基于灰度-梯度特征的改进FCM土壤孔隙辨识方法

摘要：

土壤孔隙的拓扑结构决定了土壤水分保持和传导能力,对土壤生态过程与功能具有重要影响,但现有土壤孔隙辨识方法存在孔隙边界判别不准确和运行效率较低的问题.为解决这一问题,提出一种基于土壤CT图像灰度-梯度特征的改进模糊C均值(GFFCM)孔隙辨识方法.该方法利用拉普拉斯算子建立灰度-梯度二维特征矩阵,并结合土壤相关先验知识分区构造初始隶属度矩阵和确定聚类数目;然后,基于初始条件实现土壤结构的模糊划分;最后,运用孔隙辨识准则对模糊聚类结果进行优化,完成土壤孔隙结构的精准辨识.以非饱和土壤CT图像为应用对象验证孔隙辨识方法的性能,通过与传统FCM法、快速FCM法(FFCM)的比较,表明GFFCM法有效克服了传统FCM法在隶属度矩阵和聚类数目初始化的不足,解决了初始值制约辨识精确度的问题,在保证孔隙辨识精度的前提下具有较高的执行效率.

关键词：土壤孔隙、灰度-梯度、隶属度矩阵、模糊C均值方法、孔隙辨识准则

所属期刊栏目：49

分类号：S152(土壤学)

资助基金：国家自然科学基金项目41501283;中央高校基本科研业务费专项资金项目2015ZCQ-GX-04

在线出版日期：2018-05-21（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共8页

页码：279-286