遥感科学技术导论总结

    这篇博客的目的主要是对最近所学知识的一个整理,加深一下印象。以下的理解均来自《遥感数字图像分析导论第五版》JohnA,Richards著 谷延锋 陈雨时译

   在图像光谱域变换部分主要阅读了以下几部分内容:

   植被指数

    同一图像中不同光谱波段的比值,可用于减少地形的影响,增强岩石和土壤等光谱反射特征的微妙差异。植被指数就是用红外和可见光的差和的比值,描述了像素中存在多少植被。

    PCA主成分分析

    PCA主成分分析事实上是找到一个新的坐标系去除数据的相关性,减少数据之间的冗余,经过PCA变换后的坐标系的协方差是对角矩阵,对角线上的元素是原始数据的协方差矩阵的特征值,同时也是新坐标系下每一坐标方向的方差。我们可以保留方差较大的几个分量,达到数据压缩的目的。但是PCA变换是旋转变换,不能改进本质上的可分性,原因我想应该是旋转的变换不能改变数据之间的相对距离。

   核主成分分析则可以获得一个更好的主成分变换结果,跟SVM引入核一样,核主成分分析也是利用“核戏法”在主成分变换之前,将数据投射到高维空间,在计算变换后的数据空间的第K个成分时只需要知道“核函数”而不需要知道映射本身的实际形式。

   //K-T变换即缨帽变换是一种特殊的PCA变换,变换后的新坐标是对原始可见光红,红外,绿色光的线性组合,它的变化矩阵是固定的,是一个4*4的矩阵,第一分量是土壤亮度值,第二分量是是绿度,第三分量是黄度,最后一个是噪声

    图像域技术

    这部分主要是分析和修正图像几何特性的方法:

    如平滑和锐化,描述纹理,腐蚀和膨胀。平滑和锐化这两部分的内容在《数字图像处理》的课程里已经重点学习过。

    纹理我理解为物体一种重复的特性,在遥感图像中,草地庄稼和森林都呈现不同的纹理。一种纹理的度量方法是包含在灰度共生矩阵中的熵信息。

    这里涉及到一个问题什么是灰度共生矩阵(GLCM)?灰度共生矩阵指的是图像中两个特定亮度级在选定区域方向上、相距一定距离出现的概率,对于每个选定的距离和方向上都有一个GLCM,如果有L个可能的亮度级,那么GLCM将是L*L个矩阵,方向可以是水平方向,垂直方向和对角线方向,也就是说对特定的距离上会有4个矩阵,距离常作为变量来考察在图像局部或者多区域范围内是否有纹理,不同的方向上计算得的GLCM常常保持独立,以此来分析纹理是否与方向有关。当GLCM中所有元素的概率相等时,熵将最大,图像没有明显的纹理特征,如果概率大多不相等,那么熵值低,纹理明显。

      腐蚀用于减少参差不齐的边缘,腐蚀的规则是判断模板中的像素是否完全在原始对象内部,若不是则将模板中心的像素从对象中移除,膨胀与之相反,它能增加对象的大小并填充孔洞,膨胀的规则是判断模板中像素是否与原始对象有部分重合,若是则将认为模板中心的像素是该对象的一部分开运算是先腐蚀后膨胀的过程,可以消除图像上细小的噪声,并平滑物体的边界。闭运算是先膨胀后腐蚀的过程,可以填充物体内细小的空洞,并平滑物体边界。腐蚀使对象的边界收缩了,所以原始图像减去腐蚀后的图像,可以提取出边界。

    分类技术

    包括监督分类,非监督分类,半监督分类

    聚类是非监督分类方法,在分类之前并没有标记的训练数据。聚类要确定可能的类别,以及每一类的均值,每一个数据点都归属到距离最近的类别中,距离的度量方法有很多,有欧式距离,曼哈顿距离,切比雪夫距离,明式距离,夹角余弦,绝对值距离,我们常用的就是欧式距离,聚类的准则是误差平方和。

   常用的聚类方法是K均值聚类,主要步骤是:

  1. 选择可能的聚类数目K,在多维空间中选择k个点为候选聚类中心
  2. 将每个像素向量x指定到与其最近的均值的候选类中
  3. 将第三步得到的分组中计算一个新的聚类均值集
  4. 如果对于全部的类的均值向量都不再改变,停止迭代,否则回到第二步

    



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