[0028] 2利用智能終端之間的無線連接實(shí)現(xiàn)終端之間的傳送，實(shí)現(xiàn)測(cè)量系統(tǒng)便攜，方便野 外操作。
[0029] 3自動(dòng)同時(shí)獲取冠層葉面積指數(shù)、經(jīng)煒度、高程、拍攝傳感器姿態(tài)信息，提高了野外 數(shù)據(jù)獲取效率。
【附圖說明】
[0030] 圖1系統(tǒng)組成與連接圖。
[0031] 圖2信息采集軟件模塊內(nèi)部子模塊調(diào)用關(guān)系流程圖。
[0032] 圖3系統(tǒng)裝配效果如圖。
[0033] 圖4實(shí)驗(yàn)區(qū)及測(cè)量路線示意圖。
[0034] 圖5LAISmart和LAI-2000測(cè)量結(jié)果比散點(diǎn)圖。
[0035] 圖6LAISmart和LAI-2000測(cè)量結(jié)果比對(duì)柱狀圖。
【具體實(shí)施方式】
[0036] 下面結(jié)合附圖圖1 一圖6與【具體實(shí)施方式】對(duì)本
【發(fā)明內(nèi)容】
進(jìn)一步詳細(xì)說明。
[0037] 本發(fā)明是一種基于智能終端的植被葉面積指數(shù)信息自動(dòng)測(cè)量系統(tǒng)，它由硬件和軟 件組成，兩者彼此兼容。硬件上它是由信息采集智能終端、用戶操作控制平臺(tái)組成，它們的 裝配效果如圖3所示。信息采集智能終端與用戶操作控制平臺(tái)之間通過無線連接。
[0038] 在野外進(jìn)行植被冠層葉面積指數(shù)測(cè)量工作步驟如下：
[0039] 1.對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)置，設(shè)置的信息包括：拍攝方式（向上或向下）；默認(rèn)經(jīng)煒度；圖 像傳輸壓縮比。
[0040] 2.打開用戶操作控制平臺(tái)的WLAN熱點(diǎn)開關(guān)，并設(shè)置熱點(diǎn)名稱和連接用戶名和密 碼
[0041] 3.在信息采集智能終端中打開WIFI開關(guān)，找到在步驟2中的熱點(diǎn)名稱，輸入登錄 用戶名和密碼，將信息采集智能終端連接到用戶操作控制平臺(tái)。一旦連接成功，在信息采集 智能終端屏幕上將會(huì)顯示信息采集智能終端的IP地址。用戶需要將此IP地址記錄下來。
[0042] 4.在用戶操作控制平臺(tái)，單擊連接終端按鈕，將會(huì)在用戶操作控制平臺(tái)上看到信 息采集智能終端的屏幕，包括圖片預(yù)覽窗口以及當(dāng)前經(jīng)煒度和俯仰角（傾角）。
[0043] 5.在用戶操作控制平臺(tái)，單擊"獲取圖像"按鈕，將會(huì)將信息采集終端中的圖像通 過無線網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)接脩舨僮骺刂破脚_(tái)上。
[0044] 6.在用戶操作控制平臺(tái)上，單擊"開始計(jì)算"，將會(huì)基于當(dāng)前圖像進(jìn)行分類，同時(shí)顯 示分類得到的間隙率和計(jì)算得到的葉面積指數(shù)。
[0045] 計(jì)算實(shí)例
[0046] 1.實(shí)驗(yàn)區(qū)
[0047] 實(shí)驗(yàn)區(qū)位于北京師范大學(xué)科技樓門前的針葉松。我們選擇太陽落山之后，天空散 射光較強(qiáng)的時(shí)候，在該區(qū)域進(jìn)行了LAISmart設(shè)備的測(cè)試實(shí)驗(yàn)，同時(shí)為了結(jié)果的比對(duì)，我們 還同步進(jìn)行了LAI-2000設(shè)備的觀測(cè)。實(shí)驗(yàn)區(qū)及行進(jìn)路線見圖4所示。
[0048] 圖4中箭頭方向代表行進(jìn)方向，LAISmart與LAI-2000均是間隔五步進(jìn)行一次測(cè) 量。在南北方向上，LAI-2000的測(cè)量方式為一上七下，在東西方向?yàn)橐簧衔逑?。?shí)驗(yàn)中一 共12條剖線，圖中數(shù)字代表剖線編號(hào)。
[0049] LAI-2000測(cè)量結(jié)果與LAISmart測(cè)量結(jié)果比對(duì)
[0050] 圖5和圖6可以看出，LAI-2000與LAISmart的測(cè)量結(jié)果一致性比較好，判定系數(shù) 為0. 89,均方根誤差僅為0. 09。兩個(gè)儀器之間的平均絕對(duì)誤差僅為0. 17,表明LAISmart測(cè) 量結(jié)果與國(guó)外進(jìn)口儀器測(cè)量結(jié)果之間具有很好的一致性。
[0051] 2.LAISmart測(cè)量數(shù)據(jù)
[0052] 表1LAISmart測(cè)量結(jié)果
[0053]
[0054] 表1LAISmart測(cè)量結(jié)果（續(xù)）
[0055]
[0057] 表1LAISmart測(cè)量結(jié)果（續(xù)）
[0058]
[0059] 3.LAI-2000 測(cè)量數(shù)據(jù)
[0060] 表2LAI-2000測(cè)量結(jié)果
[0061]
[0062]

【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種基于智能終端的植被葉面積指數(shù)信息自動(dòng)測(cè)量系統(tǒng)，其特征在于：它由硬件和 軟件組成，兩者彼此兼容； 所述硬件，包括信息采集智能終端、用戶操作控制平臺(tái)，兩者之間通過無線連接；該信 息采集智能終端是一個(gè)智能手機(jī)系統(tǒng)，要求配置GPS傳感器、陀螺儀傳感器、環(huán)境光照傳感 器、成像傳感器、WIFI傳感器，操作系統(tǒng)為安卓4. O以上；該用戶操作控制平臺(tái)是一個(gè)智能 手機(jī)或者平板電腦系統(tǒng)，與信息采集智能終端的區(qū)別是只要求具有相同的操作系統(tǒng)以及具 有WIFI傳感器； 所述軟件，包括信息采集軟件模塊、無線傳輸控制模塊以及實(shí)時(shí)計(jì)算存儲(chǔ)模塊；信息采 集模塊將采集的圖像信息以及位置和姿態(tài)信息通過無線傳輸控制模塊傳輸?shù)綄?shí)時(shí)計(jì)算存 儲(chǔ)模塊，并在實(shí)時(shí)計(jì)算存儲(chǔ)模塊完成數(shù)據(jù)計(jì)算和存儲(chǔ)；三個(gè)軟件模塊分別部署在以上兩種 硬件系統(tǒng)內(nèi)，其中信息采集軟件模塊內(nèi)嵌在信息采集智能終端中；無線傳輸控制模塊分別 部署在信息采集智能終端與用戶操作控制平臺(tái)內(nèi)，負(fù)責(zé)建立信息采集終端與用戶操作控制 平臺(tái)連接；實(shí)時(shí)計(jì)算存儲(chǔ)模塊內(nèi)嵌在用戶操作控制平臺(tái)智能終端系統(tǒng)內(nèi)； 該信息采集軟件模塊由四個(gè)子模塊組成：初始化子模塊、成像傳感器調(diào)用模塊、GPS傳 感器調(diào)用模塊、陀螺傳感器調(diào)用模塊；調(diào)用關(guān)系是：在初始化子模塊中檢查成像傳感器、 GPS傳感器、陀螺傳感器是否存在，根據(jù)檢查情況，記錄每個(gè)傳感器的狀態(tài)，即是否存在；如 果成像傳感器不存在，則無法進(jìn)入后續(xù)流程，否則，系統(tǒng)根據(jù)初始化檢查的記錄結(jié)果，對(duì)存 在的傳感器進(jìn)行調(diào)用；如果成像傳感器存在，則進(jìn)入成像傳感器調(diào)用模塊，如果調(diào)用成功， 在信息采集智能終端屏幕上預(yù)覽實(shí)時(shí)成像結(jié)果；如果GPS傳感器存在，則進(jìn)入GPS傳感器調(diào) 用模塊，從GPS傳感器中獲取當(dāng)前位置的經(jīng)煒度，同時(shí)顯示在信息采集智能終端屏幕上，如 果GPS存在但調(diào)用不成功，在屏幕上顯示系統(tǒng)默認(rèn)的經(jīng)煒度數(shù)值；如果陀螺傳感器存在，則 進(jìn)入陀螺傳感器調(diào)用模塊，如果調(diào)用成功，則在信息采集智能終端屏幕上顯示終端的姿態(tài) 信息，包括俯仰角和翻滾角； 該無線傳輸控制模塊由兩個(gè)子模塊組成，其一是部署在信息采集智能終端內(nèi)的網(wǎng)絡(luò)掃 描與連接子模塊，其二是部署在用戶操作控制平臺(tái)內(nèi)的網(wǎng)絡(luò)服務(wù)與圖像監(jiān)控子模塊，兩個(gè) 子模塊之間通過WIFI網(wǎng)絡(luò)連接；其中部署在信息采集智能終端內(nèi)的網(wǎng)絡(luò)掃描與連接子模 塊的數(shù)據(jù)流程是：判斷信息采集終端是否打開WIFI傳感器，如果沒有打開，則提示用戶打 開WIFI傳感器，然后等待用戶打開；如果已經(jīng)打開，則掃描附近的WIFI熱點(diǎn)，根據(jù)用戶選 擇，連接來自用戶操作控制平臺(tái)的熱點(diǎn)，如果連接成功，則在信息采集智能終端屏幕上顯示 當(dāng)前終端IP地址，等待用戶操作控制平臺(tái)終端發(fā)送數(shù)據(jù)請(qǐng)求；其中部署用戶操作控制平 臺(tái)內(nèi)的網(wǎng)絡(luò)服務(wù)與圖像監(jiān)控子模塊的工作流程是：等待用戶開啟用戶操作控制工作臺(tái)的 WLAN熱點(diǎn)，然后，用戶設(shè)置當(dāng)前信息采集智能終端的網(wǎng)絡(luò)IP地址，由用戶操作控制平臺(tái)向 信息采集智能終端發(fā)出數(shù)據(jù)連接請(qǐng)求，一旦連接請(qǐng)求成功，兩個(gè)終端之間建立持續(xù)的網(wǎng)絡(luò) 連接，最終實(shí)現(xiàn)在用戶操作控制平臺(tái)上顯示信息采集智能終端屏幕的所有內(nèi)容，從而保證 在用戶操作控制平臺(tái)上對(duì)信息采集智能終端進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控； 該實(shí)時(shí)計(jì)算存儲(chǔ)模塊部署在用戶操作控制平臺(tái)內(nèi)，負(fù)責(zé)接收無線傳輸控制模塊傳來 的圖像并對(duì)圖像進(jìn)行自動(dòng)處理，并負(fù)責(zé)把處理結(jié)果保存在用戶操作控制平臺(tái)終端的存儲(chǔ)器 上；實(shí)時(shí)計(jì)算存儲(chǔ)模塊由兩個(gè)子模塊組成：一是圖像分類計(jì)算子模塊，二是數(shù)據(jù)存儲(chǔ)子模 塊；圖像分類子模塊完成分類和計(jì)算之后，將計(jì)算結(jié)果以及圖像獲取時(shí)的經(jīng)煒度和姿態(tài)信 息發(fā)送給數(shù)據(jù)存儲(chǔ)子模塊，數(shù)據(jù)存儲(chǔ)子模塊將以上數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器上，至此完成植被葉 面積指數(shù)的測(cè)量和存儲(chǔ)過程； 其中圖像分類計(jì)算子模塊的工作過程是：將無線傳輸控制模塊傳來的原始彩色圖像 (RGB)分別提取紅綠藍(lán)三個(gè)波段數(shù)據(jù)，分別是R(Red)，G(Green)，B(Blue);根據(jù)拍攝方向， 選擇對(duì)應(yīng)的分類特征：如果向上拍攝，構(gòu)建分類特征： C = B (1) 如果向下拍攝，構(gòu)建： C = (2G-R-B)/(2G+R+B) (2) 對(duì)于確定的分類特征C，采用Otsu算法進(jìn)行明暗像元的分類，分類的結(jié)果將整幅圖像 分為植被像素和背景像素；最后統(tǒng)計(jì)背景像素占全部像素的比例，該計(jì)算值即為在當(dāng)前觀 測(cè)方向冠層間隙率（P);根據(jù)間隙率模型估算葉面積指數(shù)，即 LAI = _21n (p) cos ( 9 ) (3) 其中9為拍攝圖像時(shí)候得到的信息采集智能終端的天頂角； 其中數(shù)據(jù)存儲(chǔ)子模塊的工作過程是：獲取從無線傳輸控制模塊傳遞過來的原始圖像、 經(jīng)煒度與高程數(shù)值、傾角數(shù)值、成像時(shí)間，獲取圖像分類計(jì)算子模塊的輸出的分類后圖像、 間隙率P，葉面積指數(shù)，根據(jù)用戶設(shè)置工作路徑，將以上數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在工作路徑內(nèi)。
【專利摘要】一種基于智能終端的植被葉面積指數(shù)信息自動(dòng)測(cè)量系統(tǒng)，它由硬件和軟件組成，兩者彼此兼容；所述硬件，包括信息采集智能終端、用戶操作控制平臺(tái)，兩者之間通過無線連接；該信息采集智能終端是一個(gè)智能手機(jī)系統(tǒng)，該用戶操作控制平臺(tái)是一個(gè)智能手機(jī)或者平板電腦系統(tǒng)；所述軟件，包括信息采集軟件模塊、無線傳輸控制模塊以及實(shí)時(shí)計(jì)算存儲(chǔ)模塊；信息采集模塊將采集的圖像信息以及位置和姿態(tài)信息通過無線傳輸控制模塊傳輸?shù)綄?shí)時(shí)計(jì)算存儲(chǔ)模塊，并在實(shí)時(shí)計(jì)算存儲(chǔ)模塊完成數(shù)據(jù)計(jì)算和存儲(chǔ)；三個(gè)軟件模塊分別部署在以上兩種硬件系統(tǒng)內(nèi)。本發(fā)明將智能終端服務(wù)技術(shù)與農(nóng)林工程中植被葉面積指數(shù)測(cè)量相結(jié)合，實(shí)現(xiàn)便捷、低成本、多信息一體化采集。
【IPC分類】G01C11/00, G01C15/00, G01C5/00, G01S19/42
【公開號(hào)】CN105004327
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510401624
【發(fā)明人】屈永華, 焦思紅
【申請(qǐng)人】北京師范大學(xué)
【公開日】2015年10月28日
【申請(qǐng)日】2015年7月9日