一种快速识别灌丛化草原灌丛分布范围的方法及系统

1.本发明涉及图像处理技术领域，特别是涉及一种快速识别灌丛化草原灌丛分布范围的方法及系统。


背景技术：

2.本部分的陈述仅仅是提到了与本发明相关的背景技术，并不必然构成现有技术。
3.草原生态系统中出现了灌丛密度、盖度和生物量增加的情况，便发展为灌丛化草原。灌丛化的出现对于生态系统和畜牧产业的可持续发展都构成了威胁，而且一旦开始出现便很难逆转，是诸多干旱半干旱地区普遍面临的生态问题。
4.发明人发现，从多光谱遥感影像中获取的ndvi、evi等植被指数影像中，无法直接通过植被指数数值或影像直观地分辨出灌丛化草原中的草原和灌丛。


技术实现要素：

5.为了解决现有技术的不足，本发明提供了一种快速识别灌丛化草原灌丛分布范围的方法及系统；能够快速识别灌丛分布范围，监控灌丛扩张区域，可以合理利用与保护草原灌丛化地区，具有一定的科学价值和生产实践价值。
6.第一方面，本发明提供了一种快速识别灌丛化草原灌丛分布范围的方法；
7.一种快速识别灌丛化草原灌丛分布范围的方法，包括：
8.获取指定区域第一设定时间范围内的第一草原灌丛化区域图像；
9.从第一草原灌丛化区域图像中，将像素值大于设定阈值的区域视为未发生灌丛化的草原区域；
10.获取指定区域第二设定时间范围内的第二草原灌丛化区域图像；
11.将第二草原灌丛化区域图像与第一草原灌丛化区域图像进行图像对齐，从对齐后的第二草原灌丛化区域图像中，去除未发生灌丛化的草原区域，对剩余区域中的像素点值大于设定阈值的区域进行标记，得到灌丛的分布范围。
12.第二方面，本发明提供了一种快速识别灌丛化草原灌丛分布范围的系统；
13.一种快速识别灌丛化草原灌丛分布范围的系统，包括：
14.第一获取模块，其被配置为：获取指定区域第一设定时间范围内的第一草原灌丛化区域图像；
15.筛选模块，其被配置为：从第一草原灌丛化区域图像中，将像素值大于设定阈值的区域视为未发生灌丛化的草原区域；
16.第二获取模块，其被配置为：获取指定区域第二设定时间范围内的第二草原灌丛化区域图像；
17.输出模块，其被配置为：将第二草原灌丛化区域图像与第一草原灌丛化区域图像进行图像对齐，从对齐后的第二草原灌丛化区域图像中，去除未发生灌丛化的草原区域，对剩余区域中的像素点值大于设定阈值的区域进行标记，得到灌丛的分布范围。
18.第三方面，本发明还提供了一种电子设备，包括：
19.存储器，用于非暂时性存储计算机可读指令；以及
20.处理器，用于运行所述计算机可读指令，
21.其中，所述计算机可读指令被所述处理器运行时，执行上述第一方面所述的方法。
22.第四方面，本发明还提供了一种存储介质，非暂时性地存储计算机可读指令，其中，当所述非暂时性计算机可读指令由计算机执行时，执行第一方面所述方法的指令。
23.第五方面，本发明还提供了一种计算机程序产品，包括计算机程序，所述计算机程序当在一个或多个处理器上运行的时候用于实现上述第一方面所述的方法。
24.与现有技术相比，本发明的有益效果是：
25.该方法操作简便，通过编程等技术手段，可实现每年春季生长季之后自动反馈结果，逐年数据的积累便可以实现对灌丛扩张发展的监控，合理采取措施控制灌丛化发展，保障草原地区生态和生产生活的可持续发展。
附图说明
26.构成本发明的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。
27.图1为实施例一的方法流程图。
具体实施方式
28.应该指出，以下详细说明都是示例性的，旨在对本发明提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本发明所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。
29.需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本发明的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。
30.在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
31.本实施例所有数据的获取都在符合法律法规和用户同意的基础上，对数据的合法应用。
32.实施例一
33.本实施例提供了一种快速识别灌丛化草原灌丛分布范围的方法；
34.如图1所示，一种快速识别灌丛化草原灌丛分布范围的方法，包括：
35.s101：获取指定区域第一设定时间范围内的第一草原灌丛化区域图像；
36.s102：从第一草原灌丛化区域图像中，将像素值大于设定阈值的区域视为未发生灌丛化的草原区域；
37.s103：获取指定区域第二设定时间范围内的第二草原灌丛化区域图像；
38.s104：将第二草原灌丛化区域图像与第一草原灌丛化区域图像进行图像对齐，从
对齐后的第二草原灌丛化区域图像中，去除未发生灌丛化的草原区域，对剩余区域中的像素点值大于设定阈值的区域进行标记，得到灌丛的分布范围。
39.进一步地，所述第一草原灌丛化区域图像，是指草原灌丛化区域modis(moderate-resolution imaging spectroradiometer，缩写modis，中文解释为中分辨率成像光谱仪)遥感图像。
40.进一步地，所述指定区域，是指从草原上选出部分或全部区域。
41.进一步地，所述第一设定时间范围，是指4月中旬到5月初期。例如，4月15日到5月1日。
42.优选地，所述第一设定时间范围，被替换为第一时间点；所述第一时间点，是指4月20日。
43.进一步地，所述s102：从第一草原灌丛化区域图像中，，将像素值大于设定阈值的区域视为未发生灌丛化的草原区域；具体是指：
44.提取ndvi(normalized difference vegetation index，缩写ndvi，中文解释为归一化植被指数)图层，将其像素值大于设定阈值的区域视为未发生灌丛化的草原区域；其中，设定动态阈值为0.1，是指像素ndvi值在增长量达到当年其振幅10％时，该区域被识别为草原。
45.进一步地，所述s103：第二设定时间范围，是指5月初期到6月初期。例如，5月2日到6月1日。
46.优选地，所述第二设定时间范围，被替换为第二时间点；所述第二时间点，是指5月20日。
47.进一步地，所述s104：将第二草原灌丛化区域图像与第一草原灌丛化区域图像进行图像对齐，采用基于orb(oriented brief)特征进行图像对齐。
48.进一步地，所述从对齐后的第二草原灌丛化区域图像中，去除未发生灌丛化的草原区域，是指：从对齐后的第二草原灌丛化区域图像中，将未发生灌丛化的草原区域选择出来，将选择的区域分割去除或者将选择的区域像素值置零。
49.进一步地，所述对剩余区域中的像素点值大于设定阈值的区域进行标记，得到灌丛的分布范围，具体包括：对标记的区域进行面积统计得到灌丛的分布范围。
50.本发明建立在作者对灌丛和草原返青期实地观测的数据基础之上，结合遥感数据，快速分辨灌丛分布范围，具体方法如下：
51.灌丛返青期最早出现在5月初期，而周围草原最晚在4月中旬全部返青(参见fan et al.,2018)，因此获取草原灌丛化区域modis遥感影像，通过动态阈值法按ndvi起始阈值0.1提取各像元的返青期。
52.通过arcgis的分类功能将上述结果进行分割，5月之前返青的区域即可视为未发生灌丛化的草原区域，而5-6月返青的范围即可视为灌丛。
53.实施例二
54.本实施例提供了一种快速识别灌丛化草原灌丛分布范围的系统；
55.一种快速识别灌丛化草原灌丛分布范围的系统，包括：
56.第一获取模块，其被配置为：获取指定区域第一设定时间范围内的第一草原灌丛化区域图像；
57.筛选模块，其被配置为：从第一草原灌丛化区域图像中，将像素值大于设定阈值的区域视为未发生灌丛化的草原区域；
58.第二获取模块，其被配置为：获取指定区域第二设定时间范围内的第二草原灌丛化区域图像；
59.输出模块，其被配置为：将第二草原灌丛化区域图像与第一草原灌丛化区域图像进行图像对齐，从对齐后的第二草原灌丛化区域图像中，去除未发生灌丛化的草原区域，对剩余区域中的像素点值大于设定阈值的区域进行标记，得到灌丛的分布范围。
60.此处需要说明的是，上述第一获取模块、筛选模块、第二获取模块和输出模块对应于实施例一中的步骤s101至s104，上述模块与对应的步骤所实现的示例和应用场景相同，但不限于上述实施例一所公开的内容。需要说明的是，上述模块作为系统的一部分可以在诸如一组计算机可执行指令的计算机系统中执行。
61.上述实施例中对各个实施例的描述各有侧重，某个实施例中没有详述的部分可以参见其他实施例的相关描述。
62.所提出的系统，可以通过其他的方式实现。例如以上所描述的系统实施例仅仅是示意性的，例如上述模块的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时，可以有另外的划分方式，例如多个模块可以结合或者可以集成到另外一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。
63.实施例三
64.本实施例还提供了一种电子设备，包括：一个或多个处理器、一个或多个存储器、以及一个或多个计算机程序；其中，处理器与存储器连接，上述一个或多个计算机程序被存储在存储器中，当电子设备运行时，该处理器执行该存储器存储的一个或多个计算机程序，以使电子设备执行上述实施例一所述的方法。
65.应理解，本实施例中，处理器可以是中央处理单元cpu，处理器还可以是其他通用处理器、数字信号处理器dsp、专用集成电路asic，现成可编程门阵列fpga或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件等。通用处理器可以是微处理器或者该处理器也可以是任何常规的处理器等。
66.存储器可以包括只读存储器和随机存取存储器，并向处理器提供指令和数据、存储器的一部分还可以包括非易失性随机存储器。例如，存储器还可以存储设备类型的信息。
67.在实现过程中，上述方法的各步骤可以通过处理器中的硬件的集成逻辑电路或者软件形式的指令完成。
68.实施例一中的方法可以直接体现为硬件处理器执行完成，或者用处理器中的硬件及软件模块组合执行完成。软件模块可以位于随机存储器、闪存、只读存储器、可编程只读存储器或者电可擦写可编程存储器、寄存器等本领域成熟的存储介质中。该存储介质位于存储器，处理器读取存储器中的信息，结合其硬件完成上述方法的步骤。为避免重复，这里不再详细描述。
69.本领域普通技术人员可以意识到，结合本实施例描述的各示例的单元及算法步骤，能够以电子硬件或者计算机软件和电子硬件的结合来实现。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本发明的范
围。
70.实施例四
71.本实施例还提供了一种计算机可读存储介质，用于存储计算机指令，所述计算机指令被处理器执行时，完成实施例一所述的方法。
72.以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。