1998
年
7
月
第
34
卷增刊
北京师范大学学报(自然科学版)
Journal of
Be
ijing Normal University (Natural
Sc
ience)
July 1998
Vo
l. 34
Sup.
树轮图像数字处理方法在树木年轮
气候学中的应用
谢昆青
(北京师范大学资源与环境科学系.
100875.
北京
I
41
岁,男,副教授)
摘要通过对数字化树轮图像灰度的解析分析以及对树轮图像特征的分布规律研究,运用图
像分割处理方法设计提取年轮早晚材边界的数学模型,并在计算机上得以实现
关键词数字图像处理;树木年轮
p
图像分割
分类号
P 461. 7
随着对重建过去气候和环境的迫切需要以及对高(时间)分辨率的要求,作为自然记录
之一的树木年轮在全球变化研究中受到了更加广泛的重视
[1J
树木年轮学是利用树木横向生
长(在细胞解剖特征或材积量上)的周期变异来研究历史气候和环境(变化)的一门科学.然
而,这种以统计方法为主的树轮气候研究一直受设备条件、信息获取能力和处理效率的限制.
随着平面扫描仪和数字相机等图像输入设备在性能上的迅速提高(同时价格不断降低)
,运用
计算机图像分析和数字处理技术来改进树轮研究方法就具有很好的应用前景.
1
年轮灰度的意义
树轮图像是由一系列近似同心圆状的轮纹组成,它们明暗交替变化,表示树木在每一个
年周期的横向生长.对于(离散)数字化了的图像,像元(i,
j)
的灰度
f
取决于其中细胞壁
所占的面积比例
ρ.
若细胞壁的灰度为
10'
细胞腔的灰度为儿,则灰度
I(i
,
j)
=
ρ
10
+
(1
-
p)
11
=
10+ (1
-p)
(f
1-
10)=
10+
Id
(1
一
ρ)
,
这里
Id(=11-
10)
是细胞腔与细胞壁二者灰度之差.
另一方面,若令像元中细胞的平均半径为
r
,
平均壁厚户,则有
1
ρ=
生二主主
=1-?
É.-4-~
句
1-2
主
r'
r2
'"'
r I r2. -
.L
因此,灰度又可以表达为:
f
川
=1
,
叫(
1
一
2
子)
一般来说,细胞壁灰度
f
。可以认为是不变的.通常在图像量化时将灰度零定为
10'
这时
收稿日期
1998-04-04