监督分类是在图像中选择有代表性的区域作为训练区,由训练区得到各个类别的统计数据,由此建立判别函数,对整个图像进行分类。
1.判别函数 (1)距离判别函数 欧氏距离:
绝对值距离(出租车距离):
明斯基距离: 欧氏距离和绝对距离可统一表示为:
问题:1.与特征参数的量纲有关;2.没有考虑特征参数间的相关性。 马氏距离(Mahalanobis):
(2)最大似然法判别函数
建立在贝叶斯准则基础上分类错误概率最小的一种非线性判别函数。
最大似然判别规则:假设训练区光谱特征服从正态分布,计算每个像元属于每一类的概率gi(x),找出gi(x)最大者,将该像元归为概率最大的这一类。判别函数:gi(x)=p(wi/x)。根据贝叶斯公式: gi(x)=p(wi/x)= p(x / wi)p(wi)/p(x),p(wi/x)为x 属于wi 的概率,也称后验概率;p(x
/ wi)为似然概率,表示在wi这一类中出现像元X的概率, p(X)为变量x与类别无关情况下的出现概率。p(wi)为各类别的先验概率。其中:P(X/ i ): X属于i类的概率;N为参加分类的特征数(波段数);Mi为均值向量,i为类别i的协方差矩阵;ni是类i的像元数目;j为像元标号;T矩阵的转置。 注意:
(1)各类别的训练数据至少要为特征维数的2到3倍以上,这样才能测定具有较高精度的均值及方差、协方差;如果2个以上的波段相关性强,则方差协方差矩阵的逆矩阵可能不存在,或非常不稳定,在训练样本几乎都取相同值的均质性数据组时,也会出现这种情况。此时,最好采用主成分变换,把维数压缩成仅剩下相互独立的波段,然后再求方差协方差矩阵。
(2)当各类别的方差、协方差矩阵相等时,归属概率变为线形判别函数;如果类别的先验概率也相同,此时是根据欧氏距离建立的线性判别函数,特别当协方差矩阵取为单位矩阵时,最大似然判别函数退化为采用欧氏距离建立的最小距离判别法。
2.训练区的选择 (1)具有典型性和代表性 (2)所有图件时间和空间上一致性
3.最小距离分类 一种相对简化了的分类方法。前提是假设图象中各类地物光谱信息呈多元正态分布。假设N维空间存在M个类别,某一像元距哪类距离最小,则判归该类。通过训练样本事先确定类别数、类别中心,然后进行分类。分类的精度取决与训练样本的准确与否。

4.线性判别分类 在多波段遥感数据形成的多维特征空间里,通过降维方法简化分类过程,并且通过投影变换把多维空间不易区分的目标转到低维空间,然后应用投影排序区分它们,从而提高可分性。用训练区像元数据通过解线性方程组方法计算出判别函数。

5.平行多面体分类
使用简单的分类规则进行多光谱遥感图像的分类。决策线在n维光谱空间中是一个平行的管道,管道的直径根据距离平均值的标准差确定,如果某个像元落在某一类的平行管道的阈值范围内,则划分到该类别中;如果落在多个类中,则将这个像元划分到最后匹配的类别;落不到任何管道中,则标识为未分类像元。输入参数 Max stdev from the mean是距离平均值多少个标准差。

6.最大似然分类

7.分类精度检验 (1)采样方法
简单随机采样;分层采样;聚点或集群采样 (2)误差矩阵与精度指标 通过检验区,建立分类混淆矩阵。
用户精度:从分类结果中任取一个随机样本,其所具有的类型与地面实际类型相同的条件概率。(错分误差)
生产者精度(制图精度):相对于地面获得的实际资料中的任意一个随机样本,分类图上同一地点的分类结果与其相一致的条件概率。(漏分误差)


(3)Kappa系数 Kappa
Coefficient:The Kappa
coefficient expresses the proportionate reduction in error generated by a
classification process compared with the error of a completely random
classification. For example, a value of 0.82 implies that the classification
process is avoiding 82 percent of the errors that a completely random
classification generates ( Congalton, 1991).
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