遥感原理与应用遥感图像分类.ppt

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1、辽宁工程技术大学辽宁工程技术大学测绘学院测绘学院遥感原理与及应用遥感原理与及应用课程名称课程名称主讲教师：董山E-mail:公共：公共：个人：个人：摄影测量与遥摄影测量与遥感教研室感教研室遥感原理与应用遥感原理与应用PDF 文件使用 pdfFactory Pro 试用版本创建 辽宁工程技术大学辽宁工程技术大学测绘学院测绘学院第六章第六章 遥感图像分类遥感图像分类遥感图像分类遥感图像分类遥感原理与应用遥感原理与应用PDF 文件使用 pdfFactory Pro 试用版本创建 辽宁工程技术大学辽宁工程技术大学测绘学院测绘学院第六章第六章 遥感图像分类遥感图像分类从影像上提取信息方法从影像上提取信息

2、方法目视目视判读和计算机自动分类。判读和计算机自动分类。与目视判读的联系与区别与目视判读的联系与区别w 目视判读目视判读：对遥感图像上的各种特征进行综合：对遥感图像上的各种特征进行综合分析、比较、推理和判断，最后提取感兴趣的分析、比较、推理和判断，最后提取感兴趣的信息。信息。w 计算机自动分类计算机自动分类：计算机根据一定的算法把图：计算机根据一定的算法把图像上所有的像素或像素组分类，提取感兴趣的像上所有的像素或像素组分类，提取感兴趣的信息。信息。遥感图像分类遥感图像分类遥感原理与应用遥感原理与应用PDF 文件使用 pdfFactory Pro 试用版本创建 辽宁工程技术大学辽宁工程技术大学测

3、绘学院测绘学院第六章第六章 遥感图像分类遥感图像分类本章主要内容本章主要内容:图像分类基本知识：图像分类基本知识：模式识别模式识别、特征变换与特征、特征变换与特征选择选择遥感图遥感图像分类的像分类的基本原理基本原理 监督法分类监督法分类最大似然法、最小距离分类法、平行六最大似然法、最小距离分类法、平行六(多多)面体法面体法 非监督法分类非监督法分类K-均值聚类法、均值聚类法、ISODATA 分类法分类法分类后处理和精度分析分类后处理和精度分析影像平滑、精度分析影像平滑、精度分析遥感图像分类遥感图像分类遥感原理与应用遥感原理与应用PDF 文件使用 pdfFactory Pro 试用版本创建 辽宁

4、工程技术大学辽宁工程技术大学测绘学院测绘学院第六章第六章 遥感图像分类遥感图像分类6-1、6-2节知识点节知识点w 掌握：掌握：特征空间、模式识别概念特征空间、模式识别概念模式识别的方法模式识别的方法遥感图像的分类原理遥感图像的分类原理w 了解：了解：特征变换与特征选择特征变换与特征选择遥感图像分类遥感图像分类遥感原理与应用遥感原理与应用PDF 文件使用 pdfFactory Pro 试用版本创建 测绘学院测绘学院辽宁工程技术大学辽宁工程技术大学遥感图像分类遥感图像分类基本知识基本知识6-1 基本知识基本知识 模式识别模式识别 特征变换与特特征变换与特征征选择选择遥感原理与应用遥感原理与应用P

5、DF 文件使用 pdfFactory Pro 试用版本创建 辽宁工程技术大学辽宁工程技术大学测绘学院测绘学院6-1 基基本知识本知识模式识别模式识别w 模式识模式识别技别技术在术在遥感技术领域的具体应用遥感技术领域的具体应用w 模式识别模式识别是对一系列过程或事件的分类与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。程或事件就分为一类。w 方法有统计方法有统计法法（或决策论方法）、语言结（或决策论方法）、语言结构法（句法方法）、模糊法及神经网构法（句法方法）、模糊法及神经网络络法法遥感图像分类遥感图像分类基本知识基本知识

6、遥感原理与应用遥感原理与应用PDF 文件使用 pdfFactory Pro 试用版本创建 辽宁工程技术大学辽宁工程技术大学测绘学院测绘学院6-1 基基本知识本知识模式识别模式识别-统计模式识别统计模式识别w 对研究对研究模式（对象）进行大量的模式（对象）进行大量的统计分统计分析析，抽出反映模式本质的特点、特征而进，抽出反映模式本质的特点、特征而进行识别。行识别。遥感图像分类遥感图像分类基本知识基本知识遥感原理与应用遥感原理与应用PDF 文件使用 pdfFactory Pro 试用版本创建 辽宁工程技术大学辽宁工程技术大学测绘学院测绘学院遥感图像分类遥感图像分类基本知识基本知识6-1 基基本本知

7、识知识模式识别模式识别-统计模式识别统计模式识别光谱特征空间光谱特征空间w 同名地物同名地物点在不同波段点在不同波段图像中亮度的观测量将图像中亮度的观测量将构成一个多维的随机向量构成一个多维的随机向量X，称为光谱特征向，称为光谱特征向T式中式中n-图像波段总数；图像波段总数；xj-地物图像点在地物图像点在第第i波段图像中的亮度值。波段图像中的亮度值。w 如TM图像上任一个点TM=TM1，TM2，TM3，TM4，TM5，TM6，TM7遥感原理与应用遥感原理与应用PDF 文件使用 pdfFactory Pro 试用版本创建 波谱特性曲波谱特性曲线与线与响应曲线响应曲线PDF 文件使用 pdfFac

8、tory Pro 试用版本创建 测绘学院测绘学院遥感图像分类遥感图像分类基本知识基本知识6-1 基本知识基本知识模式识别模式识别-统计模式识别统计模式识别特征空间及地物聚类特征空间及地物聚类w 用亮度值用亮度值轴轴构成一个直角坐标空间构成一个直角坐标空间三维特征空间三维特征空间辽宁工程技术大学辽宁工程技术大学二维特征空间二维特征空间遥感原理与应用遥感原理与应用PDF 文件使用 pdfFactory Pro 试用版本创建 测绘学院测绘学院辽宁工程技术大学辽宁工程技术大学遥感图像分类遥感图像分类基本知识基本知识6-1 基本知识基本知识模式识别模式识别-统计模式识别统计模式识别地物在特征空间中的聚类

9、情况地物在特征空间中的聚类情况理想情况理想情况典型情况典型情况一般情况一般情况遥感原理与应用遥感原理与应用PDF 文件使用 pdfFactory Pro 试用版本创建 辽宁工程技术大学辽宁工程技术大学测绘学院测绘学院6-1 基基本知识本知识模式识别模式识别-句法模式识别句法模式识别w 研究图研究图像的像的结构信息结构信息对图像对图像进行进行识别。识别。遥感图像分类遥感图像分类基本知识基本知识遥感原理与应用遥感原理与应用PDF 文件使用 pdfFactory Pro 试用版本创建 辽宁工程技术大学辽宁工程技术大学测绘学院测绘学院6-1 基基本知识本知识模式识别模式识别-模糊模式识别模糊模式识别w

10、 根据最根据最近发展起来的模糊理论与方法，以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（光谱本质特征或空间本质特征）为基础进行识别分类。进行识别分类。遥感图像分类遥感图像分类基本知识基本知识遥感原理与应用遥感原理与应用PDF 文件使用 pdfFactory Pro 试用版本创建 辽宁工程技术大学辽宁工程技术大学测绘学院测绘学院6-1 基基本知识本知识模式识别模式识别-神经网络分类神经网络分类w 是进一步是进一步模拟人脑的识别分类能力，利用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。神

11、经网络技术的一种模式识别方法。遥感图像分类遥感图像分类基本知识基本知识遥感原理与应用遥感原理与应用PDF 文件使用 pdfFactory Pro 试用版本创建 辽宁工程技术大学辽宁工程技术大学测绘学院测绘学院6-1 基基本本知识知识特征变换与特征选择特征变换与特征选择-特征变换特征变换w 概念：将概念：将原始图像通过一定的数字变换生成一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。数几个特征图像上。w 目的：数目的：数据量有所减少，去相关；特征更明显据量有所减少，去相关；特征更明显有助于分类。有助于分类。w 常

12、用的特征常用的特征变换：主分量变换、哈达玛变换、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。生物量指标变换、比值变换以及缨帽变换等。遥感图像分类遥感图像分类基本知识基本知识遥感原理与应用遥感原理与应用PDF 文件使用 pdfFactory Pro 试用版本创建 辽宁工程技术大学辽宁工程技术大学测绘学院测绘学院6-1 基基本本知识知识特征变换与特征选择特征变换与特征选择-特征选择特征选择w 概念概念：用用最少的影像数据进行最好地分类。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

13、佳的特征影像进行分类，这就称为特征选择。择。w 例如例如，从原有的，从原有的m个特征中选择出最佳的个特征中选择出最佳的n（n基本知识基本知识遥感原理与应用遥感原理与应用PDF 文件使用 pdfFactory Pro 试用版本创建 辽宁工程技术大学辽宁工程技术大学测绘学院测绘学院6-1 基基本本知识知识特征变换与特征选择特征变换与特征选择-特征选择特征选择w 方法方法1.定性的方法定性的方法2.定量的方法定量的方法相关系数法相关系数法距离测度：类内距离测度：类内距离距离越小，类间距离越大越小，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

14、遥感图像分类基本知识基本知识遥感原理与应用遥感原理与应用PDF 文件使用 pdfFactory Pro 试用版本创建 辽宁工程技术大学辽宁工程技术大学测绘学院测绘学院6-2 遥遥感图像分类的基感图像分类的基本原理本原理遥感图像分类的概念与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亮度值（反映地物的光谱光谱信息信息）和空间变化空间变化（反映地物的空间信息空间信息）来表示不同的地物。遥感图像分类遥感图像分类遥感图像分类遥感图像分类的的基本原理基本原理遥感原理与应用遥感原理与应用PDF 文件使用 pdfFactory Pro 试用版本创建 辽宁工程技术大学辽宁工程技术大学测绘学院测绘学院6

15、-2 遥遥感图像分类的基感图像分类的基本原理本原理遥感图像分类的概念与原理遥感图像分类的概念与原理w 遥感图像分遥感图像分类就是利用计算机对遥感图像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（析，选择作为分类判据的特征（光谱特征光谱特征、纹理特征等），并用一定的手段将特征空纹理特征等），并用一定的手段将特征空间划分为互不重叠的子空间，然后将图像间划分为互不重叠的子空间，然后将图像中的各个像元划归到各个子空间去。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遥感图像分类遥感图像分类的的基本原理基本原理遥感

16、原理与应用遥感原理与应用PDF 文件使用 pdfFactory Pro 试用版本创建 遥感图像分类基本原理遥感图像分类基本原理像元值像元值波段波段2像元值像元值分类类别的特征分类类别的特征（特征空间）（特征空间）AB波段波段1采样采样（提取训（提取训练数练数据）据）ABC分类结果分类结果C分类分类图像图像PDF 文件使用 pdfFactory Pro 试用版本创建 分类后结果分类后结果遥感图像分类基本原理遥感图像分类基本原理匀质的像元组遥感图像遥感图像PDF 文件使用 pdfFactory Pro 试用版本创建 辽宁工程技术大学辽宁工程技术大学测绘学院测绘学院6-2 遥遥感图像分类的基感图像分

17、类的基本原理本原理遥感图像分类的概念与原理w 遥感图像分类的遥感图像分类的理论依据理论依据是：在理想的条件是：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，从而表相似的光谱信息特征和空间信息特征，从而表现出现出同类地物的某种内在的相似性同类地物的某种内在的相似性，即同类地，即同类地物像元的特征向量将集群在同一特征空间区域。物像元的特征向量将集群在同一特征空间区域。w 遥感遥感图像分类的图像分类的关键问题关键问题是选择适当的是选择适当的分类规分类规则（也叫分类器）则（也叫分类器），通过分类器把图像分成不，通过分类器把

18、图像分成不同类别。同类别。遥感图像分类遥感图像分类遥感图像分类遥感图像分类的的基本原理基本原理遥感原理与应用遥感原理与应用PDF 文件使用 pdfFactory Pro 试用版本创建 辽宁工程技术大学辽宁工程技术大学测绘学院测绘学院6-2 遥遥感图像分类的基感图像分类的基本原理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监督法分类监督法分类（Supervised classification）：知道样区类别的信息非监督法分类非监督法分类（UnsupervisedClassification）：不知道样区类别的信息遥感图像分类遥感图像分类遥感图像分类遥感图像分类的的基本原理基本原

19、理遥感原理与应用遥感原理与应用PDF 文件使用 pdfFactory Pro 试用版本创建 辽宁工程技术大学辽宁工程技术大学测绘学院测绘学院6-3 监监督分类督分类6-36节知识点节知识点w 掌握掌握：非非/监督分类、训练场地、训练样本监督分类、训练场地、训练样本非非/监督分类方法、非监督分类方法、非/监督分类的比较监督分类的比较w 了解：了解：非非/监督分类过程、分类后处理及提高分类监督分类过程、分类后处理及提高分类精度的方法、遥感图像分类新方法精度的方法、遥感图像分类新方法遥感图像分类遥感图像分类监督分类监督分类遥感原理与应用遥感原理与应用PDF 文件使用 pdfFactory Pro 试

20、用版本创建 辽宁工程技术大学辽宁工程技术大学测绘学院测绘学院6-3 监监督分类督分类监督监督 分类分类w 根据已知训练场地提供的样本，通过选择特征参数，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。遥感图像分类遥感图像分类监督分类监督分类遥感原理与应用遥感原理与应用PDF 文件使用 pdfFactory Pro 试用版本创建 辽宁工程技术大学辽宁工程技术大学测绘学院测绘学院6-3 监监督分类督分类监督监督 分类思想分类思想w 根据已根据已知的样本类别和类别的先验知识，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，其中利确定判别函数和相应的判别准则，其中利用一定数量

21、的已知类别函数中求解待定参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数的过程称之为学习或训练学习或训练，然后将未知，然后将未知类别的样本的观测值代入判别函数，再依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。据判别准则对该样本的所属类别作出判定。遥感图像分类遥感图像分类监督分类监督分类遥感原理与应用遥感原理与应用PDF 文件使用 pdfFactory Pro 试用版本创建 辽宁工程技术大学辽宁工程技术大学测绘学院测绘学院6-3 监监督分类督分类监督监督 分类分类w 训练场地训练场地（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

22、对每个类具有代表性样品的集合。w 训练样本训练样本（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。遥感图像分类遥感图像分类监督分类监督分类遥感原理与应用遥感原理与应用PDF 文件使用 pdfFactory Pro 试用版本创建 辽宁工程技术大学辽宁工程技术大学测绘学院测绘学院6-3 监监督分类督分类判别函数和判别规则判别函数和判别规则w 判别函数判别函数当当各个类别的判别区各个类别的判别区域确定后，用来表示和域确定后，用来表示和鉴别某个特征矢量属于哪个类别的函数。鉴别某个特征矢量属于哪个类别的函数。w 判别规判别规则则判

23、断特征矢量属于某类的依据。判断特征矢量属于某类的依据。遥感图像分类遥感图像分类监督分类监督分类遥感原理与应用遥感原理与应用PDF 文件使用 pdfFactory Pro 试用版本创建 辽宁工程技术大学辽宁工程技术大学测绘学院测绘学院6-3 监监督分类督分类判别函数和判别规则判别函数和判别规则w 常用的两常用的两种判别函数和判别规则：种判别函数和判别规则：概率判别函数和贝叶斯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距离判别函数和判别别规则规则遥感图像分类遥感图像分类监督分类监督分类遥感原理与应用遥感原理与应用PDF 文件使用 pdfFactory Pro 试用版本创建 辽宁工程技术大

24、学辽宁工程技术大学测绘学院测绘学院6-3 监监督分类督分类概率判别函数和贝叶斯判别规则概率判别函数和贝叶斯判别规则w 同类地同类地物在特征空间中形成一个从属于某种概物在特征空间中形成一个从属于某种概率分布的集群。率分布的集群。w 概率概率判别函数：把某特征矢量判别函数：把某特征矢量X落入某类集群的落入某类集群的条件概率当成分类判别函数。条件概率当成分类判别函数。w 贝叶贝叶斯判别规则：把斯判别规则：把X落入某集群的条件概率最落入某集群的条件概率最大的类为大的类为X的类别。贝叶斯判别规则是以错分概的类别。贝叶斯判别规则是以错分概率或风险最小为准则的判别规则。率或风险最小为准则的判别规则。w 根据

25、根据概率判别函数和贝叶斯判别规则来进行的概率判别函数和贝叶斯判别规则来进行的分类通常称为分类通常称为最大似然分类法最大似然分类法。遥感图像分类遥感图像分类监督分类监督分类遥感原理与应用遥感原理与应用PDF 文件使用 pdfFactory Pro 试用版本创建 辽宁工程技术大学辽宁工程技术大学测绘学院测绘学院6-3 监监督分类督分类距离判别函数和判别规则距离判别函数和判别规则w 基本思基本思想想：计算未知矢量计算未知矢量X到有关类别集群之间到有关类别集群之间的距离，哪类距离它最近，该未知矢量就属于的距离，哪类距离它最近，该未知矢量就属于哪类。哪类。w 距离判距离判别规则别规则是按最小距离判别的原

26、则：欧氏欧氏（Euclidean）距离、绝对值距离、马氏）距离、绝对值距离、马氏（Mahalanobis）距离）距离w 基于距离基于距离判别函数判别函数和判别规则，在实践中以此和判别规则，在实践中以此为原理的分类方法称为为原理的分类方法称为最小距离分类法最小距离分类法。遥感图像分类遥感图像分类监督分类监督分类遥感原理与应用遥感原理与应用PDF 文件使用 pdfFactory Pro 试用版本创建 dBdA类别类别A分割线分割线类别类别 X：因为因为距类别距类别 B 的距的距离离dB最小，所最小，所以分到以分到 B 类。类。类别类别B的平均值的平均值波段波段2dC类别类别C波段波段1最小最小距离

27、分类法的原理距离分类法的原理PDF 文件使用 pdfFactory Pro 试用版本创建 辽宁工程技术大学辽宁工程技术大学测绘学院测绘学院6-3 监监督分类督分类平行六平行六(多多)面体法（面体法（parallelepiped/box classifier）w 监督分监督分类法之一类法之一。是在三维（或更多维）特征是在三维（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。（或多面体）中，则归属某一类，否则被拒绝。w 平行六平行六面体，一

28、般以每类均值坐标点为中心，面体，一般以每类均值坐标点为中心，两倍标准差（在每个变量上）为棱长，以使分两倍标准差（在每个变量上）为棱长，以使分类满足要求。类满足要求。遥感图像分类遥感图像分类监督分类监督分类遥感原理与应用遥感原理与应用PDF 文件使用 pdfFactory Pro 试用版本创建 平行六面平行六面体分类法的原理体分类法的原理类别类别 X:因为因为落入城市区落入城市区,所以分所以分到到城城市区类。市区类。PDF 文件使用 pdfFactory Pro 试用版本创建 辽宁工程技术大学辽宁工程技术大学测绘学院测绘学院6-3 监监督分类督分类监督分类过程监督分类过程w 选择选择样区样区：根

29、据已知的样本类别和先验知识；：根据已知的样本类别和先验知识；w 学习学习或训练或训练：利用一定数量的已知类别函数中：利用一定数量的已知类别函数中求解待定参数；求解待定参数；w 确定每确定每一类的一类的判别函数判别函数和相应的和相应的判别准则判别准则；w 计算计算未知类别的样本观测值的在每一类函数未知类别的样本观测值的在每一类函数值；值；w 判别判别：按一定准则对该样本作出判定。：按一定准则对该样本作出判定。遥感图像分类遥感图像分类监督分类监督分类遥感原理与应用遥感原理与应用PDF 文件使用 pdfFactory Pro 试用版本创建 辽宁工程技术大学辽宁工程技术大学测绘学院测绘学院6-3 监监

30、督分类督分类训练样区的选择训练样区的选择w 包含所有包含所有要区分的类别要区分的类别w 准确准确性、代表性和统计性性、代表性和统计性w 训练训练样本数目至少要样本数目至少要n+1个（个（n 为特征空为特征空间的维数）间的维数）遥感图像分类遥感图像分类监督分类监督分类遥感原理与应用遥感原理与应用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 计算每个类别的计算每个类别的M 和和，建立类别的判别函数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根据

31、判别函数逐个像素的分类判别素的分类判别PDF 文件使用 pdfFactory Pro 试用版本创建 分类结果影分类结果影像的像的形成形成PDF 文件使用 pdfFactory Pro 试用版本创建 分类得到的专题图分类得到的专题图PDF 文件使用 pdfFactory Pro 试用版本创建 辽宁工程技术大学辽宁工程技术大学测绘学院测绘学院6-3 监监督分类督分类监督分类的优缺点监督分类的优缺点-优点优点w 根据应根据应用目的和区域，有选择的决定分类类用目的和区域，有选择的决定分类类别，避免出现一些不必要的类别；别，避免出现一些不必要的类别；w 可以控可以控制训练样本的选择；制训练样本的选择；w

32、 可以可以通过检查训练样本来决定训练样本是否被通过检查训练样本来决定训练样本是否被精确分类，从而避免分类中的严重错误；精确分类，从而避免分类中的严重错误；w 避免了避免了非监督分类中对光谱集群的重新归类。非监督分类中对光谱集群的重新归类。遥感图像分类遥感图像分类监督分类监督分类遥感原理与应用遥感原理与应用PDF 文件使用 pdfFactory Pro 试用版本创建 辽宁工程技术大学辽宁工程技术大学测绘学院测绘学院6-3 监监督分类督分类监督分类的优缺点监督分类的优缺点-缺点缺点w 主主观性；观性；w 由于由于图像中间类图像中间类别的别的光谱差异，使得训练光谱差异，使得训练样本没有很好的代表性；

33、样本没有很好的代表性；w 训练训练样本的获取和评估花费较多人力时样本的获取和评估花费较多人力时间；间；w 只能只能识别训练中定义的类识别训练中定义的类别。别。遥感图像分类遥感图像分类监督分类监督分类遥感原理与应用遥感原理与应用PDF 文件使用 pdfFactory Pro 试用版本创建 辽宁工程技术大学辽宁工程技术大学测绘学院测绘学院6-4 非非监督分类监督分类非监督分类非监督分类w 非监督分非监督分类是指人类是指人们事先对分类过程不施加任们事先对分类过程不施加任何的先验知识，而仅凭数据遥感影像地物的何的先验知识，而仅凭数据遥感影像地物的光光谱特征的分布规律谱特征的分布规律，即自然聚类的特性进

34、行，即自然聚类的特性进行“盲盲目目”的分类。其分类的结果只是对不同类别达到的分类。其分类的结果只是对不同类别达到了区分，但并不能确定类别的属性。其类别的了区分，但并不能确定类别的属性。其类别的属性是通过分类结束后目视判读或实地调查确属性是通过分类结束后目视判读或实地调查确定的。非监督分类也称聚类分析。定的。非监督分类也称聚类分析。遥感图像分类遥感图像分类非监督分类非监督分类遥感原理与应用遥感原理与应用PDF 文件使用 pdfFactory Pro 试用版本创建 辽宁工程技术大学辽宁工程技术大学测绘学院测绘学院6-4 非非监督分类监督分类非监督分类非监督分类w 与监督法与监督法的先学的先学习后分

35、类不同，非监督法习后分类不同，非监督法是边学习边分类，通过学习找到相同的类是边学习边分类，通过学习找到相同的类别，然后将该类与其他类区分开，但是非别，然后将该类与其他类区分开，但是非监督法与监督法都是以图像的灰度为基础监督法与监督法都是以图像的灰度为基础的。通过统计计算一些特征参数，如均值、的。通过统计计算一些特征参数，如均值、协方差等进行分类的。所以也有一些共性。协方差等进行分类的。所以也有一些共性。遥感图像分类遥感图像分类非监督分类非监督分类遥感原理与应用遥感原理与应用PDF 文件使用 pdfFactory Pro 试用版本创建 辽宁工程技术大学辽宁工程技术大学测绘学院测绘学院6-4 非非

36、监督分类监督分类非监督分类非监督分类w 非监督分非监督分类的类的主要方法是主要方法是聚类分析聚类分析。w 聚类（聚类（Cluster）是把一组像素按照相似性是把一组像素按照相似性归成若干类别，即归成若干类别，即“物以类聚物以类聚”。w 它的目它的目的是使得属于同一类别的像素之间的是使得属于同一类别的像素之间的距离尽可能的小而不同类别上的像素间的距离尽可能的小而不同类别上的像素间的距离尽可能的大。的距离尽可能的大。遥感图像分类遥感图像分类非监督分类非监督分类遥感原理与应用遥感原理与应用PDF 文件使用 pdfFactory Pro 试用版本创建 ClustersPDF 文件使用 pdfFacto

37、ry Pro 试用版本创建 辽宁工程技术大学辽宁工程技术大学测绘学院测绘学院6-4 非非监督分类监督分类非监督分类非监督分类w 聚类分析（聚类分析（cluster analysis）也叫集也叫集群分析，是依据特征空间中相似性样品集群分析，是依据特征空间中相似性样品集合于一定空间范围而形成集群的原理，确合于一定空间范围而形成集群的原理，确定一种反映个体间内在联系的分类结构定一种反映个体间内在联系的分类结构（谱系图或树状图）。即按照亮度值向量（谱系图或树状图）。即按照亮度值向量或波谱样式在特征空间聚集的情况划分点或波谱样式在特征空间聚集的情况划分点群或类别的分类方法。群或类别的分类方法。遥感图像分

38、类遥感图像分类非监督分类非监督分类遥感原理与应用遥感原理与应用PDF 文件使用 pdfFactory Pro 试用版本创建 辽宁工程技术大学辽宁工程技术大学测绘学院测绘学院遥感图像分类遥感图像分类非监督分类非监督分类6-4 非监督分类非监督分类典型典型 的聚类分析程序的聚类分析程序一个典型的聚类分析程序包括：一个典型的聚类分析程序包括：w 选定选定初始聚类中心初始聚类中心w 用最小距用最小距离原则进行归类离原则进行归类w 检查和检查和修改聚类中心修改聚类中心w 输出分类输出分类结果结果遥感原理与应用遥感原理与应用PDF 文件使用 pdfFactory Pro 试用版本创建 辽宁工程技术大学辽宁

39、工程技术大学测绘学院测绘学院6-4 非非监督分类监督分类典型典型 的聚类分析程序的聚类分析程序选定初始聚类中心选定初始聚类中心w 初始初始聚类中心亦叫聚类中心亦叫“种子（种子（Seed）”，是在程序，是在程序开始时选定几个均值向量，作为假定的聚类中开始时选定几个均值向量，作为假定的聚类中心，并不一定是真正的聚类中心。心，并不一定是真正的聚类中心。w 选选定方法有两种：定方法有两种：（1）按照一定）按照一定的算法的算法由程序本身来产生；由程序本身来产生；（2）由用户根据经验或图像直方图的情况直接）由用户根据经验或图像直方图的情况直接提供均值向量数据。提供均值向量数据。遥感图像分类遥感图像分类非监

40、督分类非监督分类遥感原理与应用遥感原理与应用PDF 文件使用 pdfFactory Pro 试用版本创建 辽宁工程技术大学辽宁工程技术大学测绘学院测绘学院遥感图像分类遥感图像分类非监督分类非监督分类6-4 非非监督分类监督分类典型典型 的聚类分析程序的聚类分析程序用最小距离原则进行归类用最小距离原则进行归类w 选定了聚类中心后，就要计算每个像元到各个中心之间的距离，用最小距离的原则把像元规划到不同的集群或类别。w 在最小距离分类中常用的距离n函数：欧几里德距离：i=1cD c =|x i x i|i=1其中 xi 为聚类中心，n为波段数。遥感原理与应用遥感原理与应用PDF 文件使用 pdfFa

41、ctory Pro 试用版本创建 辽宁工程技术大学辽宁工程技术大学测绘学院测绘学院6-4 非非监督分类监督分类典型典型 的聚类分析程序的聚类分析程序检查和修改聚类中心检查和修改聚类中心w 根据规定的参数来检查前一循回中归类的结果。决定进行再分裂、合并或者取消某些集群。遥感图像分类遥感图像分类非监督分类非监督分类遥感原理与应用遥感原理与应用PDF 文件使用 pdfFactory Pro 试用版本创建 辽宁工程技术大学辽宁工程技术大学测绘学院测绘学院6-4 非非监督分类监督分类典型典型 的聚类分析程序的聚类分析程序检查和修改聚类中心检查和修改聚类中心-再分裂再分裂w 已有的集群数小于参数“预期的集

42、群数”；w 某一类的像元数大于参数“一类中的最大像元数”，或标准差超过了参数“最大标准差”；w 当一个均值的点群或类别的第j个波段的标准差Sj超过了最大标准差时，就分裂为两个新的集群中心。遥感图像分类遥感图像分类非监督分类非监督分类遥感原理与应用遥感原理与应用PDF 文件使用 pdfFactory Pro 试用版本创建 辽宁工程技术大学辽宁工程技术大学测绘学院测绘学院6-4 非非监督分类监督分类典型典型 的聚类分析程序的聚类分析程序检查和修改聚类中心检查和修改聚类中心-合并合并w 把原来已分为两个集群的像元合并到一起，重新计算其中心（均值）。（1）两个集群之间的统计距离小于确定的阈值（最小集群

43、间距）；（2）集群的数目超过了规定的“最大分类数”。遥感图像分类遥感图像分类非监督分类非监督分类遥感原理与应用遥感原理与应用PDF 文件使用 pdfFactory Pro 试用版本创建 辽宁工程技术大学辽宁工程技术大学测绘学院测绘学院6-4 非非监督分类监督分类典型典型 的聚类分析程序的聚类分析程序检查和修改聚类中心检查和修改聚类中心-取消取消w 一集群中心像元数太少，小于参数“一类中最少像元数”时，这一点群被取消，其成员分散到相邻的集群中去。遥感图像分类遥感图像分类非监督分类非监督分类遥感原理与应用遥感原理与应用PDF 文件使用 pdfFactory Pro 试用版本创建 辽宁工程技术大学辽

44、宁工程技术大学测绘学院测绘学院6-4 非非监督分类监督分类典型典型 的聚类分析程序的聚类分析程序输出分类结果输出分类结果w 输出的分类结果取决于具体的数据特征和分析人员的要求。并不是循回次数越多越好。w 一般在达到预先次数，或所有像元已经归入适当地类别，不需要再分裂或合并时，就算完成了。遥感图像分类遥感图像分类非监督分类非监督分类遥感原理与应用遥感原理与应用PDF 文件使用 pdfFactory Pro 试用版本创建 辽宁工程技术大学辽宁工程技术大学测绘学院测绘学院6-4 非非监督分类监督分类非监督分类方法非监督分类方法-K-均值聚类法均值聚类法w K-均值算法的聚类准则是使每一聚类中，均值算

45、法的聚类准则是使每一聚类中，多模式点到该类别的中心的距离的平方和多模式点到该类别的中心的距离的平方和最小。其基本思想是，通过迭代，逐次移最小。其基本思想是，通过迭代，逐次移动各类的中心，直至得到最好的聚类结果动各类的中心，直至得到最好的聚类结果为止。为止。遥感图像分类遥感图像分类非监督分类非监督分类遥感原理与应用遥感原理与应用PDF 文件使用 pdfFactory Pro 试用版本创建 辽宁工程技术大学辽宁工程技术大学测绘学院测绘学院6-4 非非监督分类监督分类非监督分类方法非监督分类方法-K-均值聚类法均值聚类法w 该算法的该算法的结果受到所选聚类中心的数目和结果受到所选聚类中心的数目和其初

46、始位置以及模式分布的几何性质和读其初始位置以及模式分布的几何性质和读入次序等因素的影响，并且在迭代过程中入次序等因素的影响，并且在迭代过程中又没有调整类别数的措施，因此不同的初又没有调整类别数的措施，因此不同的初始分类可能得到不同的结果，这是这种方始分类可能得到不同的结果，这是这种方法的缺点。法的缺点。遥感图像分类遥感图像分类非监督分类非监督分类遥感原理与应用遥感原理与应用PDF 文件使用 pdfFactory Pro 试用版本创建 K均值聚类均值聚类算法算法框图框图PDF 文件使用 pdfFactory Pro 试用版本创建 辽宁工程技术大学辽宁工程技术大学测绘学院测绘学院6-4 非非监督分

47、类监督分类非监督分类方法非监督分类方法-ISODATA 分类法分类法w ISODATA（Iterative Self-OrganizingData Analysis Techniques Algorithm）算）算法也称为迭代自组织数据分析算法。法也称为迭代自组织数据分析算法。遥感图像分类遥感图像分类非监督分类非监督分类遥感原理与应用遥感原理与应用PDF 文件使用 pdfFactory Pro 试用版本创建 辽宁工程技术大学辽宁工程技术大学测绘学院测绘学院6-4 非非监督分类监督分类非监督分类方法非监督分类方法-ISODATA 分类法分类法w 它与它与K均值算法有两点不同均值算法有两点不同第一

48、，它不是每调整一个样本的类别就重第一，它不是每调整一个样本的类别就重新计算一次各类样本的均值，而是在每次把所新计算一次各类样本的均值，而是在每次把所有样本都调整完毕之后才重新计算一次各类样有样本都调整完毕之后才重新计算一次各类样本的均值，前者称为逐个样本修正法，后者称本的均值，前者称为逐个样本修正法，后者称为成批样本修正法；为成批样本修正法；第二，第二，ISODATA算法不仅可以通过调整样算法不仅可以通过调整样本所属类别完成样本的聚类分析，而且可以自本所属类别完成样本的聚类分析，而且可以自动地进行类别的动地进行类别的“合并合并”和和“分裂分裂”，从而得到类，从而得到类数比较合理的聚类结果。数比

49、较合理的聚类结果。遥感图像分类遥感图像分类非监督分类非监督分类遥感原理与应用遥感原理与应用PDF 文件使用 pdfFactory Pro 试用版本创建 辽宁工程技术大学辽宁工程技术大学测绘学院测绘学院6-4 非非监督分类监督分类非监督分类方法非监督分类方法-ISODATA 分类法分类法分类过程分类过程w按照某个原则选择一些初始类聚类中心。w计算像素与初始类别中心的距离，把该像素分配到最近的类别中。w计算并改正重新组合的类别中心。遥感图像分类遥感图像分类非监督分类非监督分类遥感原理与应用遥感原理与应用PDF 文件使用 pdfFactory Pro 试用版本创建 原原始始图图像像PDF 文件使用

50、pdfFactory Pro 试用版本创建 计计算算机机自自动动分分类类PDF 文件使用 pdfFactory Pro 试用版本创建 辽宁工程技术大学辽宁工程技术大学测绘学院测绘学院6-4 非非监督分类监督分类非监督分类方法优缺点非监督分类方法优缺点-优点优点w 不需要不需要预先对所分类别的区域有广泛的了预先对所分类别的区域有广泛的了解，需要用一定的知识来解释得到的集群解，需要用一定的知识来解释得到的集群组；组；w 人为误人为误差的机会减少；差的机会减少；w 量小的类别量小的类别能被区分。能被区分。遥感图像分类遥感图像分类非监督分类非监督分类遥感原理与应用遥感原理与应用PDF 文件使用 pdf