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Individual tree segmentation in occluded complex forest stands through ellipsoid directional searching and point compensation 被引量:1
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作者 Qingjun Zhang Shangshu Cai Xinlian Liang 《Forest Ecosystems》 CSCD 2024年第6期832-847,共16页
Terrestrial laser scanning(TLS)accurately captures tree structural information and provides prerequisites for treescale estimations of forest biophysical attributes.Quantifying tree-scale attributes from TLS point clo... Terrestrial laser scanning(TLS)accurately captures tree structural information and provides prerequisites for treescale estimations of forest biophysical attributes.Quantifying tree-scale attributes from TLS point clouds requires segmentation,yet the occlusion effects severely affect the accuracy of automated individual tree segmentation.In this study,we proposed a novel method using ellipsoid directional searching and point compensation algorithms to alleviate occlusion effects.Firstly,region growing and point compensation algorithms are used to determine the location of tree roots.Secondly,the neighbor points are extracted within an ellipsoid neighborhood to mitigate occlusion effects compared with k-nearest neighbor(KNN).Thirdly,neighbor points are uniformly subsampled by the directional searching algorithm based on the Fibonacci principle in multiple spatial directions to reduce memory consumption.Finally,a graph describing connectivity between a point and its neighbors is constructed,and it is utilized to complete individual tree segmentation based on the shortest path algorithm.The proposed method was evaluated on a public TLS dataset comprising six forest plots with three complexity categories in Evo,Finland,and it reached the highest mean accuracy of 77.5%,higher than previous studies on tree detection.We also extracted and validated the tree structure attributes using manual segmentation reference values.The RMSE,RMSE%,bias,and bias%of tree height,crown base height,crown projection area,crown surface area,and crown volume were used to evaluate the segmentation accuracy,respectively.Overall,the proposed method avoids many inherent limitations of current methods and can accurately map canopy structures in occluded complex forest stands. 展开更多
关键词 Terrestrial laser scanning Individual tree segmentation GRAPH The shortest path Ellipsoid directional searching Point compensation
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Tree Detection in RGB Satellite Imagery Using YOLO-Based Deep Learning Models
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作者 Irfan Abbas Robertas Damaševičius 《Computers, Materials & Continua》 2025年第10期483-502,共20页
Forests are vital ecosystems that play a crucial role in sustaining life on Earth and supporting human well-being.Traditional forest mapping and monitoring methods are often costly and limited in scope,necessitating t... Forests are vital ecosystems that play a crucial role in sustaining life on Earth and supporting human well-being.Traditional forest mapping and monitoring methods are often costly and limited in scope,necessitating the adoption of advanced,automated approaches for improved forest conservation and management.This study explores the application of deep learning-based object detection techniques for individual tree detection in RGB satellite imagery.A dataset of 3157 images was collected and divided into training(2528),validation(495),and testing(134)sets.To enhance model robustness and generalization,data augmentation was applied to the training part of the dataset.Various YOLO-based models,including YOLOv8,YOLOv9,YOLOv10,YOLOv11,and YOLOv12,were evaluated using different hyperparameters and optimization techniques,such as stochastic gradient descent(SGD)and auto-optimization.These models were assessed in terms of detection accuracy and the number of detected trees.The highest-performing model,YOLOv12m,achieved a mean average precision(mAP@50)of 0.908,mAP@50:95 of 0.581,recall of 0.851,precision of 0.852,and an F1-score of 0.847.The results demonstrate that YOLO-based object detection offers a highly efficient,scalable,and accurate solution for individual tree detection in satellite imagery,facilitating improved forest inventory,monitoring,and ecosystem management.This study underscores the potential of AI-driven tree detection to enhance environmental sustainability and support data-driven decision-making in forestry. 展开更多
关键词 tree detection RGB satellite imagery forest monitoring precision forestry object detection remote sensing environmental surveillance forest inventory aerial imagery LIDAR AI in forestry tree segmentation
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Individual tree segmentation and biomass estimation based on UAV Digital aerial photograph 被引量:1
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作者 SUN Zhao WANG Yi-fu +6 位作者 DING Zhi-dan LIANG Rui-ting XIE Yun-hong LI Rui LI Hao-wei PAN Lei SUN Yu-jun 《Journal of Mountain Science》 SCIE CSCD 2023年第3期724-737,共14页
Digital aerial photograph(DAP)data is processed based on Structure from Motion(Sf M)algorithm and regional net adjustment method to generate digital surface discrete point clouds similar to Light Detection and Ranging... Digital aerial photograph(DAP)data is processed based on Structure from Motion(Sf M)algorithm and regional net adjustment method to generate digital surface discrete point clouds similar to Light Detection and Ranging(LiDAR)and digital orthophoto mosaic(DOM)similar to optical remote sensing image.In this study,we obtained highresolution images of mature forests of Chinese fir by unmanned aerial vehicle(UAV)flying through crossroute flight,and then reconstructed the threedimensional point clouds in the UAV aerial area by SfM technique.The point cloud segmentation(PCS)algorithm was used for the individual tree segmentation,and the F-score of the three sample plots were 0.91,0.94,and 0.94,respectively.Individual tree biomass modeling was conducted using 155 mature Chinese fir forests which were correctly segmented.The relative root mean squared error(rRMSE)values of random forest(RF),bagged tree(BT)and support vector regression(SVR)were 34.48%,35.74%and 40.93%,respectively.Our study demonstrated that DAP point clouds had great potential to extract forest vertical parameters and could be applied successfully in individual tree segmentation and individual tree biomass modeling. 展开更多
关键词 UAV images Structure from motion DAP point clouds Individual tree segmentation Individual tree biomass models
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An Efficient Approach for Tree Digital Image Segmentation
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作者 ChengLei SongTieying 《Forestry Studies in China》 CAS 2004年第3期43-49,共7页
This paper proposes an improved method to segment tree image based on color and texture feature and amends the segmented result by mathematical morphology. The crown and trunk of one tree have been successfully segmen... This paper proposes an improved method to segment tree image based on color and texture feature and amends the segmented result by mathematical morphology. The crown and trunk of one tree have been successfully segmented and the experimental result is deemed effective. The authors conclude that building a standard data base for a range of species, featuring color and texture is a necessary condition and constitutes the essential groundwork for tree image segmentation in order to insure its quality. 展开更多
关键词 stereo vision tree image image segmentation TEXTURE mathematical morphology
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基于改进DGCNN的树木点云分割方法 被引量:1
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作者 刘超 卜鑫荣 +3 位作者 刘慧 杨官学 沈跃 徐婕 《南京农业大学学报》 CAS 北大核心 2025年第1期240-248,共9页
[目的]通过目标分割为果园喷雾机提供树木的表征信息,使喷雾机能够实现精准喷雾。在分割过程中,对苗圃中的树冠、树干等不同部位进行分割,可以帮助喷雾机对喷雾部分对靶,在果园或苗圃景观中实现自动导航以及精准喷药等操作。与图片相比... [目的]通过目标分割为果园喷雾机提供树木的表征信息,使喷雾机能够实现精准喷雾。在分割过程中,对苗圃中的树冠、树干等不同部位进行分割,可以帮助喷雾机对喷雾部分对靶,在果园或苗圃景观中实现自动导航以及精准喷药等操作。与图片相比,点云能够更好地表征树木的三维结构并且受照明条件影响小,因此针对点云树木设计分割算法更适合应用在果园、苗圃等室外环境作业的农业机械。[方法]本文基于DGCNN提出了一种分割精度准确、参数量小的树木点云分割网络——TSNet,它可以很容易被部署在果园喷雾机上。该网络主要具有以下特点:1)该网络是基于DGCNN改进的,可以更好实现点云分割任务;2)网络引入了连续递归门控卷积模块(g^(n)Conv),可以提高树木分割的准确率;3)为避免全局信息损失并增加信息传递效率,我们设计了权重通道用于特征传递。[结果]TSNet分割树木的mIoU达到90.08%,模型大小为0.72 M,优于PointNet、PointNet++、DGCNN、CurveNet、PointMLP和D-PointNet++等常用的点云分割算法。[结论]TSNet能够为苗圃树木检测识别和农业机器人作业提供更准确的感知信息。 展开更多
关键词 点云 树木分割 深度学习 精准喷雾 果园喷雾机
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基于激光点云的梨树单木分割方法研究
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作者 彭秀媛 沙守峰 +4 位作者 白冰 姚磊 鞠博闻 左越 明烺 《园艺与种苗》 2025年第1期1-3,81,共4页
[目的]针对梨树单木分割的技术难题,如树冠交叠严重及复杂地形影响等,融合地形高程、冠层高度等多维特征,构建适用于复杂地形的多维空间模型,并优化冠层高度模型(CHM)。[方法]评估了3种分割方法:基于CHM的分水岭算法、基于点云数据的距... [目的]针对梨树单木分割的技术难题,如树冠交叠严重及复杂地形影响等,融合地形高程、冠层高度等多维特征,构建适用于复杂地形的多维空间模型,并优化冠层高度模型(CHM)。[方法]评估了3种分割方法:基于CHM的分水岭算法、基于点云数据的距离判别聚类算法,以及基于CHM的种子点生长算法。[结果]基于优化后的CHM的种子点生长算法在复杂果园环境中表现最佳,准确率达0.85,分割精度达0.8,显著优于其他方法。[结论]为果园精准管理和智慧农业发展提供了可靠的技术支撑。 展开更多
关键词 单木分割 激光点云 冠层高度模型
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基于RGB-D图像的高纺锤形苹果树修剪执行末端位姿估计
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作者 康峰 王嘉成 +1 位作者 王亚雄 王宁 《农业工程学报》 北大核心 2025年第12期77-85,共9页
针对果树智能化选择性修剪作业中缺乏执行末端位姿的预测方法,提出一种基于RGB-D图像的修剪点定位与执行末端位姿估计方法。首先,利用RealSense D435i深度相机获取苹果树的RGB图像和深度信息,并通过改进的YOLOv8-seg模型对RGB图像中的... 针对果树智能化选择性修剪作业中缺乏执行末端位姿的预测方法,提出一种基于RGB-D图像的修剪点定位与执行末端位姿估计方法。首先,利用RealSense D435i深度相机获取苹果树的RGB图像和深度信息,并通过改进的YOLOv8-seg模型对RGB图像中的树干与一级枝根部预设区域进行分割。其次,利用OpenCV图像处理方法,计算出树干直径、侧枝直径和侧枝生长间距,基于人工剪枝规则,判断并定位修剪点像素坐标。最后,结合修剪点坐标与深度信息,基于点面映射原理推导出修剪点对应的修剪位姿。结果表明,改进的YOLOv8-seg模型在自建数据集掩膜预测的精确率和召回率分别达到了95.31%和93.79%,修剪决策判断的正确率为88.3%,执行末端位姿估计的成功率为89.9%,可以为苹果树修剪机器人的研发提供技术支持。 展开更多
关键词 图像处理 实例分割 RGB-D YOLOv8-seg 苹果树 修剪 位姿估计
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基于特征融合的复杂场景树种跨域泛化分类模型
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作者 陈广胜 温林郅 +3 位作者 张文均 李超 于鸣 景维鹏 《林业科学》 北大核心 2025年第4期33-45,共13页
【目的】针对不同区域因气候、土壤等生态因子差异导致的域偏移问题,提出一种基于全局-局部特征融合的单域泛化方法,提升复杂森林场景下无标签树种识别的泛化性能,为跨域树种分类研究提供理论依据和实践支持。【方法】选取德国巴登-符... 【目的】针对不同区域因气候、土壤等生态因子差异导致的域偏移问题,提出一种基于全局-局部特征融合的单域泛化方法,提升复杂森林场景下无标签树种识别的泛化性能,为跨域树种分类研究提供理论依据和实践支持。【方法】选取德国巴登-符腾堡州南部和中国黄山市祁门县西部为源域,德国图林根州中部和中国黄山市祁门县东部为目标域,构建一种全局-局部特征融合网络(HUFNet)模型进行树种分类,HUFNet模型包含基于CNN的编码器层、基于Transformer的解码器层、全局-局部特征融合机制(GLAFE)、特征精炼头(FRH)和边界优化模块(ERV)。模型经源域数据集训练后,在目标域上测试验证其泛化能力,实现复杂场景跨域树种分类。【结果】通过多个源域和目标域数据集的对比验证,HUFNet模型在目标域HainichUAV数据集上对针叶和阔叶树种的分类总体准确率(OA)为75.1%,平均交并比(mIoU)为58.3%,相比基于自注意力机制的分类架构分别提升13.7%与11.7%。在目标域HuangshanEast数据集上,HUFNet模型的OA为71.7%,mIoU为56.8%,相比ViT-R50作为编码器的混合架构,OA提升1.2%。【结论】HUFNet模型的跨域树种分类性能明显提升,不仅保持了高精度的识别能力,而且在目标域上展现出强大的跨域泛化能力,同时大幅降低了模型的时间复杂度和空间复杂度,适用于资源受限的环境。该模型基于全局-局部特征融合的单域泛化方法,为跨域树种分类提供了新的研究思路。 展开更多
关键词 遥感影像 树种分类 单域泛化 语义分割 轻量化模型
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基于机载LiDAR数据的林业参数检校与更新
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作者 王洁 龚昱田 +2 位作者 姚春静 徐俊豪 马洪超 《航天返回与遥感》 北大核心 2025年第5期133-146,共14页
航空激光测距技术的发展推动了森林资源调查的技术革新。利用机载激光雷达(Light Detection and Ranging,LiDAR)数据能够精确测量森林结构。结合地面调查样本,LiDAR数据可在大范围内实现高分辨率的森林资源评估。文章以东北地区中8个样... 航空激光测距技术的发展推动了森林资源调查的技术革新。利用机载激光雷达(Light Detection and Ranging,LiDAR)数据能够精确测量森林结构。结合地面调查样本,LiDAR数据可在大范围内实现高分辨率的森林资源评估。文章以东北地区中8个样地作为研究对象,使用机载激光雷达点云数据实现对样地内单木林业信息的检核与更新。首先,基于剖面旋转算法,实现样地区域的单木分割。考虑到林业参数与树种的相关性,建立树种与分割树冠几何形态之间的对应关系,实现基于LiDAR数据的树种识别。在已知树种类别的基础上,提取样地内单木树高、冠幅、胸径、地上生物量和蓄积量等森林参数,实现林业参数的检核与更新。实验结果显示,树冠分割F 1分数超过95%,树种识别准确率超过90%,树高、东西冠幅、南北冠幅、胸径、地上生物量及蓄积量的决定系数R^(2)分别为89.3%、75.7%、69.4%、84.0%、89.6%和89.1%。结果表明:激光雷达调查方法实用性强且可以广泛应用于大范围林业精确调查中。 展开更多
关键词 机载激光雷达 单木分割 树种分类 林业参数 深度置信网络
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不同龄组木麻黄地上生物量估测模型构建 被引量:1
10
作者 古丽再排尔·安外尔 尤龙辉 +3 位作者 叶功富 聂森 胥喆 陈凤娇 《森林与环境学报》 北大核心 2025年第1期62-72,共11页
为提取木麻黄高精度的单木结构参数,并建立多样化的木麻黄地上生物量估测模型,快速、高效地调查和监测木麻黄林分的生长趋势,以福建省平潭岛不同龄组木麻黄为研究对象,利用无人机激光雷达(UAV-LiDAR)点云、无人机-地基激光雷达融合激光... 为提取木麻黄高精度的单木结构参数,并建立多样化的木麻黄地上生物量估测模型,快速、高效地调查和监测木麻黄林分的生长趋势,以福建省平潭岛不同龄组木麻黄为研究对象,利用无人机激光雷达(UAV-LiDAR)点云、无人机-地基激光雷达融合激光雷达(Fusion-LiDAR)点云,快速、精确地获取单木尺度下木麻黄的树高、冠幅、胸径等关键结构参数,并结合实地调查数据,运用偏最小二乘法、随机森林以及反向传播神经网络(BPNN)等算法构建木麻黄地上生物量估测模型。结果表明:基于Fusion-LiDAR点云构建的冠层高度模型的单木分割精度明显优于UAV-LiDAR,尤其是在幼龄林中差异较大;与UAV-LiDAR点云提取的结果相比,Fusion-LiDAR点云提取的树高和冠幅的决定系数(R^(2))普遍更高,特别是在过熟林中,其树高、冠幅决定系数分别比UAV-LiDAR点云增大了11.41%、16.73%;在3种算法模型中,不同龄组BPNN模型的R^(2)均大于0.75,相对分析误差均大于1.40,展现出了优越的性能;随着林龄的增长,木麻黄单木分割精度、单木结构参数提取精度及模型预测精度均会逐步下降。无人机与地基激光雷达的融合显著提高了木麻黄单木分割的准确度和单木结构参数的提取精度,BPNN模型在预测不同林龄木麻黄地上生物量方面表现出了较优异的性能,进一步提升了建模的效率和预测的准确性。 展开更多
关键词 木麻黄 无人机 地基激光雷达 偏最小二乘法 随机森林 反向传播神经网络 单木分割 地上生物量
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背包激光雷达单木分割与单木材积估测方法研究
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作者 李阳 许洪波 +6 位作者 凌成星 田昕 邢艳秋 罗鑫 郭振 陈树新 王海熠 《遥感技术与应用》 北大核心 2025年第3期568-581,共14页
针对森林资源精准监测的需求,探索背包激光雷达(Light Detection and Ranging,LiDAR)在生产实践中的森林结构参数提取能力,以浙江建德林场为研究区,基于野外调查采集的8块样地背包LiDAR数据,提出一种改进的K-means分层聚类算法进行单木... 针对森林资源精准监测的需求,探索背包激光雷达(Light Detection and Ranging,LiDAR)在生产实践中的森林结构参数提取能力,以浙江建德林场为研究区,基于野外调查采集的8块样地背包LiDAR数据,提出一种改进的K-means分层聚类算法进行单木分割,从分割后的单木点云中分别提取胸径、树高、冠幅、树冠投影面积、树冠体积、间隙率等6个单木结构参数,并计算56个点云分层高度特征,利用随机森林方法,构建单木材积估测模型并估测样地蓄积量。结果表明:改进的K-means分层聚类算法综合分割精度F的平均值为0.87,胸径的提取精度为91.26%,树高的提取精度为85.77%;仅用6个单木结构参数作为输入特征变量的单木材积估测模型,模型拟合结果的决定系数(R^(2))为0.89,均方根误差(RMSE)为0.053 m^(3);采用Person相关系数和随机森林特征重要性筛选单木结构参数和分层高度特征后,得到最终的单木材积估测模型,模型拟合结果的R^(2)为0.93,RMSE为0.041 m^(3);利用最优估测模型估算每个样地的蓄积量,平均精度为94.20%。研究结果表明,提出的改进的K-means分层聚类算法能够有效分割单木点云,随机森林方法可以较好地估测单木材积和样地蓄积量,为背包激光雷达在森林资源参数提取方面提供重要的参考价值。 展开更多
关键词 背包激光雷达 单木分割 单木结构参数 单木材积 随机森林
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基于PATRICIA tree的汉语自动分词词典机制 被引量:30
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作者 杨文峰 陈光英 李星 《中文信息学报》 CSCD 北大核心 2001年第3期44-49,共6页
分词词典是汉语信息处理系统的一个基本组成部分 ,其查询和更新效率将直接影响汉语信息处理系统的性能。本文采用PATRICIAtree的数据结构 ,设计了一种可以对词典词条进行快速查询、更新的分词词典机制 ,并从理论上初步分析了它的性能。... 分词词典是汉语信息处理系统的一个基本组成部分 ,其查询和更新效率将直接影响汉语信息处理系统的性能。本文采用PATRICIAtree的数据结构 ,设计了一种可以对词典词条进行快速查询、更新的分词词典机制 ,并从理论上初步分析了它的性能。最后通过实验 ,在时间效率上与逐字二分的分词词典机制进行了比较。结果表明 ,基于PATRICIAtree的分词词典机制具有更高的查询速度和更新效率 ,能满足大规模、开放文本处理系统的需求。 展开更多
关键词 信息检索 PATRICA tree 汉语自动分词 信息处理
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利用点云数据自动提取树木参数与仿真重建
13
作者 罗建新 寇媛 +1 位作者 王军军 刘华光 《地理空间信息》 2025年第5期29-32,共4页
针对树木参数自动提取困难和单木分割误差大的问题,以树木点云为数据源,提出了一种基于CHM等高线优化的单木分割方法和树木参数估测全自动提取方法。首先通过点云滤波获取森林DEM、DTM数据,并进行差值计算获取森林CHM;再对CHM进行滑动... 针对树木参数自动提取困难和单木分割误差大的问题,以树木点云为数据源,提出了一种基于CHM等高线优化的单木分割方法和树木参数估测全自动提取方法。首先通过点云滤波获取森林DEM、DTM数据,并进行差值计算获取森林CHM;再对CHM进行滑动窗口分析,提取树冠顶点集合进行单木分割,并针对欠分割问题设计了基于密度等高线的分割优化方法;然后针对分割结果设计了树木形态结构参数(树冠体积、胸径)自动提取方法;最后进行树木仿真。结果表明,该方法提取的单木点云数据更加精确,有利于提高树木参数计算的精确度。通过实验区采集的行道树实现了道路两侧树木1∶1仿真,为城市环境下的数字孪生树木仿真、森林参数量估算提供了一种解决方法。 展开更多
关键词 激光点云数据 单木分割 CHM 树木参数 仿真
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基于移动智能终端影像数据与YOLOv5s模型的立木胸径实时测量方法
14
作者 章怿钦 叶俊华 +3 位作者 杨婷婷 周素茵 徐文兵 徐爱俊 《林业工程学报》 北大核心 2025年第6期117-126,共10页
随着林业数字化建设的推进,计算机视觉和深度学习被广泛应用于林业领域。立木胸径是衡量树木生长状况与生态价值的关键指标。为实现胸径的快速准确测量,针对传统测量中存在的成本高与操作复杂等问题,提出基于YOLOv5s的移动端立木胸径实... 随着林业数字化建设的推进,计算机视觉和深度学习被广泛应用于林业领域。立木胸径是衡量树木生长状况与生态价值的关键指标。为实现胸径的快速准确测量,针对传统测量中存在的成本高与操作复杂等问题,提出基于YOLOv5s的移动端立木胸径实时测量方法。首先,基于移动智能终端,通过手机采集24种常见立木的图像,共计2100张,并采用Labelme软件对树干部分进行标注得到数据集;然后,基于YOLOv5s的深度学习方法,搭建立木分割模型;最后,将模型部署到Android移动端设备进行测量系统的开发,对胸径为6~40 cm的立木进行不同距离、角度、光线与坡度的实际测量试验,将测量值与胸径真实值作对比。试验结果表明,基于YOLOv5s的立木胸径实时测量方法的立木分割精准率可达98.87%,召回率为98.42%,胸径测量的均方根误差最佳可达0.304 cm(0.95%),最大不超过0.791 cm(2.77%),分割与测量精度高于常见的Mask R-CNN及YOLOv8分割模型,系统运行稳定、延迟低、精度高。该测量方法具有良好的泛化能力,易操作且测量速度快,能充分满足对胸径测量的精准度要求,在未来林业资源管理中具有重要的应用价值。 展开更多
关键词 立木胸径 实例分割 YOLOv5s 实时测量 终端影像
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基于UAV-LiDAR点云数据的西北云杉单木分割算法研究
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作者 郭继富 孙建宇 +3 位作者 候金亮 黄春林 代永强 张籍方 《遥感技术与应用》 北大核心 2025年第1期156-166,共11页
单木分割在森林结构分析、林木参数提取以及森林生物量反演中具有重要作用。激光雷达(Light Detection and Ranging,LiDAR)作为一种低成本、高效率的数据源,为森林单木分割研究提供了坚实的数据基础。目前的单木分割研究主要集中在结构... 单木分割在森林结构分析、林木参数提取以及森林生物量反演中具有重要作用。激光雷达(Light Detection and Ranging,LiDAR)作为一种低成本、高效率的数据源,为森林单木分割研究提供了坚实的数据基础。目前的单木分割研究主要集中在结构较为简单的森林区域,通常通过考虑点云之间的空间关系,制定合适的判别准则来实现单木的分割。然而,针对结构复杂的森林,现有的单木分割算法研究相对较少。提出了一种融合核密度估计、数字表面模型和K-means聚类等方法的单木分割算法。研究结果表明:以甘肃省甘南藏族自治区为研究区,对西北云杉林进行单木分割时,该方法能够显著提高人工云杉林与天然云杉林的分割精度。与传统的K-means聚类单木分割算法相比,该方法的整体棵数查全率分别提高了32%和15%,查准率分别提高了51%和27%,分别达到了83%和89%的查全率,以及92%和55%的查准率。这一方法为机载LiDAR在森林生态应用中的进一步应用提供了新的技术支持,特别为复杂林型结构中的单木分割问题提供了一种高效、简便的解决方案。 展开更多
关键词 K-MEANS 核密度估计方法 数字表面模型 单木分割 LiDAR点云数据
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联合空地LiDAR的红树林单木生长参数提取方法
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作者 张菁锐 任广波 +3 位作者 吴培强 张程飞 刘善伟 马毅 《遥感学报》 北大核心 2025年第3期728-740,共13页
红树林是重要的碳汇生态系统。激光雷达LiDAR (Light Detection And Ranging)是获取林木三维结构参数进行生物量估算的重要技术手段。针对仅利用机载LiDAR难以完整描述红树林三维结构的问题,本文以广东省湛江市英罗港和广西壮族自治区... 红树林是重要的碳汇生态系统。激光雷达LiDAR (Light Detection And Ranging)是获取林木三维结构参数进行生物量估算的重要技术手段。针对仅利用机载LiDAR难以完整描述红树林三维结构的问题,本文以广东省湛江市英罗港和广西壮族自治区茅尾海红树林保护区为研究区,利用无人机载和手持式LiDAR获取的点云数据,提出了一种红树冠层下部约束聚类分割方法,对木榄、红海榄、桐花树等不同类型红树的单木分割以及树高、冠幅的进行提取,并与传统单木分割算法进行了对比和分析。结果表明:本文提出的结合空地LiDAR数据的单木分割算法,在不同类型红树单木分割中均取得了较高的单木检出率,与传统的冠层高度模型分割法相比较,单木检出率提升了13.4%—26.7%。其次,有效提高了红树树高的提取精度。3种红树树高参数提取值与实测值之间的R2提高了1.8%—42.2%,RMSE降低了3.4%—55.3%。此外,由于红树冠幅分割结果存在提取值偏小的规律,本研究将能够表征红树冠层交叠密集程度的点云密度变量作为修正因子,经修正后的RMSE降低了45.25%—53.33%。因此,本文提出的联合空地LiDAR的红树林单木生长参数提取方法,可以实现精确的红树单木点云分割并有效提升红树生长参数提取精度,为红树林生物量估算及碳汇能力评估提供了技术和数据支撑。 展开更多
关键词 遥感 红树林 激光雷达 HOUGH变换 点云聚类算法 单木分割 三维结构参数 树冠偏冠性
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基于树冠分割算法的城市林木覆盖率计算方法
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作者 毕卓 邱铖 +2 位作者 展召敏 矫桂娥 陈一民 《计算机应用与软件》 北大核心 2025年第6期210-217,共8页
城市环境下的树冠覆盖率的高效测量对于环境监管和城市治理非常重要。提出一种结合深度学习和单头自注意力机制(Single-Head Self-Attention,SHSA)通过树冠分割算法来自动计算城市树冠覆盖率的方法。使用无人机航拍获取高分辨率RGB图像... 城市环境下的树冠覆盖率的高效测量对于环境监管和城市治理非常重要。提出一种结合深度学习和单头自注意力机制(Single-Head Self-Attention,SHSA)通过树冠分割算法来自动计算城市树冠覆盖率的方法。使用无人机航拍获取高分辨率RGB图像构建数据集;优化改进YOLOv8和YOLOv11两种分割算法,再根据分割结果计算覆盖面积,并与树冠真实覆盖面积作对比。实验数据表明,YOLOv8相较于YOLOv11具有更好的分割能力,但训练时间长于YOLOv11。在搭载单头自注意力机制后,两种算法的精度均有提高,且训练时间也显著减少,YOLOv8的精度平均提高了0.01346,并随着权重复杂度的增加,可减少的训练时间也越加显著。同时,YOLOv8在高分辨率RGB图像的推理结果均具有更优良的结果,也优于YOLOv11。 展开更多
关键词 树冠分割 YOLOv8 YOLOv11 单头自注意力
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基于高斯混合优化的机载雷达点云单木分割研究
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作者 张坤祥 夏永华 +5 位作者 侯云花 时盛春 鄢敏 沈长表 李雪 《应用激光》 北大核心 2025年第1期153-164,共12页
针对森林复杂空间导致的单木点云分割精度低的问题,以昆明市西山区海口林场的针叶林和落叶阔叶林两块样地作为研究对象,利用机载LiDAR点云数据,提出一种基于种子点优化的单木分割算法。该方法结合最远点采样和K近邻搜索方法探测单木的... 针对森林复杂空间导致的单木点云分割精度低的问题,以昆明市西山区海口林场的针叶林和落叶阔叶林两块样地作为研究对象,利用机载LiDAR点云数据,提出一种基于种子点优化的单木分割算法。该方法结合最远点采样和K近邻搜索方法探测单木的树顶点信息,使用K均值聚类实现种子点的优化选取,然后采用期望最大化算法寻求高斯混合模型的最优参数,提高高斯混合模型的拟合精度,最后,基于最优参数的高斯混合模型获取单木点云的分割结果。实验结果表明:研究提出的单木分割方法在两个实验样地的单木分割总精度O_(accu)分别为89.98%和90.43%,具有良好的单木分割效果,对林区树冠粘连和伪树冠顶点现象具有一定的辨别能力,实现了森林树木点云数据的精确分割。 展开更多
关键词 机载激光雷达 种子点 单木分割 K均值聚类 高斯混合模型
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基于高分六号影像的农田防护林宽度自动识别
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作者 朱素华 郑晓 +1 位作者 樊俊美 赵斓林 《生态学杂志》 北大核心 2025年第8期2800-2807,共8页
农田防护林(农防林)作为农田生态系统的直接生态屏障,林带宽度直接影响农防林防护功能的发挥和后续经营。随着农防林建设不断深入,区域尺度快速准确识别林带宽度具有重要意义。本研究以黑龙江省黑土地核心区———拜泉县的富强镇、大众... 农田防护林(农防林)作为农田生态系统的直接生态屏障,林带宽度直接影响农防林防护功能的发挥和后续经营。随着农防林建设不断深入,区域尺度快速准确识别林带宽度具有重要意义。本研究以黑龙江省黑土地核心区———拜泉县的富强镇、大众乡、兴农镇为研究区,选取高分六号(GF⁃6)影像,创建面向对象⁃缓冲区分割技术获取农防林斑块信息,并实现单条林带自动提取及其宽度计算。结果表明:(1)农防林对GF⁃6影像中的蓝波段、近红外波段和归一化植被指数比较敏感,利用以上特征能够将农防林和非农防林区分开;(2)基于面向对象⁃缓冲区分割技术,实现林带自动分割及其宽度计算,经地面调查验证,准确度较高(R^(2)为0.73);(3)农防林宽度布局在拜泉县的富强镇、大众乡和兴农镇基本一致,主要集中于17~24 m,且这一宽度范围的农防林分别占各乡镇农防林总面积的32.64%、33.24%、30.29%。本研究创建的面向对象⁃缓冲区分割技术为后续农防林构建与经营提供了方法支撑。 展开更多
关键词 遥感 面向对象 决策树 缓冲区分割 等效矩形
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基于树冠精准分割和多源特征融合的无人机单木材积估测
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作者 龙开源 龙江平 +3 位作者 林辉 孙华 徐川 黄子加 《农业工程学报》 北大核心 2025年第16期221-230,共10页
随着森林资源管理逐步迈向精准化与数字化,无人机技术为智能化与自动化的森林资源样地调查提供了一种解决方案。然而,当前树冠分割边界刻画不够精细、单木材积估测精度较低的问题仍然突出,同时高精度激光雷达数据的获取成本较高,限制了... 随着森林资源管理逐步迈向精准化与数字化,无人机技术为智能化与自动化的森林资源样地调查提供了一种解决方案。然而,当前树冠分割边界刻画不够精细、单木材积估测精度较低的问题仍然突出,同时高精度激光雷达数据的获取成本较高,限制了其在实际应用中的广泛推广。为提高单木材积估测的精度与效率,克服现有方法中树冠分割不精细和高精度激光雷达数据成本高的问题,该研究提出了一种基于树冠精准分割和多源特征融合的无人机单木估测方法。在此方法中,基于YOLOv11算法,结合引入ScaleEdgeExtractor(SEE)、DilatedFusion(DF)、C2BRA和GatedFPN等模块,增强了树冠边界的感知能力和多尺度特征表达能力,并构建了高精度树冠分割网络CrownSeg。在此基础上,基于树冠形态、光谱及纹理特征的多维特征融合策略,结合递进特征组合方法和加权集成学习模型构建了单木材积估测模型。结果表明,CrownSeg树冠分割算法提升了树冠边界的刻画精度,交并比(intersection over union,IoU)阈值为0.5时的平均精度(AP50)达到94.9%,较基准模型提升1.5个百分点;IoU阈值从0.5到0.95区间的平均精度(AP50-95)达到66.2%,较基准模型提升3.8个百分点。此外,多源特征融合有效强化了单木材积的预测能力,最终加权集成模型表现优异,其决定系数(R^(2))达到0.921 5,平均绝对误差(MAE)为0.0228 m^(3),平均绝对百分比误差(MAPE)为17.00%,均优于单一模型,展现出良好的模型稳定性和泛化能力,可为无人机遥感技术在精准林业中的应用提供技术参考。 展开更多
关键词 无人机 遥感 林业 材积 树冠分割 深度学习
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