2022年ENVI教程_分类 .pdf
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1、第六章 分类6.1 分类菜单可以使用Classification下拉菜单访问ENV I 的分类功能,具体功能包括:监督分类和非监督分类、波谱端元收集、对先前规则图像的分类、计算类别统计信息、计算混淆矩阵、对分类图像进行majority和minority分析、集群或筛选分类、合成分类、对灰阶图像的叠加分类、生成缓冲区图像、图像分割以及将分类输出到矢量层。 图 6-1:分类菜单6.2 端元波谱收集E n d m e m b e rCo ll e c t io n工具可以从许多来源中选择端元波谱,用于分类和高光谱分析技术。在Endmember Collection 对话框中,可以运行所有的监督分类技
2、术以及许多高光谱技术。 注意: 通过改变算法,可以将相同的端元和训练区作为输入,运行不同的分类方法。 图 6-2:Endmember Collection 对话框名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 1 页,共 44 页 - - - - - - - - - 选择 Classification Endmember Collection。 当出现 Classification Input File对话框时, 选择所需的文件,子集和/或掩模。点击“OK” ,将出现Endmembe
3、r Collection对话框。 按照下节描述的方法来收集端元、选择算法类型和管理端元。 (1) 拖放下拉窗口的使用(Using the Drag-and-Drop Window )使用 Endmember Collection 对话框顶部的拖放-下拉窗口, 可以从 Z 剖面或波谱图中收集波谱。点击鼠标右键显示快捷菜单。选择“Plot K ey” 。在波谱名上点击并按住左键。将波谱名拖动到拖放-下拉窗口中,释放鼠标左键。波谱名将被列入已选波谱列表中。 (2) 输入端元波谱使用 Import 下拉菜单可以从其它来源(如A SCII 文件、R OI 均值、波谱库或统计文件)输入波谱。 注意: 当应
4、用马氏( Ma halanobis)距离或最大似然分类器时,端元波谱只能从ROIs 或统计文件中输入,因为这些分类用到了端元协方差统计。 从 ASCII 文件输入波谱图 6-3:Input ASCII File对话框名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 2 页,共 44 页 - - - - - - - - - 在 Endmember Collection对话框中, 选择 Import from ASCII File。出现文件选择对话框时,选择一个ASCII 文件或一组相同格
5、式的A SCII 文件。 注意: 如果选择一个有效文件(即 ASCII 文件中至少包含一列数字型数据),将出现 ASCII Input 对话框,其中显示一个行列数列表和每一列数据中的前几个数据。在“XAxis Column”文本框里,键入包含X轴数据的列数。点击所需的列名,选择端元波谱。如果需要,在“Wavelength Units”和“YScale Factor”文本框里,对参数进行更改。点击“OK”将选择的端元波谱输入到Endmember Collection 对话框的列表中。 输入同模板 ASCII 文件要运用先前Input ASCII File对话框中设定的参数,再选择一个ASCII
6、文件,读取数据: 选择 Import from ASCII file (previous template)。选择 ASCII 文件的文件名。数据将被直接读到Endmember Collection对话框中,中间不再出现参数对话框。 从 ASD 二进制文件输入波谱选择 Import From ASD Binary File。在 Enter ASD Files to Import 对话框中,选择ASD文件并点击“O pen” 。该文件将被自动重采样以与数据文件、ASCII 文件或启动构建波谱库功能时所指定的第一个输入波谱中的波长相匹配。如果从 Endmember Collection 对话框中输
7、入ASD文件,该文件将被自动重采样到第一个输入波谱形状。 注意: 如果 ASD文件的范围与输入波长的范围不匹配,将会产生一个全0 结果。 名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 3 页,共 44 页 - - - - - - - - - 从波谱库输入波谱图 6-4:Spectral Library Input File 对话框选择 Import from Spectral Library。当出现 Spectral Library Input File对话框时,选择波谱库名,点击
8、“O K”打开波谱库。 注意: 如果需要的波谱库之前没有被打开,在 Library Input File 对话框中, 选择 FileOpen Spectral Library。当出现 Input Spectral Library 对话框时,通过点击需要的波谱名选择端元波谱。如果需要,在 “W avelengthUnits”和“YScaleFactor”文本框里,对参数进行更改。注意: 如果在波谱库头文件和图像数据头文件中都对“Reflectance Scale Factor”参数进行了设置,ENVI会自动对波谱库数据进行缩放以与图像数据相匹配。如果上述两者之一在头文件中不包含比例系数,则不会进
9、行自动缩放。点击“O K” ,将所需波谱输入Selected Endmember Spectral 列表。 从感兴趣区输入波谱可以从与当前文件或其他文件相关联的先前定义的感兴趣区中输入波谱 输入当前文件的感兴趣区选择 Import from ROI from Input File。当出现 Input Regions of Interest 对话框时,点击需要的ROI名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 4 页,共 44 页 - - - - - - - - - 名,选择端元波
10、谱(ROI 均值)。要选择所有ROIs,点击“S elect All Items” 。 要删除所有ROIs,点击“Clear A ll Items” 。 注意: 只有之前定义了ROIs,该对话框才会出现。点击“O K” ,将 ROI 均值输入到SelectedEndmember Spectral 列表中。 输入其他文件的感兴趣区选择 Import from ROI from Other File。从 Input File of associated ROI 对话框中选择需要输入的文件。当出现 Input Regions of Interest 对话框时,点击所需的ROI 名,选择端元波谱(RO
11、I 均值)。 要选择所有 ROIs,点击“S electA ll Items” 。要删除所有 ROIs,点击“C lear All Items” 。 注意: 只有之前定义了ROIs,该对话框才会出现。点击“O K” ,将 ROI 均值输入到SelectedEndmember Spectral 列表中。 从统计文件输入波谱使用 from Stats file选项可以从一个先前分类结果输入均值波谱,该波谱可以使用Basic Tools Statistics计算出来。 选择 Import from Stats file。当出现Enter Statistics Filename 对话框时,选择要输入的
12、统计文件。来自统计文件的均值波谱将被输入到Endmember Collection 对话框的列表中。 波谱删除要从Selected Endmember Spectral 列表中删除一个端元波谱,选择端元波谱名并点击“DeleteSpectrum” 。 (3) 端元 Options下拉菜单E n d m e m b e rC o l le c ti o n对话框中的Options 下拉菜单允许编辑端元名,绘制端元图,和清除端元。 编辑端元名在 Endmember Collection对话框中,选择Options Edit Endmember Names。当出现Endmember NameEdit
13、ing 对话框时,在“Current Endmember Names”列表中,点击端元名,选择要编辑的端元。从下列选项中选择: 要手工更改端元名,在“Edit Selected Item”文本框中,点击它,按需要修改,然后按回车键。要从ASCII 文件中输入端元名,点击“Import ASCII” ,并选择所需输入的ASCII 文件。ASCII 文件中必须包含与对话框中端元波谱相同数量的端元名在ASCII 文件中,每个端元名占用一行。要将端元名重新设置为它们的初始名,点击“Reset” 。 点击“O K” 。 名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - -
14、 - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 5 页,共 44 页 - - - - - - - - - 绘制端元波谱要将所有端元波谱绘图,选择 Options Plot Endmembers。 清除端元波谱要从“S electedEndmember Spectra”列表中清除所有的端元波谱,选择Options Clear Endmembers。 图 6-5:包含所有端元波谱的图表(4) 选择处理技术E n d m e m b e rC o l le c t io n对话框中的Algorithm 菜单允许选择分类方法和高光谱处理技术。可选的分类方法包括:平行六面体、
15、最短距离、马氏距离、最大似然、波谱角制图以及二进制编码等方法。可选的高光谱处理技术包括:线性波谱分离、匹配滤波、混合调制匹配滤波和波谱特征拟合。 注意: 当使用马氏距离或最大似然分类器时,端元波谱只能从ROIs 或统计文件中输入,因为这些分类应用了端元协方差统计,而且必须选择至少两个端元。在 Endmember Collection 对话框中,选择Algorithm 所需技术。注意: 分类方法也可以通过选择Classification Supervised来启动, 高光谱处理技术也可以从Spectral Tools菜单启动。点击“Apply” 。当出现 Algorithm Parameters
16、 对话框时,输入所选算法对应的参数。所选的分类方法不同,显示的参数也不相同。关于不同分类方法的详细介绍,请参阅如下内容:第 305 页的“平行六面体分类” 。 第 306 页的“最小距离分类” 。 第 307 页的“马氏距离分类” 。 第 308 页的“最大似然分类” 。 第 309 页的“波谱角分类” 。 第 310 页的“二进制编码分类” 。 关于高光谱处理技术的详细介绍,请参阅如下内容: 第 400 页的“线性波谱分离” 。 名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 6
17、页,共 44 页 - - - - - - - - - 第 402 页的“匹配滤波” 。 第 403 页的“混合调制匹配滤波”。 第 405 页的“波谱特征拟合” 。 (5) 端元波谱管理可以使用Endmember Collection 对话框中的File菜单进行如下操作,包括:将端元波谱输出到ASCII文件、用端元波谱构建一个波谱库以及更改输入文件。 波谱输出到 ASCII 文件在 Endmember Collection对话框中,选择File Save Spectra As ASCII。当出现Output Plots to ASCIIFile 对话框时,键入输出文件名,或用“Choose”按
18、钮选择一个输出文件名。 波谱输出到波谱库要根据端元波谱构建一个标准ENVI 波谱库文件:选择File Save Spectra As Spectral Library。当出现 Output Plots to Spectral Library 对话框时,键入输出文件名,或用“Choose”按钮选择一个输出文件名。更改输入文件要在保留已选端元的情况下,更改输入文件:选择File Change Input File。选择所需的输入文件名,若需要,选取任意子集。所有的端元将被重采样以与新的输入文件相匹配。 注意: 可以为输入文件更改空间或波谱子集,按如下步骤操作:选择FileChange Input
19、File,选择相同的文件名,然后更改子集。关闭对话框要关闭 Endmember Collection 对话框,选择File Cancel。 6.3 监督分类S u p e r v ise d分类用于在数据集中根据用户定义的训练样本类别(training classes)聚集像元。训练样本类别是像元(ROIs)的集合或单一波谱。在分类过程中,可以选择它们作为代表区域或分类素材。应该尽可能选取纯净的感兴趣区。通过将感兴趣区输出到n 维可视化器 (n维散度分析),可以检查它们的可分性,在每一类感兴趣区中,点的分布都应该明显聚集到一起,各类别之间不应该有重叠。详细介绍,请参阅第157 页的“导出ROI
20、s到 N维可视化器” 。也可以得到各个感兴趣之间的可分性报告,详细介绍,请参阅第154 页的“计算感兴趣区可分离性”。 监督分类技术包括:平行六面体、最小距离、 马氏距离、最大似然、波谱角(S AM )以及二进制编码。注意: 在进行监督分类之前,必须先定义训练样本类别,包括两种方法:用Endmember Collection 对话框选择波谱(参见第297 页的“端元波谱收集” ) ;或利用感兴趣区定义(参见第142 页的“定义感兴趣区” ) 。名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - -
21、- 第 7 页,共 44 页 - - - - - - - - - 这些样本点可以被定义为多个不尺度多边形、矢量或单个象元。E n d m e m b e rC o l le c ti o n项允许使用不同分类方法时,使用相同的训练样本类别或端元(无需加载),因此简化了分类结果之间的比较。对于所有的监督分类,都可以选择是否输出规则图像(系统建议选择输出)。规则图像在最后分类执行以前,就能显示出分类结果。例如:运用最小距离分类的规则图像(每类有一幅)中的像元值是该类别与未知像元之间的距离。在尺度分类器中, 这些规则图像可以被用于调整阈值,从而产生新的分类图像(参见第 321 页的“根据规则图像分类
22、”) 。使用 Endmember Collection 对话框或感兴趣区来定义训练样本类别。 选择 Classification Supervised 所需分类方法, 或在 Endmember Collection 对话框中启动分类方法当出现 Classification Input File 对话框时,按照第10 页“E NVI 文件选择”中所描述的方法,选择输入文件、子集和/或掩模。 将 Classification Parameters 对话框, 根据所选分类方法不同,对话框中的选项也各不相同。(1) 输入分类参数每一种分类方法都有它特定的参数对话框,所用的分类方法将显示在对话框的标题中
23、。许多分类参数对话框中通用的选项包括:从可用 ROI 列表中选择将要用于分类的感兴趣区,选择分类图像输出到磁盘文件或内存,规则图像的计算(输出到文件或内存)。每种分类方法的对话框以及相对应的参数选择将在每种分类方法中进行描述。 选择感兴趣区要选择感兴趣区作为训练样本类别,在“Select Classes from Regions:”列出的可用感兴趣区列表中,点击所需的感兴趣区名。 注意: 最大似然和最小距离分类都至少需要两个感兴趣区。 规则图像计算规则图像可以在分类最终完成之前产生中间结果图像。例如:用于最大似然分类的规则 图像将是图像本身的似然度;用于图像分类的每个感兴趣区都有一幅规则图像。
24、在规则图像中,具有最大似然度的像元将被分到对应的类别中。似然度本身只保留在规则图像中,而不包含在分类后的图像中。 要计算一幅尺度输出图像(或为每类计算一幅尺度输出图像),在“E nter Output Rule Filename”文本框中,键入一个文件名。 注意: 如果“O utput RuleImages”切换按钮被设置为“No” ,规则图像将不被保存。分类结束后,规则图像将出现在可用波段列表中,可以在任何显示窗口中显示(或链接/覆盖),并可以使用 ENVI 的像元位置/ 值功能进行查询。 规则图像也可以用于稍后描述的尺度分类中,无需再重新计算整个分类,生成一幅新的分类图像。 名师资料总结
25、- - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 8 页,共 44 页 - - - - - - - - - (2) 平行六面体分类平行六面体用一条简单的判定尺度对多光谱数据进行分类。判定边界在图像数据空间中,形成了一个N维平行六面体。平行六面体的维数由来自每一种选择类别的平均值的标准差的阈值确定。如果像元值位于 N个被分类波段的低阈值与高阈值之间,则将它归属到这一类。如果像元值位于多个类别中,ENVI 将把该像元归并到最后一个匹配的类别中。没有落在平行六面体任何一类中的区域被称为无类别的。详细介绍,
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