松萎蔫病是松属树种的一种毁灭性病害, 小范围甚至单木水平的森林病虫害的早期诊断对森林资源保护与可持续发展尤为重要。 以感染松萎蔫病的黑松为研究对象, 通过采集不同感病时期的黑松冠层的多角度光谱数据, 分析不同特征波段的方向反射特征, 总结不同感病程度黑松的冠层特征波段反射率的变化规律。 结果显示: (1)在俯视观测时, 在主平面方向的后向散射方向的反射率大于前向散射方向的反射率, 并且在后向散射方向, 四个波段的四个感病时期约在40°的观测天顶角出现热点效应; 无论在主平面还是主垂面, 蓝光波段(450 nm)与近红外波段(810 nm)的黑松冠层0°天顶角反射率呈现出感病初期＞健康＞感病中期＞感病末期的变化规律, 红光波段(680 nm)和绿光波段(560 nm)的黑松冠层0°天顶角反射率呈现出健康≈感病初期＞感病中期≈感病末期的变化规律。 在所有方位角, 冠层反射率随着观测天顶角的增加而增大。 (2)在仰视观测时, 在主平面方向的后向散射方向的反射率小于前向散射方向的反射率, 并且在方位角为0°时, 4个波段反射率都是较大的; 无论在主平面还是主垂面, 蓝光波段(450 nm)绿光波段(560 nm)和红光波段(680 nm)的冠层反射率的大小呈现出感病初期＞健康>感病末期>感病中期的变化规律, 近红外波段(810 nm)冠层反射率的大小呈现出感病初期＞健康>感病中期>感病末期的变化规律; 在所有方位角, 冠层反射率随着观测仰角的增加而减小。 (3)黑松冠层反射光谱在俯视和仰视观测时, 各个特征波段的二向性反射率的各向异性最强的是主平面, 最弱的是主垂面, 且主垂面的前向和后向反射率会呈现对称性, 即“镜面反射”; 各个特征波段在感病末期, 黑松冠层反射率随观测天顶角的变化幅度较大, 其他几个时期反射率随观测天顶角的变化幅度不明显。 研究结果显示的树冠的不同角度的波段反射方向性特征为以后不同尺度的无人机监测的准确性与可靠性奠定基础, 也为发展近地面便携式森林病虫害实时监测系统打下了基础。

针对基于深度学习的目标检测网络模型多采用级联的卷积网络结构进行特征提取, 没有很好地利用多尺度特征融合的信息, 以及卷积往往采用方形卷积核而没有提取出具备方向性的特征等问题, 提出了一种特征提取模块, 采用不同大小形状的卷积核结合异性卷积核并行提取特征, 并进行融合。该类结构相比于级联网络更能提取并融合目标的多尺度特征, 同时提取具有方向性的特征。提出的特征增强型单步目标检测器(Feature Enhanced Single Shot Detector, FESSD)网络基于单步目标检测器(Single Shot Detector, SSD), 修改了网络结构、加入特征提取模块并采用多层特征融合, 在VOC0712数据集上大大提高了检测准确率。