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专利号: 2017103620438
申请人: 安徽大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
更新日期:2026-06-16
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种基于小波分析与支持向量机的冬小麦白粉病遥感监测方法,其特征在于,包括以下步骤:

11)数据获取,获取遥感数据和冬小麦白粉病地面调查点数据,其中,遥感数据为环境星的CCD光学数据和IRS热红外数据;

12)遥感数据的预处理,利用遥感数据计算对白粉病敏感的植被指数,获得白粉病监测模型的初选特征;

13)建模特征的选择,将白粉病监测模型的初选特征通过Relief算法结合K-mean算法进行筛选,选择出3个最佳特征;对筛选出的3个最佳特征进行小波变换,通过独立样本T检验的方法得到3个对应的最佳小波特征;

14)支持向量机模型的建立,通过冬小麦白粉病地面调查点数据构建出支持向量机模型;

15)获得遥感监测结果,将遥感数据的最佳特征作为输入数据,输入支持向量机模型,得到冬小麦白粉病遥感监测结果。

2.根据权利要求1所述的基于小波分析与支持向量机的冬小麦白粉病遥感监测方法,其特征在于,所述的遥感数据的预处理包括以下步骤:

21)将环境星的CCD光学数据和IRS热红外数据经过辐射定标、大气校正和影像裁剪步骤,并结合Landsat8影像进行几何校正;其中,环境星影像辐射定标公式如下:L=DN/a+L0,

L为辐射亮度,a为绝对定标系数增益,L0为偏移量,DN为遥感影像像元亮度值;

22)完成相应传感器的波普响应函数待用,采用ENVI5.1软件中FLAASH模块完成影像的大气校正,再对校正后图像进行裁剪获取研究区影像;

23)根据研究区的作物类型利用NDVI、数字高程模型、近红外反射率数据并结合ENVI5.1监督分类中的最大似然分类提取冬小麦的种植区域;

24)利用环境星影像数据提取7个宽波段植被指数以及红、绿、蓝和近红外4个波段反射率数据,其中,7个宽波段植被指数为增强型植被指数、改进的简单比值指数、归一化植被指数、优化土壤调节植被指数、重归一化植被指数、土壤调节植被指数和比值植被指数;采用单通道算法反演得到LST数据;

25)将7个宽波段植被指数、4个波段反射率数据和LST数据作为白粉病监测模型的初选特征。

3.根据权利要求1所述的基于小波分析与支持向量机的冬小麦白粉病遥感监测方法,其特征在于,所述建模特征的选择包括以下步骤:

31)使用Relief算法结合K-mean算法对白粉病监测模型的初选特征进行筛选,选择出3个最佳特征,其分别为归一化植被指数、比值植被指数和LST数据;

32)利用高斯函数调制的复正弦函数构建5个尺度、8个方向共40个小波核函数,小波核函数的构造公式如下:其中,g(x,y)为高斯调制函数,σx和σy为其在两个坐标轴上的标准差,h(x,y)为小波函数,W为复正弦函数在横轴上的频率,H(x,y)为小波函数的傅立叶变换形式;

33)利用40个小波函数对已筛选出的3个最佳特征进行小波变换,得到3组、每组40个小波特征;

34)利用独立样本T检验的方法对每组小波特征进行筛选,选取最优的小波特征,由此得到3组对应的小波参数;其表达式如下:其中:(h*I)表示滤波器h与数据I的卷积,S(x,y)为经过Gabor滤波器得到的特征;以h(x,y)为母小波,对其进行尺度和旋转变换,可以得到一组自相似的滤波器,如下所示:hmn(x,y)=α-mh(x',y'),

上式中x'=α-m(xcosθ+ysinθ),y'=α-m(-xcosθ+ysinθ),α>1, α-m为尺度因子,T为尺度的数目m=0,1,…,T-1,K为方向的数目n=0,1,…,K-1。

4.根据权利要求1所述的基于小波分析与支持向量机的冬小麦白粉病遥感监测方法,其特征在于,所述支持向量机模型的建立包括以下步骤:

41)设向量机模型的判别函数如下:

式中ai为Lagrange乘子,SV为支持向量,xi、yi为两类中的支持向量,b为阈值,其中k(xi,x)为满足Mercer定理的正定核函数;

42)将冬小麦白粉病地面调查点数据分为发病与不发病两类,并归集为训练样本;

43)获取训练样本坐标位置的遥感数据;

44)将训练样本坐标位置的遥感数据输入向量机模型,获得训练后的向量机模型。

5.根据权利要求1所述的基于小波分析与支持向量机的冬小麦白粉病遥感监测方法,其特征在于,所述获得遥感监测结果包括以下步骤:

51)将遥感数据的归一化植被指数、比值植被指数和LST数据小波变换后的特征作为最佳特征指数;

52)将最佳特征指数输入训练后的向量机模型,生成冬小麦白粉病遥感监测结果图。