高光譜遙感圖像分類方法
發(fā)布時(shí)間:2023-08-04
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遙感圖像分類算法有很多種,但根據(jù)其分類過(guò)程中有沒有使用數(shù)據(jù)標(biāo)簽將分類方法主要分為有監(jiān)督分類和無(wú)監(jiān)督分類兩種算法。以下對(duì)這兩種算法進(jìn)行了簡(jiǎn)單介紹。
遙感圖像分類算法有很多種,但根據(jù)其分類過(guò)程中有沒有使用數(shù)據(jù)標(biāo)簽將分類方法主要分為有監(jiān)督分類和無(wú)監(jiān)督分類兩種算法。以下對(duì)這兩種算法進(jìn)行了簡(jiǎn)單介紹。
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無(wú)監(jiān)督分類算法
無(wú)監(jiān)督分類算法是沒有先驗(yàn)知識(shí),在分類過(guò)程中直接對(duì)樣本進(jìn)行分類,其優(yōu)點(diǎn)就是實(shí)驗(yàn)結(jié)果受人為干預(yù)的影響較少,并且對(duì)算法的設(shè)計(jì)參數(shù)相對(duì)較少;缺點(diǎn)是當(dāng)異類地物間的差距較少時(shí),分類效果較差。在無(wú)監(jiān)督分類中經(jīng)常被用到的算法有 K-means、ISODATA 聚類等算法。
1.?K-means聚類
?K-mean(K-均值聚類)算法屬于常見的聚類型算法,主要思想是給定初始的 K 值與 K 個(gè)初始類簇中心的情況下,將樣本根據(jù)相似性類聚到 K 個(gè)種類中,并使每個(gè)樣本到其樣本的聚類中心比到其它的聚類中心的歐式距離?。环峙渫戤吅笮枰匦赂鶕?jù)距離計(jì)算來(lái)更新每個(gè)類簇內(nèi)的中心點(diǎn);重復(fù)循環(huán)分配和更新直至每一類簇中所有樣本到中心點(diǎn)的距離變化很小,類簇中心點(diǎn)穩(wěn)定。
2.?ISODATA 算法
ISODATA 算法也是一種實(shí)用性較強(qiáng)的動(dòng)態(tài)聚類方法,該算法是在 K-means 算法的聚類結(jié)果基礎(chǔ)上進(jìn)行了改進(jìn)后得到的效果更好的算法,模型算法中增添了“合并”與“分裂”步驟,并且還可以對(duì)算法中的參數(shù)進(jìn)行控制。當(dāng)聚類結(jié)果中如果存在類簇樣本數(shù)量太小或兩類簇間的距離差距很小就會(huì)將他們合并為一類,如果是某一類中的方差很大就將其分裂成為兩類。ISODATA 算法相比 K-means 算法在分類效果上有了一定的提升,但是算法中參數(shù)設(shè)計(jì)較多且參數(shù)之間相互影響,不易確定。
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有監(jiān)督分類算法
有監(jiān)督分類算法是在對(duì)數(shù)據(jù)分類進(jìn)行前需要預(yù)先對(duì)算法模型進(jìn)行訓(xùn)練,當(dāng)算法模型特征參數(shù)被確定好后再對(duì)測(cè)試樣本分類。其優(yōu)點(diǎn)就是算法模型通過(guò)對(duì)先驗(yàn)知識(shí)的學(xué)習(xí),可以得到較高的分類精確度,訓(xùn)練樣本數(shù)量可以控制;缺點(diǎn)為受人為因素的影響較大,分類精確度的高低在一定程度上受訓(xùn)練樣本數(shù)量設(shè)定的影響。在監(jiān)督算法中經(jīng)常被用于遙感數(shù)據(jù)分類的算法有KNN、決策樹與深度學(xué)習(xí)網(wǎng)絡(luò)等算法。以下為幾種常用算法。
1.?K-近鄰算法(KNN)
K-近鄰是一種分類算法,分類原理為一個(gè)樣本與在空間距離上和它最近的樣本同屬一個(gè)類別的可能性較大,所以該算法在訓(xùn)練樣本中尋找與測(cè)試樣本距離最小的 K 個(gè)樣本數(shù)據(jù),然后統(tǒng)計(jì)這 K 個(gè)樣本的標(biāo)簽,最后預(yù)測(cè)樣本的標(biāo)簽為這 K 個(gè)樣本中發(fā)生頻率最高的標(biāo)簽。 KNN 算法簡(jiǎn)單,操作方便且無(wú)需參數(shù)設(shè)計(jì),但是存在計(jì)算量大、效率低的問(wèn)題,因?yàn)樾枰獙⒚總€(gè)待分類樣本與訓(xùn)練樣本進(jìn)行相似度計(jì)算,且對(duì)訓(xùn)練數(shù)據(jù)的依賴性較大,對(duì)于高維度數(shù)據(jù)容易出現(xiàn)維數(shù)災(zāi)難。
2. 決策樹
決策樹的分類思想和人類逐步分析做決定的過(guò)程很相似,是一種分而治之的決策過(guò)程,屬于機(jī)器學(xué)習(xí)的方法但是在結(jié)構(gòu)上屬于樹狀結(jié)構(gòu)。