移动单线激光雷达(Laser detection and ranging,LiDAR)扫描(Mobile single-layer LiDAR scanning,MSLS)树冠叶面积估计方法使用单一视角的单线激光雷达采集树冠点云数据,获取的冠层信息不够全面,限制了树冠叶面积估计精度。本文提出一...移动单线激光雷达(Laser detection and ranging,LiDAR)扫描(Mobile single-layer LiDAR scanning,MSLS)树冠叶面积估计方法使用单一视角的单线激光雷达采集树冠点云数据,获取的冠层信息不够全面,限制了树冠叶面积估计精度。本文提出一种基于移动多线LiDAR扫描(Mobile multi-layer LiDAR scanning,MMLS)的树冠叶面积估计方法,使用多线LiDAR从多个视角采集树冠点云数据,提升树冠叶面积估计精度。首先,将多线LiDAR采集的点云数据变换到世界坐标系下,通过感兴趣区域(Region of interest,ROI)提取出树冠点云。然后,提出一种MMLS树冠点云融合方法,逐个融合单个激光器采集的树冠点云,设置距离阈值删除重复点,添加新点。最后,构建MMLS空间分辨率网格,建立基于树冠网格面积的树冠叶面积估计模型。实验使用VLP-16型多线LiDAR传感器搭建MMLS系统,设置1、1.5 m 2个测量距离和间隔45°的8个测量角度对6个具有不同冠层密度的树冠进行数据采集,共得到96个树冠样本。采用本文方法,树冠叶面积线性估计模型的均方根误差(Root mean squared error,RMSE)为0.1041 m^(2),比MSLS模型降低0.0578 m^(2),决定系数R^(2)为0.9526,比MSLS模型提高0.0675。实验结果表明,本文方法通过多线LiDAR多视角树冠点云数据采集、MMLS树冠点云融合和空间分辨率网格构建,有效提升了树冠叶面积估计精度。展开更多
【目的】叶面积指数(leaf area index,LAI)是表征作物长势、光合、蒸腾的重要指标。论文旨在研究不同生育期、多生育期无人机多光谱数据棉花LAI估测模型,明确不同生育期间棉花LAI估测模型变化规律,为实时掌握棉花长势并因地制宜进行田...【目的】叶面积指数(leaf area index,LAI)是表征作物长势、光合、蒸腾的重要指标。论文旨在研究不同生育期、多生育期无人机多光谱数据棉花LAI估测模型,明确不同生育期间棉花LAI估测模型变化规律,为实时掌握棉花长势并因地制宜进行田间科学管理提供依据。【方法】利用大疆精灵4多光谱无人机获取棉花现蕾期、初花期、结铃期、吐絮期多光谱图像和RGB图像。选用归一化差植被指数(NDVI)、绿度归一化差植被指数(GNDVI)、归一化差红边指数(NDRE)、叶片叶绿素指数(LCI)、优化的土壤调节植被指数(OSAVI)5种多光谱指数和修正红绿植被指数(MGRVI)、红绿植被指数(GRVI)、绿叶指数(GLA)、超红指数(EXR)、大气阻抗植被指数(VARI)5种颜色指数分别建立棉花各生育期及棉花生长多生育期数据集合,结合打孔法获取地面LAI实测数据,使用机器学习算法中偏最小二乘(PLSR)、岭回归(RR)、随机森林(RF)、支持向量机(SVM)、神经网络(BP)构建棉花LAI预测模型。【结果】覆膜棉花LAI随着生育期的变化呈现先增长后下降的趋势,现蕾期、初花期、结铃期内侧棉花叶面积指数均值均显著大于外侧(P<0.05);选择的指数在各时期彼此间均呈显著相关(P<0.05),总体而言,多光谱指数与颜色指数间的相关性随着生育期的进行而呈现下降趋势,选择的指数在各时期均与棉花LAI相关性显著(P<0.05),多光谱指数相关系数介于0.35—0.85,颜色指数相关系数介于0.49—0.71,相关系数绝对值较大的指数多为多光谱指数,颜色指数与棉花LAI的相关系数绝对值较小;估测模型性能结果显示棉花各生育期模型中多光谱指数优于颜色指数,且各指数模型预测性能随着生育期的变化呈现一定规律性,NDVI是预测棉花LAI的最优指数。从模型结果上看,RF模型和BP模型在各生育期下获得了较高的估计精度。初花期LAI反演模型精度最高,最优模型验证集R2为0.809,MAE为0.288,NRMSE为0.120。多生育期最优模型验证集R2为0.386,MAE为0.700,NRMSE为0.198。【结论】棉花内外侧LAI在现蕾期、初花期、结铃期存在显著差异。在各生育期中,RF和BP模型是预测棉花LAI较优模型。NDVI在各指数中表现最好,是预测棉花LAI的最优指数。多生育期模型效果较单生育期明显下降,最优指数为GNDVI,最优模型为BP。本研究中预测棉花LAI的最优窗口期是初花期。研究结果可为无人机遥感监测棉花LAI提供理论依据和技术支持。展开更多
目的探讨不同机架角度和多叶准直器(MLC)角度对容积旋转调强放射治疗(VMAT)及静态调强放射治疗(IMRT)MLC叶片机械到位精度的影响。方法在Eclipse 15.5治疗计划系统上导入并编辑对应的MLC叶片机械到位精度测试计划,并在瓦里安TrueBeam直...目的探讨不同机架角度和多叶准直器(MLC)角度对容积旋转调强放射治疗(VMAT)及静态调强放射治疗(IMRT)MLC叶片机械到位精度的影响。方法在Eclipse 15.5治疗计划系统上导入并编辑对应的MLC叶片机械到位精度测试计划,并在瓦里安TrueBeam直线加速器上进行以下投照测试:直接采用与直线加速器匹配的Picket Fence测试计划进行VMAT的MLC叶片机械到位精度测试,测试机架角度包括0°、90°、180°和270°;设置机架角度分别为0°、90°、180°和270°,MLC角度为0°,进行IMRT的MLC叶片机械到位精度测试;设置机架角度分别为90°和270°,MLC角度分别为10°、20°和30°,进行IMRT的MLC叶片机械到位精度测试。采用电子射野影像装置(EPID,针对VMAT和IMRT所有测试)和胶片(仅针对IMRT测试)对测试计划进行投照成像,采用DoseLab Version 7.0软件(针对VMAT和IMRT所有测试数据)和RIT complete Version 6.10软件(仅针对IMRT测试数据)导入并分析EPID影像的MLC叶片机械到位精度,采用Film QA Pro Version 4.0软件分析胶片的MLC叶片机械到位精度。结果DoseLab Version 7.0软件针对EPID影像的分析结果显示,4种机架角度下VMAT的MLC叶片机械到位精度平均偏差均<0.20 mm,设置到位精度容差为0.50 mm,栅栏野通过率为100%;4种机架角度下IMRT的MLC叶片机械到位精度平均偏差均≤0.50 mm,且均大于VMAT的MLC叶片机械到位精度平均偏差,设置到位精度容差为0.50 mm,栅栏野通过率>95%。RIT complete Version 6.10软件针对EPID影像的分析结果及Film QA Pro Version 4.0软件针对胶片的分析结果均显示,机架角度为90°和270°时,不同MLC角度的MLC叶片机械到位精度平均偏差均<1 mm,符合美国医学物理学家协会(AAPM)TG-142报告要求;且机架角度90°和270°的MLC叶片机械到位精度偏差呈相反趋势。结论不同机架角度和MLC角度下,VMAT和IMRT的MLC叶片机械到位精度均符合标准。但MLC叶片机械到位精度测试对于放射治疗计划剂量的精准投照至关重要,因此需要严格按照相关标准定期进行质量控制测试,检查叶片到位的精度及重复性。展开更多
文摘移动单线激光雷达(Laser detection and ranging,LiDAR)扫描(Mobile single-layer LiDAR scanning,MSLS)树冠叶面积估计方法使用单一视角的单线激光雷达采集树冠点云数据,获取的冠层信息不够全面,限制了树冠叶面积估计精度。本文提出一种基于移动多线LiDAR扫描(Mobile multi-layer LiDAR scanning,MMLS)的树冠叶面积估计方法,使用多线LiDAR从多个视角采集树冠点云数据,提升树冠叶面积估计精度。首先,将多线LiDAR采集的点云数据变换到世界坐标系下,通过感兴趣区域(Region of interest,ROI)提取出树冠点云。然后,提出一种MMLS树冠点云融合方法,逐个融合单个激光器采集的树冠点云,设置距离阈值删除重复点,添加新点。最后,构建MMLS空间分辨率网格,建立基于树冠网格面积的树冠叶面积估计模型。实验使用VLP-16型多线LiDAR传感器搭建MMLS系统,设置1、1.5 m 2个测量距离和间隔45°的8个测量角度对6个具有不同冠层密度的树冠进行数据采集,共得到96个树冠样本。采用本文方法,树冠叶面积线性估计模型的均方根误差(Root mean squared error,RMSE)为0.1041 m^(2),比MSLS模型降低0.0578 m^(2),决定系数R^(2)为0.9526,比MSLS模型提高0.0675。实验结果表明,本文方法通过多线LiDAR多视角树冠点云数据采集、MMLS树冠点云融合和空间分辨率网格构建,有效提升了树冠叶面积估计精度。
文摘【目的】叶面积指数(leaf area index,LAI)是表征作物长势、光合、蒸腾的重要指标。论文旨在研究不同生育期、多生育期无人机多光谱数据棉花LAI估测模型,明确不同生育期间棉花LAI估测模型变化规律,为实时掌握棉花长势并因地制宜进行田间科学管理提供依据。【方法】利用大疆精灵4多光谱无人机获取棉花现蕾期、初花期、结铃期、吐絮期多光谱图像和RGB图像。选用归一化差植被指数(NDVI)、绿度归一化差植被指数(GNDVI)、归一化差红边指数(NDRE)、叶片叶绿素指数(LCI)、优化的土壤调节植被指数(OSAVI)5种多光谱指数和修正红绿植被指数(MGRVI)、红绿植被指数(GRVI)、绿叶指数(GLA)、超红指数(EXR)、大气阻抗植被指数(VARI)5种颜色指数分别建立棉花各生育期及棉花生长多生育期数据集合,结合打孔法获取地面LAI实测数据,使用机器学习算法中偏最小二乘(PLSR)、岭回归(RR)、随机森林(RF)、支持向量机(SVM)、神经网络(BP)构建棉花LAI预测模型。【结果】覆膜棉花LAI随着生育期的变化呈现先增长后下降的趋势,现蕾期、初花期、结铃期内侧棉花叶面积指数均值均显著大于外侧(P<0.05);选择的指数在各时期彼此间均呈显著相关(P<0.05),总体而言,多光谱指数与颜色指数间的相关性随着生育期的进行而呈现下降趋势,选择的指数在各时期均与棉花LAI相关性显著(P<0.05),多光谱指数相关系数介于0.35—0.85,颜色指数相关系数介于0.49—0.71,相关系数绝对值较大的指数多为多光谱指数,颜色指数与棉花LAI的相关系数绝对值较小;估测模型性能结果显示棉花各生育期模型中多光谱指数优于颜色指数,且各指数模型预测性能随着生育期的变化呈现一定规律性,NDVI是预测棉花LAI的最优指数。从模型结果上看,RF模型和BP模型在各生育期下获得了较高的估计精度。初花期LAI反演模型精度最高,最优模型验证集R2为0.809,MAE为0.288,NRMSE为0.120。多生育期最优模型验证集R2为0.386,MAE为0.700,NRMSE为0.198。【结论】棉花内外侧LAI在现蕾期、初花期、结铃期存在显著差异。在各生育期中,RF和BP模型是预测棉花LAI较优模型。NDVI在各指数中表现最好,是预测棉花LAI的最优指数。多生育期模型效果较单生育期明显下降,最优指数为GNDVI,最优模型为BP。本研究中预测棉花LAI的最优窗口期是初花期。研究结果可为无人机遥感监测棉花LAI提供理论依据和技术支持。
文摘目的探讨不同机架角度和多叶准直器(MLC)角度对容积旋转调强放射治疗(VMAT)及静态调强放射治疗(IMRT)MLC叶片机械到位精度的影响。方法在Eclipse 15.5治疗计划系统上导入并编辑对应的MLC叶片机械到位精度测试计划,并在瓦里安TrueBeam直线加速器上进行以下投照测试:直接采用与直线加速器匹配的Picket Fence测试计划进行VMAT的MLC叶片机械到位精度测试,测试机架角度包括0°、90°、180°和270°;设置机架角度分别为0°、90°、180°和270°,MLC角度为0°,进行IMRT的MLC叶片机械到位精度测试;设置机架角度分别为90°和270°,MLC角度分别为10°、20°和30°,进行IMRT的MLC叶片机械到位精度测试。采用电子射野影像装置(EPID,针对VMAT和IMRT所有测试)和胶片(仅针对IMRT测试)对测试计划进行投照成像,采用DoseLab Version 7.0软件(针对VMAT和IMRT所有测试数据)和RIT complete Version 6.10软件(仅针对IMRT测试数据)导入并分析EPID影像的MLC叶片机械到位精度,采用Film QA Pro Version 4.0软件分析胶片的MLC叶片机械到位精度。结果DoseLab Version 7.0软件针对EPID影像的分析结果显示,4种机架角度下VMAT的MLC叶片机械到位精度平均偏差均<0.20 mm,设置到位精度容差为0.50 mm,栅栏野通过率为100%;4种机架角度下IMRT的MLC叶片机械到位精度平均偏差均≤0.50 mm,且均大于VMAT的MLC叶片机械到位精度平均偏差,设置到位精度容差为0.50 mm,栅栏野通过率>95%。RIT complete Version 6.10软件针对EPID影像的分析结果及Film QA Pro Version 4.0软件针对胶片的分析结果均显示,机架角度为90°和270°时,不同MLC角度的MLC叶片机械到位精度平均偏差均<1 mm,符合美国医学物理学家协会(AAPM)TG-142报告要求;且机架角度90°和270°的MLC叶片机械到位精度偏差呈相反趋势。结论不同机架角度和MLC角度下,VMAT和IMRT的MLC叶片机械到位精度均符合标准。但MLC叶片机械到位精度测试对于放射治疗计划剂量的精准投照至关重要,因此需要严格按照相关标准定期进行质量控制测试,检查叶片到位的精度及重复性。