遥感原理与应用遥感图像分类.ppt
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1、辽宁工程技术大学,测绘学院遥感原理与及应用,课程名称,主讲教师:董,山,E-mail:公共:个人:摄影测量与遥感教研室,遥感原理与应用PDF 文件使用 pdfFactory Pro 试用版本创建,辽宁工程技术大学,测绘学院,第六章 遥感图像分类,遥感图像分类,遥感原理与应用PDF 文件使用 pdfFactory Pro 试用版本创建,辽宁工程技术大学,测绘学院,第六章 遥感图像分类从影像上提取信息方法目视判读和计算机自动分类。与目视判读的联系与区别w 目视判读:对遥感图像上的各种特征进行综合分析、比较、推理和判断,最后提取感兴趣的信息。w 计算机自动分类:计算机根据一定的算法把图像上所有的像素
2、或像素组分类,提取感兴趣的信息。,遥感图像分类,遥感原理与应用PDF 文件使用 pdfFactory Pro 试用版本创建,辽宁工程技术大学,测绘学院,第六章 遥感图像分类本章主要内容:图像分类基本知识:模式识别、特征变换与特征选择遥感图像分类的基本原理 监督法分类最大似然法、最小距离分类法、平行六(多)面体法 非监督法分类K-均值聚类法、ISODATA 分类法分类后处理和精度分析影像平滑、精度分析,遥感图像分类,遥感原理与应用PDF 文件使用 pdfFactory Pro 试用版本创建,辽宁工程技术大学,测绘学院,第六章 遥感图像分类6-1、6-2节知识点w 掌握:特征空间、模式识别概念模式
3、识别的方法遥感图像的分类原理w 了解:特征变换与特征选择,遥感图像分类,遥感原理与应用PDF 文件使用 pdfFactory Pro 试用版本创建,测绘学院辽宁工程技术大学,遥感图像分类基本知识6-1 基本知识模式识别特征变换与特征选择遥感原理与应用PDF 文件使用 pdfFactory Pro 试用版本创建,辽宁工程技术大学,测绘学院,6-1 基本知识模式识别w 模式识别技术在遥感技术领域的具体应用w 模式识别是对一系列过程或事件的分类与描述,识别时具有某些相类似的性质的过程或事件就分为一类。w 方法有统计法(或决策论方法)、语言结构法(句法方法)、模糊法及神经网络法,遥感图像分类基本知识,
4、遥感原理与应用PDF 文件使用 pdfFactory Pro 试用版本创建,辽宁工程技术大学,测绘学院,6-1 基本知识模式识别-统计模式识别w 对研究模式(对象)进行大量的统计分析,抽出反映模式本质的特点、特征而进行识别。,遥感图像分类基本知识,遥感原理与应用PDF 文件使用 pdfFactory Pro 试用版本创建,辽宁工程技术大学,测绘学院,遥感图像分类基本知识,6-1 基本知识模式识别-统计模式识别光谱特征空间w 同名地物点在不同波段图像中亮度的观测量将构成一个多维的随机向量X,称为光谱特征向T式中n-图像波段总数;xj-地物图像点在第i波段图像中的亮度值。w 如TM图像上任一个点T
5、M=TM1,TM2,TM3,TM4,TM5,TM6,TM7,遥感原理与应用PDF 文件使用 pdfFactory Pro 试用版本创建,波谱特性曲线与响应曲线,PDF 文件使用 pdfFactory Pro 试用版本创建,测绘学院,遥感图像分类基本知识6-1 基本知识模式识别-统计模式识别特征空间及地物聚类w 用亮度值轴构成一个直角坐标空间,三维特征空间辽宁工程技术大学,二维特征空间遥感原理与应用PDF 文件使用 pdfFactory Pro 试用版本创建,测绘学院辽宁工程技术大学,遥感图像分类基本知识6-1 基本知识模式识别-统计模式识别地物在特征空间中的聚类情况理想情况典型情况一般情况遥感
6、原理与应用PDF 文件使用 pdfFactory Pro 试用版本创建,辽宁工程技术大学,测绘学院,6-1 基本知识模式识别-句法模式识别w 研究图像的结构信息对图像进行识别。,遥感图像分类基本知识,遥感原理与应用PDF 文件使用 pdfFactory Pro 试用版本创建,辽宁工程技术大学,测绘学院,6-1 基本知识模式识别-模糊模式识别w 根据最近发展起来的模糊理论与方法,以遥感图像反映地物最明显、最本质的特征(光谱本质特征或空间本质特征)为基础进行识别分类。,遥感图像分类基本知识,遥感原理与应用PDF 文件使用 pdfFactory Pro 试用版本创建,辽宁工程技术大学,测绘学院,6-
7、1 基本知识模式识别-神经网络分类w 是进一步模拟人脑的识别分类能力,利用神经网络技术的一种模式识别方法。,遥感图像分类基本知识,遥感原理与应用PDF 文件使用 pdfFactory Pro 试用版本创建,辽宁工程技术大学,测绘学院,6-1 基本知识特征变换与特征选择-特征变换w 概念:将原始图像通过一定的数字变换生成一组新的特征图像,这一组新图像信息集中在少数几个特征图像上。w 目的:数据量有所减少,去相关;特征更明显有助于分类。w 常用的特征变换:主分量变换、哈达玛变换、生物量指标变换、比值变换以及缨帽变换等。,遥感图像分类基本知识,遥感原理与应用PDF 文件使用 pdfFactory P
8、ro 试用版本创建,辽宁工程技术大学,测绘学院,6-1 基本知识特征变换与特征选择-特征选择w 概念:用最少的影像数据进行最好地分类。这样就需在这些特征影像中,选择一组最佳的特征影像进行分类,这就称为特征选择。w 例如,从原有的m个特征中选择出最佳的n(n=m)个特征。,遥感图像分类基本知识,遥感原理与应用PDF 文件使用 pdfFactory Pro 试用版本创建,辽宁工程技术大学,测绘学院,6-1 基本知识特征变换与特征选择-特征选择w 方法1.定性的方法2.定量的方法相关系数法距离测度:类内距离越小,类间距离越大散布矩阵测度:类内散布矩阵和类间散布矩阵,遥感图像分类基本知识,遥感原理与应
9、用PDF 文件使用 pdfFactory Pro 试用版本创建,辽宁工程技术大学,测绘学院,6-2 遥感图像分类的基本原理遥感图像分类的概念与原理w 遥感图像是通过亮度值(反映地物的光谱信息)和空间变化(反映地物的空间信息)来表示不同的地物。,遥感图像分类遥感图像分类的基本原理,遥感原理与应用PDF 文件使用 pdfFactory Pro 试用版本创建,辽宁工程技术大学,测绘学院,6-2 遥感图像分类的基本原理遥感图像分类的概念与原理w 遥感图像分类就是利用计算机对遥感图像中各类地物的光谱信息和空间信息进行分析,选择作为分类判据的特征(光谱特征、纹理特征等),并用一定的手段将特征空间划分为互不
10、重叠的子空间,然后将图像中的各个像元划归到各个子空间去。,遥感图像分类遥感图像分类的基本原理,遥感原理与应用PDF 文件使用 pdfFactory Pro 试用版本创建,遥感图像分类基本原理像元值,波段2,像元值,分类类别的特征(特征空间),A,B,波段1采样(提取训练数据),A,BC,分类结果,C,分类,图像PDF 文件使用 pdfFactory Pro 试用版本创建,分类后结果,遥感图像分类基本原理匀质的像元组,遥感图像PDF 文件使用 pdfFactory Pro 试用版本创建,辽宁工程技术大学,测绘学院,6-2 遥感图像分类的基本原理遥感图像分类的概念与原理w 遥感图像分类的理论依据是
11、:在理想的条件下,同类地物在相同的条件下应具有相同的或相似的光谱信息特征和空间信息特征,从而表现出同类地物的某种内在的相似性,即同类地物像元的特征向量将集群在同一特征空间区域。w 遥感图像分类的关键问题是选择适当的分类规则(也叫分类器),通过分类器把图像分成不同类别。,遥感图像分类遥感图像分类的基本原理,遥感原理与应用PDF 文件使用 pdfFactory Pro 试用版本创建,辽宁工程技术大学,测绘学院,6-2 遥感图像分类的基本原理遥感图像分类方法w 分类方法:监督法与非监督法分类,nn,监督法分类(Supervised classification):知道样区类别的信息非监督法分类(Un
12、supervisedClassification):不知道样区类别的信息,遥感图像分类遥感图像分类的基本原理,遥感原理与应用PDF 文件使用 pdfFactory Pro 试用版本创建,辽宁工程技术大学,测绘学院,6-3 监督分类6-36节知识点w 掌握:非/监督分类、训练场地、训练样本非/监督分类方法、非/监督分类的比较w 了解:非/监督分类过程、分类后处理及提高分类精度的方法、遥感图像分类新方法,遥感图像分类监督分类,遥感原理与应用PDF 文件使用 pdfFactory Pro 试用版本创建,辽宁工程技术大学,测绘学院,6-3 监督分类监督 分类w 根据已知训练场地提供的样本,通过选择特征
13、参数,建立判别函数,然后把图像中各个像元点归化到指定类中的分类方法。,遥感图像分类监督分类,遥感原理与应用PDF 文件使用 pdfFactory Pro 试用版本创建,辽宁工程技术大学,测绘学院,6-3 监督分类监督 分类思想w 根据已知的样本类别和类别的先验知识,确定判别函数和相应的判别准则,其中利用一定数量的已知类别函数中求解待定参数的过程称之为学习或训练,然后将未知类别的样本的观测值代入判别函数,再依据判别准则对该样本的所属类别作出判定。,遥感图像分类监督分类,遥感原理与应用PDF 文件使用 pdfFactory Pro 试用版本创建,辽宁工程技术大学,测绘学院,6-3 监督分类监督 分
14、类w 训练场地(training site)是从所要研究的地区中确定的包含所有要去分类的,并对每个类具有代表性样品的集合。w 训练样本(training sample)又称“训练组”或“训练区”。指监督分类法中由先验类别选取的已知样本。它用来建立分类标准。,遥感图像分类监督分类,遥感原理与应用PDF 文件使用 pdfFactory Pro 试用版本创建,辽宁工程技术大学,测绘学院,6-3 监督分类判别函数和判别规则w 判别函数当各个类别的判别区域确定后,用来表示和鉴别某个特征矢量属于哪个类别的函数。w 判别规则判断特征矢量属于某类的依据。,遥感图像分类监督分类,遥感原理与应用PDF 文件使用
15、pdfFactory Pro 试用版本创建,辽宁工程技术大学,测绘学院,6-3 监督分类判别函数和判别规则w 常用的两种判别函数和判别规则:概率判别函数和贝叶斯判别规则距离判别函数和判别规则,遥感图像分类监督分类,遥感原理与应用PDF 文件使用 pdfFactory Pro 试用版本创建,辽宁工程技术大学,测绘学院,6-3 监督分类概率判别函数和贝叶斯判别规则w 同类地物在特征空间中形成一个从属于某种概率分布的集群。w 概率判别函数:把某特征矢量X落入某类集群的条件概率当成分类判别函数。w 贝叶斯判别规则:把X落入某集群的条件概率最大的类为X的类别。贝叶斯判别规则是以错分概率或风险最小为准则的
16、判别规则。w 根据概率判别函数和贝叶斯判别规则来进行的分类通常称为最大似然分类法。,遥感图像分类监督分类,遥感原理与应用PDF 文件使用 pdfFactory Pro 试用版本创建,辽宁工程技术大学,测绘学院,6-3 监督分类距离判别函数和判别规则w 基本思想:计算未知矢量X到有关类别集群之间的距离,哪类距离它最近,该未知矢量就属于哪类。w 距离判别规则是按最小距离判别的原则:欧氏(Euclidean)距离、绝对值距离、马氏(Mahalanobis)距离w 基于距离判别函数和判别规则,在实践中以此为原理的分类方法称为最小距离分类法。,遥感图像分类监督分类,遥感原理与应用PDF 文件使用 pdf
17、Factory Pro 试用版本创建,dB,dA,类别A分割线,类别 X:因为,距类别 B 的距离dB最小,所以分到 B 类。类别B的平均值,波段2,dC类别C波段1最小距离分类法的原理PDF 文件使用 pdfFactory Pro 试用版本创建,辽宁工程技术大学,测绘学院,6-3 监督分类平行六(多)面体法(parallelepiped/box classifier)w 监督分类法之一。是在三维(或更多维)特征空间中,每类形成一个平行六面体(或多面体),待分个体(样本)落入某平行六面体(或多面体)中,则归属某一类,否则被拒绝。w 平行六面体,一般以每类均值坐标点为中心,两倍标准差(在每个变量
18、上)为棱长,以使分类满足要求。,遥感图像分类监督分类,遥感原理与应用PDF 文件使用 pdfFactory Pro 试用版本创建,平行六面体分类法的原理,类别 X:因为落入城市区,所以分到城市区类。,PDF 文件使用 pdfFactory Pro 试用版本创建,辽宁工程技术大学,测绘学院,6-3 监督分类监督分类过程w 选择样区:根据已知的样本类别和先验知识;w 学习或训练:利用一定数量的已知类别函数中求解待定参数;w 确定每一类的判别函数和相应的判别准则;w 计算未知类别的样本观测值的在每一类函数值;w 判别:按一定准则对该样本作出判定。,遥感图像分类监督分类,遥感原理与应用PDF 文件使用
19、 pdfFactory Pro 试用版本创建,辽宁工程技术大学,测绘学院,6-3 监督分类训练样区的选择w 包含所有要区分的类别w 准确性、代表性和统计性w 训练样本数目至少要n+1个(n 为特征空间的维数),遥感图像分类监督分类,遥感原理与应用PDF 文件使用 pdfFactory Pro 试用版本创建,选择样本区域,PDF 文件使用 pdfFactory Pro 试用版本创建,计算每个类别的M 和,,建立类别的判别函数,PDF 文件使用 pdfFactory Pro 试用版本创建,根据判别函数逐个像素的分类判别,PDF 文件使用 pdfFactory Pro 试用版本创建,分类结果影像的形
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- 关 键 词:
- 遥感 原理 应用 图像 分类
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