掃描儀結(jié)合ImageJ軟件在林業(yè)工作中計(jì)算面積的方法和應(yīng)用

羅艷華

（湖南省邵陽(yáng)縣林業(yè)局，湖南 邵陽(yáng)422100）

1 引言

在林業(yè)工作中如資源清查、營(yíng)林、采伐等各種調(diào)查設(shè)計(jì)和驗(yàn)收中經(jīng)常用到計(jì)算林地面積。傳統(tǒng)計(jì)算林地面積常常是使用方格紙法，此方法不僅費(fèi)力、費(fèi)時(shí)且工作效率低、誤差大。隨著科學(xué)技術(shù)的迅速發(fā)展，電子求積儀、GPS等儀器以及Arcgis等專業(yè)軟件開(kāi)始逐漸應(yīng)用于林業(yè)領(lǐng)域，但這些在基層林業(yè)工作中或因成本高、或因操作難度極高而難以普及。目前電腦的普及和廣泛應(yīng)用，出現(xiàn)了利用如PS、Cad等軟件求算小班面積［1，2］，但存在仍需手工換算、或仍需某些復(fù)雜操作等不足之處。ImageJ是一款基于java的公共的圖像處理軟件，其分析測(cè)量功能已經(jīng)在一些研究領(lǐng)域求算面積中得到應(yīng)用［3，4］。本文根據(jù)相關(guān)技術(shù)規(guī)范結(jié)合工作實(shí)踐探索其在林業(yè)工作中面積的計(jì)算原理及方法。

2 軟件介紹

2.1 ImageJ界面

界面分為：菜單欄、工具欄和狀態(tài)欄。菜單欄從左至右分別是文件、編輯、圖形、處理、分析、插件、窗口、幫助。工具欄從左至右分別是4種區(qū)域選擇工具（方形、橢圓形、多邊形和任意形狀）、直線選擇工具、角度工具、點(diǎn)工具、魔棒、文字、放大鏡、拖手、顏色吸管、動(dòng)作宏、菜單宏、繪圖工具等，軟件界面見(jiàn)圖1。

圖1 ImageJ軟件界面

2.2 計(jì)算原理

在相同條件下，一定的圖紙面積具有固定的像素值。圖片分辨率為300dpi表示1inch有300像素點(diǎn)，長(zhǎng)度1inch＝2.54cm；地形圖比例尺為1∶10000時(shí)，圖紙上1cm2折合實(shí)際面積1hm2。通過(guò)設(shè)置合適的比例參數(shù)，ImageJ軟件可自動(dòng)分析求出選區(qū)范圍內(nèi)的實(shí)際面積。

3 計(jì)算過(guò)程

3.1 小班轉(zhuǎn)繪

林業(yè)小班多為不規(guī)則圖形，為了充分提高速度，不采取通過(guò)ImageJ軟件使用多邊形或任意形狀選擇工具逐一勾繪小班界線，而是在透圖臺(tái)上把空白A4紙置于外業(yè)手圖上用0.38mm粗的黑色水筆清繪求積小班界線圖。由于小班界線不僅限制著小班的范圍，同時(shí)也是相鄰小班的分界線，因此在以后計(jì)算過(guò)程中設(shè)計(jì)將它的一半計(jì)入小班面積中（小班邊線寬度約4ppi，將小班選區(qū)范圍四周擴(kuò)展2ppi）。

3.2 圖紙掃描

應(yīng)用平臺(tái)掃描儀以300dpi的分辨率和1∶1比例采取黑白方式掃描轉(zhuǎn)繪的小班圖紙并保存為tif格式的小班圖片文件。

3.3 圖像處理

啟動(dòng)ImageJ軟件后進(jìn)行如下操作：File→open，打開(kāi)小班圖片文件；用放大鏡工具 把計(jì)算面積的小班圖片放大到合適視覺(jué)大小，并用拖手工具 拖放到屏幕合適位置；Process→Noise Process→Despeckle（消除掃描過(guò)程中產(chǎn)生的圖像噪點(diǎn)以免對(duì)選取操作造成影響）；如果個(gè)別小班內(nèi)部有部分面積要核減，則選用工具欄直線工具 將小班內(nèi)外輪廓線連接，再點(diǎn)擊菜單Edit→Draw。

3.4 錄制Macro（宏程序）和創(chuàng)建快捷方式

魔棒工具 點(diǎn)選小班界線內(nèi)側(cè)；點(diǎn)擊菜單Plugins→Macros→Record窗口；點(diǎn)擊菜單Edit→Clear；點(diǎn)擊菜單Analyze→Set Measurements，在“Area”前點(diǎn)擊完成勾選，在“Decimal Places（0－9）：”后填數(shù)字“1”，點(diǎn)OK；點(diǎn)擊菜單Alanyze→set scale窗口，參數(shù)設(shè)置為distance in pixel填“300”，known distance填 “2.54 ”，pixel aspect ratio填“15”，unit of length填“cm ”，global前點(diǎn)選完成勾選（表示其它圖片也將應(yīng)用該標(biāo)尺），點(diǎn)ok確定；點(diǎn)擊菜單Edit→selection→Enlarge，參數(shù)填0.02（或填2時(shí)在pixel units前點(diǎn)擊完成勾選），點(diǎn)ok確定；點(diǎn)擊菜單Alanyze→measure→Results；點(diǎn)擊菜單Alanyze→meas－ure→Label；在Record窗口點(diǎn)擊Create按鈕→save as在Plugins文件夾中 Macros文件夾，命名為“Area.ijm”。

點(diǎn)擊菜單Plugins→Macros→startup Macros窗口，復(fù)制“//macro”Area“｛｝

run（“Clear”，“slice”）；

run（“Set Measurements...”，“area redirect＝None decimal＝1”）；

run（“Set Scale...”，“distance＝300known＝2.54 pixel＝15unit＝cm global”）；

run（“Enlarge...”，“enlarge＝0.02”）；

run（“Measure”）；

run（“Label”）。

到文檔末尾，并點(diǎn)選save，便于打開(kāi)軟件就自動(dòng)加載 Macro；點(diǎn)擊菜單Plugins→shortcuts→create Shortcut，在該窗口中command選“Area”，shortcut選 “F1”，點(diǎn)ok確定。

3.5 編輯 macro“Wand＿Auto－Measure－Area＿Tool”（宏程序）

點(diǎn)擊菜單Plugins→new→Macro＿Tool窗口→Edit→Select All→Cut，在其中編輯程序內(nèi)容為 “//This tool is a wand tool that also runs the Measure command macro“Wand＿Auto－Measure－Area＿Tool－C00b－Lee22－o2244”｛requires（“1.30k”）；getCursorLoc（x，y，z，flags）；doWand（x，y）；run（“Clear”，“slice”）；

run（“Set Measurements...”，“area redirect＝None decimal＝1”）；

if（selectionType！＝0）

run（“Set Scale...”，“distance＝300known＝2.54 pixel＝15unit＝cm global”）；

run（“Enlarge...”，“enlarge＝2pixel”）；

run（“Measure”）；

run（“Label”）；｝，然后點(diǎn)窗口菜單File→save as，選軟件文件夾里的Macros文件夾中tools文件夾，命名為“Wand＿Auto－Measure－Area＿Tool.ijm”，點(diǎn)保存；點(diǎn)擊菜單Plugins→Macros→Edit，選中軟件文件夾里Macros文件夾中的Tools文件夾里“Wand＿Auto－Measure－Area＿Tool.ijm”文件并打開(kāi)，再點(diǎn)窗口菜單Edit→Select All→Copy；點(diǎn)擊菜單Plugins→Macros→startup Macros窗口，在文檔末尾編輯“//macro”Wand＿Auto－Measure－Area＿Tool｛｝，再點(diǎn)窗口菜單Edit→Paste→File→save，軟件則自動(dòng)加載 Macro“Wand＿Auto－Measure－Area＿Tool”，并在工具欄右邊生成 Wand＿Auto工具圖標(biāo)（關(guān)閉ImageJ軟件后重啟將不會(huì)消失）。

3.6 計(jì)算面積

接下來(lái)面積求算，則只需先用魔棒工具 點(diǎn)擊小班界線內(nèi)側(cè)（如果小班內(nèi)部有部分面積要核減，則先用魔棒工具 點(diǎn)擊小班內(nèi)外輪廓線之間部分，然后按住鍵盤“Alt”鍵，用魔棒工具 點(diǎn)選小班內(nèi)輪廓線后松開(kāi)），再按一下鍵F1；或者直接選用工具欄Wand＿Auto Tool點(diǎn)擊小班界線內(nèi)側(cè)（或小班內(nèi)外輪廓線之間部分），則該小班面積（單位為畝）均可直接顯示在結(jié)果欄中，其中的測(cè)量號(hào)與圖中小班內(nèi)（旁）自動(dòng)標(biāo)注的編號(hào)相一致（圖2）。點(diǎn)選結(jié)果右鍵單擊，選save as可將結(jié)果導(dǎo)出到excel表中保存。

圖2 求算小班面積結(jié)果顯示窗口

4 結(jié)語(yǔ)

掃描儀結(jié)合ImageJ軟件進(jìn)行合理操作和適當(dāng)設(shè)置，能實(shí)現(xiàn)對(duì)圖片像素的獲取直接輸出小班面積大小。錄制Macro“Area”后，通過(guò)它計(jì)算林業(yè)小班面積，一手拿鼠標(biāo)，一手置于鍵盤快捷鍵，操作相當(dāng)簡(jiǎn)單。尤其是編輯 Macro“Wand＿Auto－Measure－Area＿Tool”后，操作更加便捷，只需鼠標(biāo)輕輕一點(diǎn)，測(cè)定結(jié)果自動(dòng)記錄和自動(dòng)輸出，不但速度快而且精度高，方便在基層林業(yè)工作中運(yùn)用。

［1］耿繼斌.Photoshop軟件在林業(yè)制圖及面積求算中的應(yīng)用［J］.林業(yè)調(diào)查規(guī)劃，2010，35（3）：8～10.

［2］陳啟貴.PS和CAD軟件在林業(yè)工程小班設(shè)計(jì)和求積中的應(yīng)用［J］.綠色科技，2011（7）：221～222.

［3］戴志聰.用掃描儀及ImageJ軟件精確測(cè)量葉片形態(tài)數(shù)量特征的方法［J］.廣西蔬菜，2009，29（3）：342～347.

［4］高建昌.平臺(tái)掃描儀結(jié)合ImageJ軟件測(cè)定番茄葉面積［J］.中國(guó)蔬菜，2011（2）：73～77.