東北常見木本植物葉片信息數(shù)字化及物種識別研究.pdf

1、本研究選擇了我國東北地區(qū)常見的木本植物共50種，掃描出約1000張植物葉片圖像，運(yùn)用計算機(jī)圖像處理分析軟件，精確地測量出葉片原始數(shù)字特征共有31項，并設(shè)定計算公式得出28項相對數(shù)字特征指標(biāo)。先利用變異系數(shù)判定數(shù)據(jù)的穩(wěn)定性，用SPSS19.0的典型判別分析作主要識別評價依據(jù)，應(yīng)用指標(biāo)依序添入法、逐步排除法，篩選出可以用作實驗物種識別最有效的特征指標(biāo)組合。主要研究結(jié)果如下:
　　(1)利用變異系數(shù)評價28項相對數(shù)字特征指標(biāo)的穩(wěn)定性。得

2、出近圓度、長寬比、最寬處位置、外矩面積比、外矩周長比、較長弧距比、較短弧距比、上外距面積比、葉包膜面積比、葉包膜周長比這10項特征指標(biāo)數(shù)據(jù)穩(wěn)定性較好，可以作為備選指標(biāo)。
　　(2)得出僅利用單一特征指標(biāo)對50種植物進(jìn)行識別是不可行的。單一特征指標(biāo)的分類結(jié)果表明，所有單一指標(biāo)對植物個體的綜合判別正確率都沒有超過50％，綜合判別正確率的大小排序為:長寬比＞上外距面積比＞最寬處位置＞近圓度＞外矩面積比＞外矩周長比＞較短弧距比＞較長弧距比

3、＞葉包膜周長比＞葉包膜面積比，其中，長寬比的綜合判別正確率最高，為49.9％。
　　(3)驗證了兩個相關(guān)性極顯著的特征指標(biāo)組合后可以提高指標(biāo)對植物的判別正確率。說明特征指標(biāo)之間的相關(guān)性，對指標(biāo)組合后判別分析的分類結(jié)果的變化沒有直接關(guān)系，特征指標(biāo)之間是可以任意組合再進(jìn)行判別分析的。
　　(4)將10項特征指標(biāo)全部綜合對50種植物進(jìn)行典型判別分析。分類結(jié)果顯示，綜合判別正確率達(dá)到99.9％，對49種植物的判別正確率都為100％，

4、僅對5號植物的判別正確率為94.7％，但仍不能保證對所有葉片個體達(dá)到完全識別。其中，分類結(jié)果的結(jié)構(gòu)矩陣反映出各項指標(biāo)對植物識別的影響大小排序:長寬比＞近圓度＞上外距面積比＞最寬處位置＞葉包膜面積比＞外矩周長比＞外矩面積比＞葉包膜周長比＞較短弧距比＞較長弧距比。
　　(5)依據(jù)10項特征指標(biāo)組合分類結(jié)果的結(jié)構(gòu)矩陣，10項指標(biāo)對判別分析的影響大小排序，采用依序添加指標(biāo)法，形成指標(biāo)組合進(jìn)行典型判別分析。得出指標(biāo)葉包膜周長比、較長弧距比的

5、添入對分類結(jié)果的無增益，故將余下8項指標(biāo)組合進(jìn)行典型判別分析，得出的分類結(jié)果與10項指標(biāo)組合的結(jié)果完全相同，說明該兩項指標(biāo)無效。
　　(6)經(jīng)過5步逐步排除法，最終得出兩組最有效的指標(biāo)組合可以達(dá)到完全識別，分別為“長寬比、上外距面積比、最寬處位置、葉包膜面積比、外矩面積比、較長弧距比”和“近圓度、上外距面積比、最寬處位置、葉包膜面積比、外矩面積比、較長弧距比”。這兩個特征指標(biāo)組合含6項指標(biāo)，對50種植物的綜合判別正確率均為100％