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監(jiān)督與非監(jiān)督分類(lèi)法的異同 常規(guī)的遙感統(tǒng)計(jì)分類(lèi)方法主要是根據(jù)地物光譜的反射特征，基于單個(gè)像元進(jìn)行操作，但由于遙感數(shù)據(jù)一般帶有綜合光譜信息的特點(diǎn)(即一個(gè)像元有時(shí)是地面各類(lèi)地物光譜的總和)，致使計(jì)算機(jī)分類(lèi)面臨著諸多模糊對(duì)象，導(dǎo)致精度降低。為此，人們不斷研究嘗試新的分類(lèi)方法。 圖像分類(lèi)的目的是將圖像中每個(gè)像元根據(jù)其在不同波段的光譜亮度、空間結(jié)構(gòu)特征或者其他信息，按照某種規(guī)則或算法劃分為不同的類(lèi)別(趙英時(shí)．遙感應(yīng)用分析原理與方法)。最簡(jiǎn)單的分類(lèi)是只利用不同波段的光譜亮度值進(jìn)行單像元自動(dòng)分類(lèi)。另一種則不僅考慮像元的光譜亮度值，還利用像元和其周?chē)�像元之間的空間關(guān)系，如圖像紋理、特征大小、形狀、方向性、復(fù)雜l生和結(jié)構(gòu)對(duì)像元進(jìn)行分類(lèi)。因此，它比單純的單像元光譜分類(lèi)復(fù)雜，且計(jì)算量也大。對(duì)于多時(shí)段的圖像，時(shí)間變化引起的光譜及空間特征的變化也是非常有用的信息。 遙感影像分類(lèi)特點(diǎn) 使用工具 計(jì)算機(jī)中ENVI、ERDAS、IMAGINE等軟件 分析單位 每個(gè)像元 分析對(duì)象 在多光譜圖像中，分析影像中不同地物的 1、空間信息（空間結(jié)構(gòu)） 2、光譜信息（光譜亮度） 3、像元與周?chē)�像元空間關(guān)系（圖像紋理、 特 征大小、形狀、方向性、復(fù)雜性和結(jié)構(gòu)） 分類(lèi)過(guò)程 選擇特征，并將特征空間劃分為互不重疊的子空 間，然后將影像中各個(gè)像元?jiǎng)潥w到子空間 去。 輔助層 城市規(guī)劃圖、城市人口密度圖（城市土地利用） 遙感影像分類(lèi)方法 按照利用圖像要素的不同 1.基于圖像灰度值的分類(lèi) 2.基于圖像紋理的分類(lèi) 3. 基于多源信息融合的分類(lèi) 根據(jù)具體應(yīng)用的數(shù)學(xué)方法不同 1. 統(tǒng)計(jì)法(決策分類(lèi)法) 2.語(yǔ)言結(jié)構(gòu)法(句法方法) 3. 模糊法 4. 神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)法 根據(jù)是否已知訓(xùn)練樣本的分類(lèi)數(shù)據(jù) 1.監(jiān)督分類(lèi) （人工參與程度） 2.非監(jiān)督分類(lèi) 又稱(chēng)訓(xùn)練分類(lèi)法，即用被確認(rèn)類(lèi)別的樣本像元去識(shí)別其他未知類(lèi)別像元的過(guò)程. 也稱(chēng)為聚類(lèi)分析或點(diǎn)群分析。即在多光譜圖像中搜尋、定義其自然相似光譜集群組的過(guò)程。 監(jiān)督分類(lèi)與非監(jiān)督分類(lèi)的比較 原理 假定訓(xùn)練樣本數(shù)據(jù)在光譜空間的分布是服從高斯正態(tài)分布規(guī)律，然后通過(guò)計(jì)算標(biāo)本(像元)屬于各組(類(lèi))的概率，將標(biāo)本歸屬于概率最大的一組．用最大似然法分類(lèi)。 過(guò)程 1、確定訓(xùn)練樣本，計(jì)算各類(lèi)統(tǒng)計(jì)特征值，建立分類(lèi)判別函數(shù)2、逐點(diǎn)掃描影像各像元，帶入函數(shù)，求出其屬于各類(lèi)的概率，將待判斷像元?dú)w屬于判別函數(shù)概率最大的一組 優(yōu)點(diǎn) 錯(cuò)誤最小精度高，通過(guò)協(xié)方差矩陣考慮了類(lèi)型內(nèi)部的變化對(duì)符合正態(tài)分布的樣本／聚類(lèi)組而言，是監(jiān)督分類(lèi)中較準(zhǔn)確的分類(lèi)器，因?yàn)榭紤]的因素較多。 缺點(diǎn) 人工采樣方法工作量大，效率低，人為誤差干擾當(dāng)輸入波段增加時(shí)，計(jì)算時(shí)間相應(yīng)增加 原理 各像元點(diǎn)劃歸到距離它最近的類(lèi)別中心所在的類(lèi)。 過(guò)程 ① 確定地區(qū)和波段，配準(zhǔn)備分量；② 選擇 訓(xùn)練區(qū)；③ 根據(jù)各訓(xùn)練區(qū)圖像數(shù)據(jù)，計(jì)算M ；④ 將訓(xùn)練區(qū)外圖像像元逐類(lèi)代入上式，按判別規(guī)則比較大小，得到類(lèi)別；⑤ 產(chǎn)生分類(lèi)圖像；⑥ 檢驗(yàn)結(jié)果，如果錯(cuò)誤較多需要重新訓(xùn)練區(qū)；⑦ 輸出專(zhuān)題圖像． 優(yōu)點(diǎn) 不存在不分類(lèi)的像素；計(jì)算量小；只用均值一個(gè)參數(shù)，就避免了在樣本數(shù)較少的情況下，協(xié)方差矩陣計(jì)算不準(zhǔn)確而引起的誤差。 缺點(diǎn) 分類(lèi)精度不高，沒(méi)有考慮到類(lèi)型的變化性，可能誤分對(duì)于內(nèi)部變化較小的類(lèi)型如水體，就可能分類(lèi)象素過(guò)多，即把本不屬于這類(lèi)的象素歸入這類(lèi). 過(guò)程 ①確定需要分類(lèi)的地區(qū)和使用的波段和特征分類(lèi)數(shù)，檢查所用各波段或特征分量是否相互已經(jīng)位置配準(zhǔn)：② 根據(jù)已掌握的典型地區(qū)的地面情況，在圖像上選擇訓(xùn)練區(qū)；③ 計(jì)算圖像的協(xié)方差矩陣；根據(jù)選出的各類(lèi)訓(xùn)練區(qū)的圖像數(shù)據(jù)，計(jì)算各類(lèi)均值，確定分類(lèi)半徑；④ 分類(lèi)，將訓(xùn)練區(qū)以外的圖像像元逐個(gè)逐類(lèi)地代入公式，對(duì)于每個(gè)像元，分幾類(lèi)就計(jì)算幾次，最后比較所得馬氏距離的大小，選擇最大值得出類(lèi)別；⑤ 產(chǎn)生分類(lèi)圖，給每一類(lèi)別規(guī)定一個(gè)值。 優(yōu)點(diǎn) 考慮到類(lèi)型的內(nèi)部變化；在必須考慮統(tǒng) 汁指標(biāo)的場(chǎng)合，比最小距離法更有用． 缺點(diǎn) 在協(xié)方差矩陣中使用較大的值易于導(dǎo)致對(duì)模板(Signature)過(guò)渡分類(lèi) 原理 求通過(guò)選取訓(xùn)練區(qū)，詳細(xì)了解分類(lèi)類(lèi)別(總體)的特征，并以較高的精度設(shè)定每個(gè)分類(lèi)類(lèi)別的光譜特征上限值和下限值（確定分割點(diǎn)），以便構(gòu)成特征子空間，．如落入某個(gè)特征子空間中，則屬于該類(lèi)，．對(duì)于一個(gè)未知類(lèi)別的像素來(lái)說(shuō)，如落人所有特征子空問(wèn)中，則屬于未知類(lèi)型 優(yōu)點(diǎn) 快捷簡(jiǎn)單，因?yàn)閷?duì)每一個(gè)模板的每一波段與數(shù)據(jù)文件值進(jìn)行對(duì)比的上下限都是常量，，節(jié)省了處理時(shí)間 缺點(diǎn) 由于平行六面體有“角”，因此象素在光譜意義上與模板的平均值相差很遠(yuǎn)時(shí)也被分類(lèi) 原理 它從樣本平均迭代來(lái)確定聚類(lèi)的中心，在每一次迭代時(shí)，在不改變類(lèi)別數(shù)目的前提下改變分類(lèi)。然后將樣本平均矢量之差小于某一指定閾值的類(lèi)別對(duì)合并起來(lái)，或根據(jù)樣本協(xié)方差矩陣來(lái)決定其分裂與否。 主要環(huán)節(jié) 聚類(lèi)、集群分裂和集群合并 分類(lèi)過(guò)程 ①初始隨機(jī)的選擇中心Cmax；②計(jì)算其他像元離這些中心的距離，按照最小距離規(guī)則劃分到其對(duì)應(yīng)的集群中 ③重新計(jì)算每個(gè)集群的均值，按照前面定義的參數(shù)合并或分開(kāi)集群組； ④重復(fù)②和③ ，直到達(dá)到最大不變像元百分比，或者最長(zhǎng)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)間。 優(yōu)點(diǎn) 聚類(lèi)過(guò)程不會(huì)在空間上偏向數(shù)據(jù)文件的最頂或最底下的象素 缺點(diǎn) 費(fèi)時(shí) 動(dòng)態(tài)聚類(lèi)法 假設(shè) 假定被用來(lái)表示樣本空間的聚類(lèi)中心的個(gè)數(shù)是預(yù)先知道的。 優(yōu)點(diǎn) 通過(guò)最小空間距離達(dá)到均衡狀態(tài)，缺點(diǎn)是不能自動(dòng)確定聚類(lèi)數(shù) 遙感影像的監(jiān)督分類(lèi)與非監(jiān)督分類(lèi)的理論、分類(lèi)過(guò)程以及具體方法都不相同，在分類(lèi)思路上有著本質(zhì)的差別。而且由于同物異譜和同譜異物現(xiàn)象的存在，用單一的分類(lèi)方法對(duì)影像進(jìn)行分類(lèi)其精確度往往不能滿(mǎn)足應(yīng)用目的要求。因此，在影像分類(lèi)中，這兩種方法并不能夠完全割裂開(kāi)來(lái)，具體選擇哪種方法取決于圖像的特征、應(yīng)用要求和所利用的計(jì)算機(jī)軟硬件環(huán)境，根據(jù)實(shí)際的需要，合理科學(xué)靈活的運(yùn)用這兩種方法，必要的時(shí)可混合使用兩種方法，使影像分類(lèi)達(dá)到預(yù)期的目的。 總結(jié) 監(jiān)督分類(lèi)和非監(jiān)督分類(lèi)的根本區(qū)別點(diǎn)在于是否利用訓(xùn)練區(qū)來(lái)獲取鮮艷的類(lèi)別知識(shí)，監(jiān)督分類(lèi)根據(jù)訓(xùn)練區(qū)提供的樣本選擇特征參數(shù)，建立判別函數(shù)，對(duì)待分類(lèi)點(diǎn)進(jìn)行分類(lèi)。也可以說(shuō)，選擇好好區(qū)是監(jiān)督分類(lèi)的關(guān)鍵。 相比而言，非監(jiān)督分類(lèi)不需要更多的先驗(yàn)知識(shí)，它根據(jù)地物光譜統(tǒng)計(jì)特性進(jìn)行分類(lèi)。因此，非監(jiān)督分類(lèi)方法簡(jiǎn)單，且具有一定的分類(lèi)精度。sYE紅軟基地

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