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1、第八章第八章遥感遥感图像分像分类n一、概述n二、监视分类n三、非监视分类一、概述一、概述n n图图像分像分像分像分类类：将：将：将：将图图像中每个像元根据其光像中每个像元根据其光像中每个像元根据其光像中每个像元根据其光谱谱信息、空信息、空信息、空信息、空间间构造信息和或其它构造信息和或其它构造信息和或其它构造信息和或其它专题专题信息，按照一定的信息，按照一定的信息，按照一定的信息，按照一定的规规那么那么那么那么或算法划分或算法划分或算法划分或算法划分为为不同的不同的不同的不同的类别类别。n n可在由可在由可在由可在由计计算机自算机自算机自算机自动动完成。完成。完成。完成。n n最常用于分最常用
2、于分最常用于分最常用于分类类的信息是光的信息是光的信息是光的信息是光谱谱信息，即各波段的亮度信息，即各波段的亮度信息，即各波段的亮度信息，即各波段的亮度值值。另外另外另外另外还还可以将空可以将空可以将空可以将空间间构造信息，如构造信息，如构造信息，如构造信息，如图图像像像像纹纹理密度、方向理密度、方向理密度、方向理密度、方向等，及其它等，及其它等，及其它等，及其它专题专题信息用于分信息用于分信息用于分信息用于分类类。这这些信息的参与常可些信息的参与常可些信息的参与常可些信息的参与常可使分使分使分使分类类的精度得到的精度得到的精度得到的精度得到显显著提高。著提高。著提高。著提高。n n除思索目的
3、象元的特征外，除思索目的象元的特征外，除思索目的象元的特征外，除思索目的象元的特征外，还还可以思索周可以思索周可以思索周可以思索周围围象元的特象元的特象元的特象元的特征。征。征。征。二、二、监视分分类supervised)n n原理原理n n方法与步方法与步骤n n监视分分类的的优缺陷缺陷原理原理n n建立各建立各类型知型知样本区本区训练区，根据区，根据训练区确定各区确定各类的的统计特征，以此特征，以此为根根底，建立分底，建立分类的判的判别函数，函数，对每个象元每个象元进展展类别划分。划分。步步骤1.1.训练区的区的选取取2.2.类别统计特征的特征的计算算3.3.判判别函数确函数确实定定4.4
4、.对每个象元每个象元进展判展判别计算算1 训练区的区的选取取n n对每一分每一分类类型，在型，在图像上圈定假像上圈定假设干干个知区，作个知区，作为训练区区n n要点：要点：n n训练区要典型，有代表性区要典型，有代表性n n训练区最好能均匀分布于全区区最好能均匀分布于全区2 类别统计特征的特征的计算算n n计计算各算各算各算各类别训练类别训练区中各分区中各分区中各分区中各分类类参数波段的参数波段的参数波段的参数波段的统统计计特征特征特征特征值值：均：均：均：均值值、规规范差、最大范差、最大范差、最大范差、最大值值、最小、最小、最小、最小值值、方差、方差、方差、方差、协协方差矩方差矩方差矩方差矩
5、阵阵、相关矩、相关矩、相关矩、相关矩阵阵或重心等。或重心等。或重心等。或重心等。训练样本分本分类才干的才干的调查n n地物亮度分布普通属于正地物亮度分布普通属于正地物亮度分布普通属于正地物亮度分布普通属于正态态分布或分布或分布或分布或对对数正数正数正数正态态分布分布分布分布n n某某某某类单类单波段亮度直方波段亮度直方波段亮度直方波段亮度直方图应为单图应为单峰，方差越小分峰，方差越小分峰，方差越小分峰，方差越小分类类效果越好。效果越好。效果越好。效果越好。如出如出如出如出现现多峰多峰多峰多峰阐阐明有多个明有多个明有多个明有多个总总体，体，体，体，视视情况需修正情况需修正情况需修正情况需修正训练
6、训练区区区区n n不同不同不同不同类类在在在在单单波段直方波段直方波段直方波段直方图图上均上均上均上均值值相距越大，方差越小，分相距越大，方差越小，分相距越大，方差越小，分相距越大，方差越小，分类类效果越好。两效果越好。两效果越好。两效果越好。两类类直方直方直方直方图图有重叠，那么重叠区有重叠，那么重叠区有重叠，那么重叠区有重叠，那么重叠区样样本本本本难难以区分以区分以区分以区分n n特征空特征空特征空特征空间间二二二二维图维图中各中各中各中各类样类样本越集中，本越集中，本越集中，本越集中，间间隔越隔越隔越隔越远远，分，分，分，分类类效果效果效果效果越好越好越好越好n n错错分分分分误误差差差
7、差(commission error)(commission error)像元被分到一个像元被分到一个像元被分到一个像元被分到一个错误类错误类别别的比例的比例的比例的比例n n漏分漏分漏分漏分误误差差差差(omission error)(omission error)像元没被到相像元没被到相像元没被到相像元没被到相应类别应类别的比例的比例的比例的比例3 判判别函数确函数确实定定 常用三种方法：常用三种方法：平行算法平行算法最小最小间隔法隔法最大似然法最大似然法平行算法平行算法n n又称盒式决策又称盒式决策又称盒式决策又称盒式决策规规那么那么那么那么n n根据各根据各根据各根据各类训练样类训练样
8、本的亮度本的亮度本的亮度本的亮度值值范范范范围围( (由亮度最大由亮度最大由亮度最大由亮度最大值值和最小和最小和最小和最小值值确定确定确定确定 构成的多构成的多构成的多构成的多维维数据空数据空数据空数据空间间区域来区域来区域来区域来进进展判展判展判展判别别，将落入，将落入，将落入，将落入该该区域内的像元划区域内的像元划区域内的像元划区域内的像元划为该类为该类。也可用均。也可用均。也可用均。也可用均值值和和和和规规范差来确定范差来确定范差来确定范差来确定那么那么那么那么如：如：如：如：或或或或第第第第i i波段波段波段波段j j类类的最小亮度的最小亮度的最小亮度的最小亮度值值；第第第第i i波段
9、波段波段波段j j类类的最大亮度的最大亮度的最大亮度的最大亮度值值；第第第第i i波段象元波段象元波段象元波段象元值值；第第第第i i波段波段波段波段j j类类的的的的规规范差；范差；范差；范差；人人人人为规为规定定定定阈值阈值波段波段1波波段段2n n特点：特点：特点：特点：n n 快速快速快速快速n n 边边境附近的判境附近的判境附近的判境附近的判别别准确准确准确准确n n 但当但当但当但当类别间类别间亮度区域有重叠亮度区域有重叠亮度区域有重叠亮度区域有重叠时时无法判无法判无法判无法判别别最小最小间隔法隔法n n以均以均以均以均值值向量或重心作向量或重心作向量或重心作向量或重心作为为每每每
10、每类类的中心位置，根据像元到各的中心位置，根据像元到各的中心位置，根据像元到各的中心位置，根据像元到各类别类别重心的重心的重心的重心的间间隔来隔来隔来隔来进进展判展判展判展判别别，将像元划到，将像元划到，将像元划到，将像元划到间间隔最小的隔最小的隔最小的隔最小的类类别别n n无法思索无法思索无法思索无法思索类别类别方差的来同，重叠区的划分方差的来同，重叠区的划分方差的来同，重叠区的划分方差的来同，重叠区的划分误误差差差差较较大大大大或或或或为为均均均均值值向量向量向量向量tm4tm3最大似然法最大似然法Bayes)n n基于亮度基于亮度基于亮度基于亮度值值服从正服从正服从正服从正态态分布的假分
11、布的假分布的假分布的假设设；n n计计算像元属于各算像元属于各算像元属于各算像元属于各类别类别的概率，将像元的概率，将像元的概率，将像元的概率，将像元归归入具最大入具最大入具最大入具最大约约率的一率的一率的一率的一类类n n概率公式概率公式概率公式概率公式为为：n n特点：特点：特点：特点：n n 可同可同可同可同时时定量思索多个波段和定量思索多个波段和定量思索多个波段和定量思索多个波段和类别类别，且，且，且，且较较好地思索了各好地思索了各好地思索了各好地思索了各类类方差离散程度，因此方差离散程度，因此方差离散程度，因此方差离散程度，因此较为较为合理，也具有合理，也具有合理，也具有合理，也具有
12、较较高的精度。高的精度。高的精度。高的精度。a1a2监视分分类的的优缺陷缺陷n n可根据运用和区域，有可根据运用和区域，有可根据运用和区域，有可根据运用和区域，有选择选择地决地决地决地决议议分分分分类类别类类别n n可控制可控制可控制可控制训练样训练样本的本的本的本的选择选择n n通常具有通常具有通常具有通常具有较较高的精度高的精度高的精度高的精度n n可根据可根据可根据可根据训练样训练样本分析分本分析分本分析分本分析分类类精度精度精度精度n n参入了一定的人参入了一定的人参入了一定的人参入了一定的人为为要素要素要素要素n n所所所所选类别选类别能能能能够够不能履盖一切不能履盖一切不能履盖一切
13、不能履盖一切类类型，呵斥一些象型，呵斥一些象型，呵斥一些象型，呵斥一些象元找不到元找不到元找不到元找不到归归属属属属n n不能不能不能不能识别训练识别训练者不知道的者不知道的者不知道的者不知道的类别类别n n花花花花较较多的人力和多的人力和多的人力和多的人力和时间时间三、非三、非监视分分类n n也称集点群分析或聚也称集点群分析或聚也称集点群分析或聚也称集点群分析或聚类类分析，是按光分析，是按光分析，是按光分析，是按光谱谱亮度亮度亮度亮度值值向向向向量在特征空量在特征空量在特征空量在特征空间间聚集的情况来划分点群或聚集的情况来划分点群或聚集的情况来划分点群或聚集的情况来划分点群或类别类别。n n
14、一个点群或一个点群或一个点群或一个点群或类别类别在在在在NN维维的特征空的特征空的特征空的特征空间间里在某个众数的周里在某个众数的周里在某个众数的周里在某个众数的周围围，该该区域数据点相区域数据点相区域数据点相区域数据点相对对密集，亮度向量之密集，亮度向量之密集，亮度向量之密集，亮度向量之间间具有更大的具有更大的具有更大的具有更大的类类似性。似性。似性。似性。n n类类似性量度的根本特征：似性量度的根本特征：似性量度的根本特征：似性量度的根本特征：n n1 1亮度向量之亮度向量之亮度向量之亮度向量之间间的的的的间间隔隔隔隔n n2 2特征空特征空特征空特征空间间中不同区域的点密度中不同区域的点
15、密度中不同区域的点密度中不同区域的点密度n n非非非非监视监视分分分分类类由程序来划分出符合由程序来划分出符合由程序来划分出符合由程序来划分出符合实实践的点群或践的点群或践的点群或践的点群或类别类别，需，需，需，需经经过过叠代运算来完成。叠代运算来完成。叠代运算来完成。叠代运算来完成。非非监视分分类步步骤n n1 1 、选选定起始集群中心定起始集群中心定起始集群中心定起始集群中心n n 根据直方根据直方根据直方根据直方图图人人人人为选为选取取取取n n 程序程序程序程序产产生：分裂方法生：分裂方法生：分裂方法生：分裂方法分分分分别为别为全全全全图图的均的均的均的均值值向量和向量和向量和向量和规
16、规范差向量范差向量范差向量范差向量n n2 2 、计计算算算算间间隔与隔与隔与隔与归类归类n n 计计算像元到各中心的算像元到各中心的算像元到各中心的算像元到各中心的间间隔，用最小隔，用最小隔，用最小隔，用最小间间隔的原那么反像隔的原那么反像隔的原那么反像隔的原那么反像元元元元归归入不同的入不同的入不同的入不同的类别类别n n3 3、 检查检查和修正集群中心：根据和修正集群中心：根据和修正集群中心：根据和修正集群中心：根据规规定的参数定的参数定的参数定的参数阈值阈值来来来来检查检查前一次循前一次循前一次循前一次循环环中中中中归类归类的的的的结结果，决果，决果，决果，决议议再分裂，合并再分裂，合
17、并再分裂，合并再分裂，合并或取消某些或取消某些或取消某些或取消某些类别类别n n分裂：分裂：分裂：分裂：规规范差超越参数范差超越参数范差超越参数范差超越参数“ “最大最大最大最大规规范差，已有范差，已有范差，已有范差，已有类别类别数小数小数小数小于于于于预预期期期期类别类别数，或某一数，或某一数，或某一数，或某一类类的像元数大于参数的像元数大于参数的像元数大于参数的像元数大于参数“ “最大像元最大像元最大像元最大像元数，那么数，那么数，那么数，那么该类该类就要分裂就要分裂就要分裂就要分裂为为两个新的集群中心两个新的集群中心两个新的集群中心两个新的集群中心类别类别：及及及及n n合并：把两个集群
18、合并：把两个集群合并：把两个集群合并：把两个集群类类合并在一同，重新合并在一同，重新合并在一同，重新合并在一同，重新计计算其中算其中算其中算其中心均心均心均心均值值。两种情况下。两种情况下。两种情况下。两种情况下进进展：展：展：展：n n 两个集群之两个集群之两个集群之两个集群之间间的的的的间间隔小于隔小于隔小于隔小于规规定的定的定的定的阈值阈值“ “最小群最小群最小群最小群间间距距距距n n 集群数超越了集群数超越了集群数超越了集群数超越了规规定的定的定的定的“ “最大分最大分最大分最大分类类数数数数n n类间类间距普通采用距普通采用距普通采用距普通采用类类似似似似间间隔：隔：隔：隔：为为两
19、个集群的中心；两个集群的中心；两个集群的中心；两个集群的中心；为为两个集群的两个集群的两个集群的两个集群的规规范差范差范差范差n n取消：当某个集群的像元数少于参数取消：当某个集群的像元数少于参数取消：当某个集群的像元数少于参数取消：当某个集群的像元数少于参数“ “一一一一类类最小像元数最小像元数最小像元数最小像元数，那么，那么，那么，那么这这一点群被取消，其像元分散到相一点群被取消，其像元分散到相一点群被取消，其像元分散到相一点群被取消，其像元分散到相邻邻的群中。的群中。的群中。的群中。n n4 4 、输输出分出分出分出分类结类结果：两个循果：两个循果：两个循果：两个循环间环间各各各各类类均
20、均均均值值向量平均挪向量平均挪向量平均挪向量平均挪动间动间隔小于隔小于隔小于隔小于规规定的挪定的挪定的挪定的挪动阈值动阈值，或循，或循，或循，或循环环到达到达到达到达规规定次数，定次数，定次数，定次数，那么那么那么那么计计算停算停算停算停顿顿，输输出出出出结结果。果。果。果。开场开场输入用户参数输入用户参数选定初始集群选定初始集群中心中心将每个像元归入将每个像元归入最近集群中心最近集群中心能否符合能否符合给定参数给定参数要求要求分裂、分裂、组合或组合或取消取消输出分类图像及输出分类图像及统计文件统计文件非监视分类流程图非监视分类流程图非非监视分分类的的优缺陷缺陷n n无需无需无需无需训练样训练样本。本。本。本。n n人人人人为误为误差差差差时时机少机少机少机少n n一切一切一切一切类别类别均可被均可被均可被均可被识别识别n n难难以以以以对类别进对类别进展控制，所得群展控制，所得群展控制，所得群展控制，所得群组组不一定不一定不一定不一定对应对应分析者想分析者想分析者想分析者想要的要的要的要的类别类别。n n难难以以以以进进展不同展不同展不同展不同图图像之像之像之像之间间的的的的对对比比比比
