第 3 1卷 第 5期

    2 0 0 3年 9月

    东 北 林 业 大 学 学 报

    J OURNAL OF NOR THEAS T F ORES TRY u 璺 !

    Vl I J . 3l NO. 5

    Se v.2o o3

    4种人工林下可燃物的计算机 图像分类

    金 森 王 亮

    ( 东北 林 业大学 ， 哈 尔滨 ， 1 5 0 0 4 0 )

    摘 要 对 水 曲柳 (F r a x i n u s ma n d s h u r i c a )、 胡桃 楸 ( J u gl a n s ma n d s h u r i c a)、 蒙 古 栎 (Qu e r c ~ mo n g o l i c a)和 落叶

    松 ( L a ， i x ml mi ) 人 工 林 下的 可燃 物的 图像 进行 特征 提取 ， 建 立 了以距 离为 5个像 素 的 自相 关 系数 、 距 离为 l O个

    像 素 的 自相 关 系数和 行程 长 度 为 8的 频数 这三 个特 征 为 变量 的 线性 分 类 器 ， 将 落叶松 、 蒙 古栎 、 胡桃 楸和 水 曲柳 人

    工林 下 的可燃 物 较好 地 区分 开 来 ， 分 类准确 率达 9l % ， 而且 分类 能 力比较 稳 定。

    关键 词 森林 可 燃物 ； 图像 ； 分类 ； 模 式识 另 q

    分 类号 7 6 2

    Cl a s s i f ic a t i o n o f 4 Fu e l s u n d e r d i f fe r e n t P l a n t a t i o ns b y Th e i r Co mp u t e r I ma g e s J i n S e n，Wa n g L i a n g (N o r t h e a s t F o r -

    e s t r v Un i v e r s i t y 。Ha r b i n 1 5 0 0 4 0，P.R.C h i n a ) J o u r n a l o f No r t h e a s t F o r e s t r y Un i v e r s i t y .一2 0 0 3，3l ( 5) .一l一3

    Cha r ac t e ： r i s t i c s o f i ma g e s f or f o ur ki nd s o f f u e l s un de r di f fe r e nt p l a nt a t i on s， n a me l y， Ma nc hur i an as h， Ma nc hu r i a n

    wa l nu t .M o ng o l i a n oa k an d l a r ch，wer e ex t r a c t e d， i nc l udi n g Eu l e r nu mbe r ，au t o c o r r e l a t i o n c o e f f i c i e nt s a t di f fe r e nt di s —

    t a n c e a nd t r a v e l l e ng t h f r e que n cy . A l i ne a r c l a s s i f ic a t i o n ma c hi n e wa s e s t ab l i s h e d ba s e d o n t he a ut o c o r r e l a t i o n c oe 伍 c i e nt s

    a t t he di s t a n ce o f 5 a nd 1 0 pi x e l s an d t h e n umbe r o f t r a v e l l e ng t h o f 8.The r es ul t s i nd i c a t e t h a t t h e c l a s s i f ic a t i on ma c hi ne

    c an g r o up t he f o ur f ue l s we l l wi t h 9 1 % c or r e c t n e s s a nd s t e a dy p e r fo r ma nc e .

    Ke y wor ds Fo r e s t f ue l ；I mag e；Cl a s s i f i c a t i o n；Pa t t e r n r e c og n i t i o n

    森林 可燃 物 一般 具 有 很 强 的 空 间 异质 性 ， 其 水平 分 布 可

    以表示 成 函数 ， y)， 、 Y是 坐标 为 指 定 的 可燃 物 特 征 。，( ， ) ， ) 一般 难 以显 式 构造 出来 ， 因 此 ， 对 森林 可燃 物 异 质 性 的

    描述 十分 困难 。在 林 火 预测 预报 等 涉及 到森林 可燃 物 的 问题

    上 ， 常将 复杂 的森林 可 燃物 处 理成 同 质的床 层 ， 这 种简 化往 往

    是误 差 产生 的重 要 原 因 。由于 可燃 物异 质性 的描 述是 林火 科

    学 的一 个 基本科 学问题 ， 所 以 ， 找 出科 学描述森林可 燃物异 质性

    的方法 和手段 十分必要 ， 但 目前 在这方面的直接研究还很少。

    在景观生态学 中， 经 常借助 图像来研 究景观 的异质性 ， 美 国

    曾用照片来进行 可燃物 分 类”， 因此 ， 能 否利用 图像对 森林 可燃

    物异质性进行描述值得 探讨 。这至少包括两个方面 的内容 ： ① 可

    燃物异质性的确定， ②从图像中对可燃物信息进行自动提取。无

    论对 于上述 哪个问题的研究 ， 准确的可燃物图像 自动分类都 是工

    作的第一步 。考虑到人 工林下 可燃物结构 相对 简单 ， 相对容易研

    究 ， 笔者认为 ， 对人工林下可燃物进行 图像分类研究 ， 可 以为复杂

    的森林可燃物 的计算机分类研究提供基础 。

    1 研究地 区概 况

    研究地点位于东北林业 大学哈尔滨试 验林场 内。该林 场位

    于 1 2 6 。 3 7 1 5 E，4 5 ~ 4 3 I l ， 地处松花江冲积平原 二阶台地 ， 属大

    陆性气候 ， 年 平均气 温 4. 3 ℃ ， 年平 均降水量 5 5 0 U l l n左 右。土壤

    类型为黑 土 ， 土壤坡度 白西 向东渐缓 。主要林分 为 2 o世纪 6 o年

    代 营造 的水 曲柳 ( F r a x i n u s ma n d s h u r i c a) 、 胡桃 楸 ( J u g l a n s m a n

    s h u r i c a) ， 蒙古栎 ( Q r c mo n g o l i c a) 和落 叶松 ( L a r i x g e ml i n i ) 等

    人工林 。胡桃楸林下 的可燃物 主要为苔草 ， 其它各林下 的可燃物

    1 )国家 自然 科学 基金 青年 基金 项 目( 3 0 0 0 01 3 5 ) 、 哈尔 滨 市学 科

    后 备带头 人基 金项 目资助 。

    2)现 工作单 位大 连市林 业 勘察设 计室 ......