激光与光电子学进展, 2020, 57 (10): 101001, 网络出版: 2020-05-08   

基于FCN的无人机可见光影像树种分类 下载: 1224次

Tree Species Identification Based on FCN Using the Visible Images Obtained from an Unmanned Aerial Vehicle
戴鹏钦 1,2,3,*丁丽霞 1,2,3,**刘丽娟 1,2,3董落凡 1,2,3黄依婷 3
作者单位
1 省部共建亚热带森林培育国家重点实验室, 浙江 杭州 311300
2 浙江省森林生态系统碳循环与固碳减排重点实验室, 浙江 杭州 311300
3 浙江农林大学环境与资源学院, 浙江 杭州 311300
图 & 表

图 1. Res-U-Net模型

Fig. 1. Res-U-Net model

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图 2. 本文算法的流程图

Fig. 2. Flow chart of proposed method

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图 3. 不同分割尺度的全局平均得分

Fig. 3. Global average score for each segmentation scale

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图 4. 研究区植被影像与面向对象分割结果

Fig. 4. Vegetation image and object-oriented segmentation results in the study area

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图 5. 标签制作。(a)标签图;(b)样本和对应标签的旋转图

Fig. 5. Label making. (a) Label map; (b) rotation of the sample and corresponding label

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图 6. ntree与OOB误差的关系

Fig. 6. Relationship between ntree and OOB error

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图 7. 各特征变量的平均下降正确率

Fig. 7. Average drop accuracy rate of each characteristic variable

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图 8. 训练过程中的损失率与精度变化。(a)损失率;(b)精度

Fig. 8. Loss and accuracy change during training. (a) Loss; (b) accuracy

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图 9. 不同方法的分类结果。 (a)真实地物图;(b)原始RGB数据与VDVI、ExG-ExR数据融合的FCN法;(c)基于原始RGB数据FCN法; (d)基于33个特征变量RF法

Fig. 9. Classification results by different methods. (a) Groundtruth map; (b) FCN method with fused data including original RGB data, VDVI data and ExG-ExR data; (c) FCN method with original RGB data; (d) RF method with 33 feature variables

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图 10. 面向对象分割对FCN分类结果修正。 (a)面向对象修正前 (b)面向对象修正后

Fig. 10. Correction of FCN classification results by object-oriented segmentation. (a) Before object-oriented amendments; (b) after object-oriented amendments

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表 1对无人机影像进行分类的精度评价

Table1. Accuracy evaluation of classification of UAV images

VegetationFCN method withfeature variablesFCN method withoutfeature variableRF method with33 feature variables
Producer accuracyUser accuracyProducer accuracyUser accuracyProducer accuracyUser accuracy
Bamboo0.9960.9940.9860.9870.7070.992
Camphor tree0.9930.9970.9910.9800.9900.999
Fern0.9610.9430.9190.8390.9110.916
Fir0.9660.9500.8960.9450.9830.705
Masson pine0.9200.9440.7920.7910.7250.885
Overall accuracy0.9780.9540.890
Kappa0.9700.9370.850

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表 2面向对象分割对FCN分类结果修正精度评价

Table2. Correction of FCN classification results by object-oriented segmentation

VegetationBambooCamphortreeFernFirMassonpine
Produceraccuracy1.0000.9970.9890.9770864
Useraccuracy0.9960.9990.9650.9720.964
Overallaccuracy0.987
Kappa0.983

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戴鹏钦, 丁丽霞, 刘丽娟, 董落凡, 黄依婷. 基于FCN的无人机可见光影像树种分类[J]. 激光与光电子学进展, 2020, 57(10): 101001. Pengqin Dai, Lixia Ding, Lijuan Liu, Luofan Dong, Yiting Huang. Tree Species Identification Based on FCN Using the Visible Images Obtained from an Unmanned Aerial Vehicle[J]. Laser & Optoelectronics Progress, 2020, 57(10): 101001.

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