,森林资源作为我国最重要的土地利用类型之一,在国土资源调查中尤为重要。本文以北京延庆松山自然保护区为研究区域,利用资源三号卫星影像估算生物量,将光谱等作为... 详细信息

国土资源调查是我国查实查清土地利用类型、土地资源利用现状的重要手段,森林资源作为我国最重要的土地利用类型之一,在国土资源调查中尤为重要。本文以北京延庆松山自然保护区为研究区域,利用资源三号卫星影像估算生物量,将光谱等作为反演生物量的因子,分析不同因子与森林生物量的相关性,获取相关性较高的10个建模因子,通过多元线性回归,得出最优针叶林和阔叶林的生物量模型,精度依次为70.3%和66.8%,满足森林调查精度要求。

关键词：国土调查资源三号纹理因子生物量