混合像元分解
混合像元分解算法的比较和改进
混合像元分解算法的比较和改进混合像元分解是一种图像处理算法，通过将一幅图像分解为几个基本的图像元素，然后再通过重新组合这些元素来实现图像处理。
混合像元分解算法在计算机视觉、图像识别等领域有广泛的应用。
本文将对混合像元分解算法进行比较和改进。
首先，我们将比较几种常用的混合像元分解算法，包括：均值漂移算法、Meanshift算法、K-Means算法以及高斯混合模型算法。
均值漂移算法是一种基于颜色直方图的算法，通过不断迭代寻找局部最大概率密度点来进行图像分割。
这种方法具有较好的抗噪声能力，但在处理大规模数据时，计算复杂度较高。
Meanshift算法是一种非参数化的聚类算法，通过估计图像颜色分布中心并将其与原始图像进行对比，来实现图像分割。
这种方法在处理复杂图像时，往往需要较长的收敛时间。
K-Means算法是一种基于聚类分析的算法，通过将图像像素点划分为不同的簇来实现分割。
这种方法的计算速度较快，但在处理高维数据时，由于存在样本划分不均衡的问题，容易导致结果不稳定。
高斯混合模型算法是一种概率模型，通过对图像像素点进行统计建模，进而进行分割。
这种方法在处理复杂图像时效果较好，但计算复杂度较高。
在比较了以上几种常用的混合像素分解算法后，我们可以发现它们各自具有一定的优势和不足之处。
为了改进这些算法，我们可以考虑以下几个方面：1. 改进聚类算法：针对K-Means算法存在的问题，可以考虑使用基于密度的聚类算法，如DBSCAN。
该算法不需要预先指定簇的数目，可以有效地解决样本划分不均衡的问题。
2.引入上下文信息：在图像分割过程中，通过引入上下文信息，如空间信息、纹理信息等，可以提高图像分割的准确性。
例如，可以将像素点与其周围像素点之间的关系纳入考虑，以更好地描述图像的结构特征。
3.结合深度学习方法：深度学习在图像处理任务中已经取得了重要的突破，可以将其应用于混合像素分解算法中。
通过使用深度神经网络来学习图像的特征表示，可以提高图像分割的性能。
混合像元分解法操作步骤
混合像元分解法操作步骤1.数据准备-获取多光谱图像数据，可以使用航空或卫星遥感数据。
- 准备高分辨率的真实地物标记（Ground Truth），用于评估分解结果的准确性。
2.选择变量-选择用于混合像元分解的变量，一般是多光谱图像的波段数据。
-可以利用统计学方法、专家知识或试错法来选择最适合的变量。
3.确定光谱参考-选择用于确定混合像元分解的光谱参考数据。
-光谱参考可以是单一的像素或像元组合。
-光谱参考应该具有代表性，并且包含不同地物的特征光谱。
4.混合像元分解-使用混合像元分解模型来计算每个像素的混合成分比例。
-混合像元分解模型通常假设图像中的每个像素是由多个地物的混合成分组成，并输出每个地物的比例。
- 常用的混合像元分解模型包括Spectral Mixture Analysis（SMA）和Linear Spectral Mixture Analysis（LSMA）等。
5.分解结果评估-使用真实地物标记来评估混合像元分解的准确性。
-可以使用混合像元分解的结果与真实地物标记进行对比，计算混淆矩阵或其他评估指标。
-可以根据评估结果来调整或优化混合像元分解模型的参数。
6.结果解释-根据混合像元分解得到的地物比例，进行图像分类、植被指数计算等应用。
-可以通过阈值或其他分类方法将分解得到的比例转化为具体的地物类别。
-可以根据混合像元分解的结果进行地物变化检测、遥感图像解译等分析。
7.结果可视化-可以使用各种图像处理软件将混合像元分解的结果可视化。
-可以使用颜色编码、图形绘制等方法将混合像元分解的结果与原始图像进行对比。
-可以生成分类图像或指数图像等用于进一步分析或展示的结果。
总之，混合像元分解法是一种通过对多光谱图像像素进行分解来获取地物混合成分比例的方法。
它具有广泛的应用前景，并可以通过合理的参数选择和模型优化来提高分解结果的精度和准确性。
python 混合像元分解方法 -回复
python 混合像元分解方法-回复什么是混合像元分解方法？混合像元分解方法（Mixture Pixel Decomposition）是一种用于解析遥感图像中复杂地物的探测和提取的技术。
遥感图像包含了不同地物的混合像元，即一个像素内存在多种地物的信号。
混合像元分解方法可以将混合像元分离为不同的地物成分，从而获得每个地物的光谱信息，进一步实现对地物进行分类和定量分析。
混合像元分解方法的原理混合像元分解方法通过数学模型对混合像元进行分解，其中最常用的数学模型是线性模型。
假设一个像元包含K 个地物成分，那么混合像元可以表示为K 个地物的线性组合。
即：I = ∑( f * ρ)其中，I 是观测到的混合像元，f 是混合像元中每个地物的系数，表示该地物在混合像元中的比例，ρ是对应地物的光谱响应曲线。
通过对I 进行解析，可以求解出每个地物的成分系数f。
常见的混合像元分解方法1. N-FINDR：N-FINDR 法（Normalized Maximum Likelihood Feature Discrimination）是一种经典的混合像元分解方法。
它通过最大似然估计寻找最优的像元组合，将混合像元分解为基础地物。
N-FINDR 法常用于无监督的遥感图像分类。
2. SISMA：SISMA 法（Spectral Information Subtraction Maximum Likelihood Algorithm）是一种监督的混合像元分解方法。
它引入了监督样本，通过最大似然估计计算每个地物的成分系数。
SISMA 法可以有效地提高分类精度和抑制混合像元效应。
3. VCA：VCA 法（Vertex Component Analysis）是一种基于顶点的混合像元分解方法。
它通过在N 混合像元图中选择顶点，进行解析，找到与顶点最接近的纯地物光谱，从而实现混合像元的分解。
VCA 法适用于对大尺度遥感图像进行定量分析。
混合像元分解方法的应用混合像元分解方法广泛应用于遥感图像解析、地物分类、环境监测等领域。
混合像元分解研究综述——端元内光谱差异问题
混合像元分解研究综述——端元内光谱差异问题或叫做端元变异，端元不稳定(Endmember variation)。
一般的混合像元分解算法假设相同地物都有相同的光谱特征，因而对整幅图像采用相同的端元光谱。
但由于同物异谱现象的存在，端元的光谱并非恒定的值，这就是端元内光谱差异现象。
这种现象的存在常常会导致分解结果的误差。
目前，解决该问题的方法可以分为四类：(1) 多端元方法多端元方法指对每一类地物选取多个端元光谱参与混合像元分解。
其中最典型的方法是由Roberts等(1998)[49]提出的MESMA(Multiple Endmember Spectral Mixture Analysis)方法。
该方法首先为每类地物选取多条光谱，并以此生成多个端元组合（每个端元组合由不同地物中的某一条光谱组成），接着对每个像元寻找最小二乘法误差最小的端元组合，进而求出每个像元的端元比例。
该方法在很多研究中被证实是十分有效的[50-54]。
Bateson等(2000)[55]提出了一种端元束的方法，该方法对每类地物生成端元束（一个端元束由许多同一类地物的光谱组成），将所有端元束的光谱作为端元进行混合像元分解。
因为端元数目超过光谱波段数，方程组欠定，所以只能求解出每一类地物（也就是一个端元束内所有光谱的比例之和）的最小值和最大值，再对其作平均得到每类地物的比例。
该方法的优点在于可以得到每类地物比例的误差范围。
多端元方法机制明确，但计算复杂，耗时过长。
(2) 光谱变换在很多情况下，同类地物的光谱的差别来自绝对值的变化，而光谱形状是相似的。
因此通过对光谱进行一定的变换可以减少端元的光谱差异。
Wu（2003）[56]提出将光谱除以各个波段的均值，再作混合像元分解，并应用于城市监测；Garcia-Haro等（2005）[57]将光谱作标准化后再作混合像元分解；Asner等(2003)[58]将光谱作微分后再作混合像元分解。
Juan Pablo Guerschman等(2009)[59]利用原始光谱计算出归一化差分植被指数（Normalized Difference VegetationIndex, NDVI）和纤维素吸收指数（Cellulose Absorption Index，CAI），假设两个指数也满足线性混合模型，利用两个指数求得光合植被、非光合植被及裸土的比例。
混合像元分解提取植被
混合像元分解提取植被
混合像元分解是一种常用的遥感图像处理方法，它可以将遥感图像中的每个像元分解为不同的成分，从而提取出图像中的各种信息。
其中，植被是遥感图像中常见的一种成分，因此混合像元分解可以被用来提取植被信息。
混合像元分解的基本原理是将遥感图像中的每个像元分解为不同的成分，这些成分包括植被、土壤、水体等。
其中，植被成分可以通过NDVI指数来计算得到。
NDVI指数是一种反映植被覆盖度的指数，它的计算公式为：
NDVI = (NIR - RED) / (NIR + RED)
其中，NIR代表近红外波段的反射率，RED代表红色波段的反射率。
通过计算NDVI指数，可以得到遥感图像中每个像元的植被覆盖度。
除了NDVI指数，混合像元分解还可以使用其他的方法来提取植被信息。
例如，基于像元的分类方法可以将遥感图像中的每个像元分为不同的类别，其中包括植被、土壤、水体等。
通过对每个类别进行统计分析，可以得到遥感图像中植被的分布情况。
混合像元分解可以被广泛应用于植被监测、土地利用、环境保护等领域。
例如，在植被监测中，可以通过混合像元分解来提取植被信息，从而得到植被的分布情况、生长状态等信息。
在土地利用中，可以通过混合像元分解来分析土地利用类型的分布情况，从而为土
地规划和管理提供参考。
在环境保护中，可以通过混合像元分解来监测水体和土壤的污染情况，从而及时采取措施进行治理。
混合像元分解是一种非常有用的遥感图像处理方法，可以被用来提取植被信息以及其他各种信息。
在实际应用中，需要根据具体的需求选择合适的方法和参数，以得到准确的结果。
04 混合像元分解截取
混合光谱
光谱混合模型
光谱混合模型的数学表达式
假设：在一个给定的场景里，地表由少数的几种地物（端元）组成， 并且这些地物具有相对稳定的光谱特征，那么，遥感图像像元的反 射率可以表示为端元光谱和它们的面积百分比（丰度）的函数：
S f (x1 , x 2 ,..., x n , f1 , f 2 ,..., f n ) subject to: fi 1, fi 0, i 1,..., n
Y (y1 , y 2 ,..., y n ) G ( g1 , g 2 ,..., g n )T
29 混合像元分解新探索
上述最优化问题可以写为 T minimize 1- YG y S
subject to:
i
i
gi
1, gi 0, i 1,...n
由于 yS 1，YG 1 有
D S, XF PXFj (ln PXFj ln PSj ) PSj (ln PSj ln PXFj )
j 1 i 1
b
b
其中PXFj ( XF ) j / ( XF ) j , PSj S j / S j
j 1 i 1
b
b
混合像元分解新探索
由于光照、地形、阴影、大气等的影响，地物组分
BSMA (Song,2005)、MDA (Ju,2003)
19
端元内光谱差异问题
MESMA
Fraction image showing NPV(nophotosyntheticvegetation), GV(green vegetation) and soil fractions as red, green, and blue, respectively.
高光谱遥感影像混合像元分解
04
混合像元分解实验与分析
实验数据介绍
数据来源
01
实验数据来自中国的某高光谱遥感卫星，覆盖了多个地区和不
同的土地利用类型。
数据特点
02
数据具有高光谱分辨率，包含了数百个波段，能够提供丰富的
地物光谱信息。
数据预处理
03
为了提高混合像元分解的精度，需要进行数据预处理，包括辐
射定标、大气校正、几何校正等。
端元数量与分解精度
实验结果表明，随着端元数量的增加，混合像元分解的精度逐渐提高。但端元数量过多会导致解的不稳定，因此需要 选择合适的端元数量。
不同土地利用类型的识别
通过混合像元分解，可以有效地识别不同类型的土地利用，如植被、水体、城市等。这为土地利用变化监测、生态保 护等方面提供了有力支持。
比较不同方法的结果
混合像元分解的必要性
为了更准确地提取地物信息，提高遥感应用的效果，对高光谱遥感影像进行混合像元分解是必要的。通过混合像 元分解，可以将一个混合像元分解成若干个纯像元的线性组合，从而更准确地表达地物的光谱特征。
混合像元分解研究现状
早期研究方法
早期的研究主要采用端元提取和丰度反 演的方法进行混合像元分解。端元提取 的方法主要基于空间和光谱的统计分析 ，从高光谱数据中提取出纯像元；丰度 反演的方法则是基于线性混合模型，通 过优化算法反演出各纯像元的丰度。
VS
近期研究方法
近年来，随着深度学习技术的发展，越来 越多的研究开始采用深度学习的方法进行 混合像元分解。深度学习方法能够自动地 学习和提取高光谱数据中的复杂结构和特 征，从而更准确地分解混合像元。目前， 常见的深度学习方法包括卷积神经网络 （CNN）、生成对抗网络（GAN）等。
混合像元分解笔记
光谱混合分析（SMA）1.光谱分析法：利用光谱学的原理和实验方法以确定物质的结构和化学成分的分析方法。
特点：（1）分析速度较快（2）操作简便（3）不需要纯样品（4）可同时测定多种元素或化合物，省去复杂的分离操作（5）选择性好。
可测定化学性质相近的元素和化合物（6）灵敏度高（7）样品损坏少探随着新技术的采用，定量分析的线性范围变宽，使高低含量不同的元素可以同时测定，还可以进行微区分析。
局限性：光谱定量分析建立在相对比较的基础上，必须有一套标准样品的组成和结构状态应与被分析的样品一致。
2•高光谱遥感：指利用很多很窄的电磁波波段获得观测目标的相关信息。
（即高光谱分辨率）特点：波段数目多，波段宽度窄，波段分布连续，光谱分辨率高，图谱合一。
f 地物识别、分类具有优势，适用于混合像元分析。
高光谱遥感影像分析f 集中于对光谱维信息的提取和定量分析。
（1）影像立方体X, Y:普通影像的长和宽乙由波长长短顺序叠加形成的。
（上短下长）图：单个像元沿Z轴的不同亮度值形成了一条连续的光谱曲线波(X 长，Y亮度)f描述每个像元所代表的地物光谱特征。
(2)光谱数据库：自然条件下，仪器实测的各种地物光谱数据。
人为控制下，测得的矿物，植物矿片等光谱数据。
每条光谱记录都对应有其测量的仪器，气象条件，周围环境等详细信息。
(3)光谱匹配：将地物光谱与实验室测量的参考光谱进行匹配，或将地物光谱与参考光谱数据库进行比较，求得它们之间的相似性或差异性，以达到识别地物的目的。
3.混合光谱分析纯像元：仅包含一种土地覆盖类型。
记录的是该土地覆盖类型的光谱响应特征或光谱信号。
混合像元：包含不止一种土地覆盖类型。
记录的是不同土地覆盖类型光谱响应特征的综合。
(1)线性混合：指传感器无法分辨的多种小地物光谱的线性合成。
只要这些不同小地块的光谱能互不干扰地到达传感器，就可用线性方法通过像元亮度值估算不同地块比例f (各地块分布紧密的区域) 包括：物理学描述，代数学描述，几何学描述。
混合像元分解
混合像元分解
混合像元分解（MixedPixelDecomposition，MPD）是一种不需要任何理论假设的半监督算法，用于自动地从复杂的观测图像中分解出多个不同的像元组。
MPD是计算机视觉和图像处理领域的一个关键技术，它支持多种现代视觉任务，包括目标检测、跟踪、语义分割、深度学习等。
MPD技术应用于图像处理，首先要建立一个模型，该模型由不同的像元组成，比如彩色图像的RGB通道，使用MPD技术，可以将彩色图像分解成RGB三个通道，也可以分解成更多的像元，比如灰度、噪声、亮度、颜色等像元。
使用MPD技术可以方便地处理复杂的图像，将它们分解成可操作的不同像元集。
MPD技术采用半监督学习方法，把原始图像分解成不同的像元，可以是灰度、噪声、亮度、颜色等像元，这样就可以很容易地提取，保存和操作不同的像元，MPD技术的优点是不需要任何理论假设，只要输入输入完整的图像，就可以得到准确的结果。
MPD技术的基本流程是：输入原始图像，通过全局优化算法，得到混合像元，然后使用机器学习模型，学习每个混合像元的结构，最终得到像元分解的结果。
MPD技术的应用非常广泛，可以应用在图像分类和识别、目标检测、图像处理领域，深度学习、自然语言处理等领域。
比如在目标检测任务中，可以使用MPD技术训练的模型来识别目标物体或背景中的特征；在图像处理领域，可以用MPD技术来分离图像中的不同像元，
从而得到更高质量的图像；在深度学习和自然语言处理领域，MPD技术也可以用来提取文本特征和语义信息。
总之，MPD是一种非常有用的技术，可以应用于图像处理、目标检测、深度学习、自然语言处理等领域，可以有效处理复杂的图像信息，提取出单像素或多像素的信息，以及文本特征和语义信息等，为图像分析和处理提供了可靠的基础。
常见混合像元分解方法简介[技巧]
![常见混合像元分解方法简介[技巧]](https://img.taocdn.com/s3/m/65021f55e418964bcf84b9d528ea81c758f52ea9.png)
常见混合像元分解方法(2011-04-20 20:35:42)转载▼标签：分类：遥感技术混合像元亚像元分解方法线性波谱分离教育常见的混合像元分解方法，主要包括线性波谱分离(Liner Spectrl Unmixing )、匹配滤波(MF )、混合调谐匹配滤波(MTMF）、最小能量约束(CEM）、自适应一致估计（CE）、正交子空间投影(OSP)等。
0000下面分别对几种分类方法原理一一说明。
0000(1)线性波段预测(Liner Bnd Prediction)0000线性波段预测法（LS-Fit）使用一个最小方框（lest squres）拟合技术来进行线性波段预测，它可以用于在数据集中找出异常波谱响应区。
LS-Fit先计算出输入数据的协方差，用它对所选的波段进行预测模拟，预测值作为预测波段线性组的一个增加值。
还计算实际波段和模拟波段之间的残差，并输出为一幅图像，残差大的像元（无论正负）表示出现了不可预测的特征（比如一个吸收波段）。
0000(2)线性波谱分离(Liner Spectrl Unmixing )0000Liner Spectrl Unmixing可以根据物质的波谱特征，获取多光谱或高光谱图像中物质的丰度信息，即混合像元分解过程。
假设图像中每个像元的反射率为像元中每种物质的反射率或者端元波谱的线性组合。
例如：像元中的25%为物质，25%为物质B，50%为物质C，则该像元的波谱就是三种物质波谱的一个加权平均值，等于0.25+0.25B+0.5C，线性波谱分离解决了像元中每个端元波谱的权重问题。
0000线性波谱分离结果是一系列端元波谱的灰度图像（丰度图像），图像的像元值表示端元波谱在这个像元波谱中占的比重。
比如端元波谱的丰度图像中一个像元值为0.45，则表示这个像元中端元波谱占了45%。
丰度图像中也可能出现负值和大于1的值，这可能是选择的端元波谱没有明显的特征，或者在分析中缺少一种或者多种端元波谱。
常见混合像元分解方法
常见混合像元分解方法混合像元分解方法是一种将多源遥感数据中的混合像元拆解成纯净的地物或覆盖类型的方法。
这种方法在遥感影像解译、土地利用/覆盖分类、环境遥感监测等领域具有广泛的应用。
下面将介绍一些常见的混合像元分解方法。
1. 直接解混模型（Direct Unmixing Model）：这是最简单的混合像元分解方法，基于像元的混合像元可以表示为纯净地物的线性组合。
通过线性代数的方法，可以求解出混合比例和纯净地物的光谱特征。
然而，这种方法假设地物的光谱特征是线性可加性的，忽略了光谱混合、非线性效应等因素。
2. 混合参数遥感解译（Mixed Pixel Based Classification）：这种方法是通过将混合像元分解成不同地物类型的纯净像元，然后利用单纯像元的光谱特征进行分类。
常见的做法是选择一个纯净地物的光谱特征作为模板，并利用相似性度量方法（如最小二乘法）将混合像元分解成若干训练样本，然后使用分类算法进行分类。
这种方法适用于光谱混合较小、类别纯度较高的情况。
3. 物理模型解混（Physical Model Based Unmixing）：这是一种基于物质反射特性的混合像元分解方法。
它基于物理模型，将混合像元的反射率建模为纯净地物的反射率和大气效应的线性组合。
通过迭代求解，可以得到混合像元的反射率、大气效应和混合比例。
这种方法能够处理光谱混合、非线性效应等问题，但对数据的大气校正要求较高。
4. 线性光谱混合分析（Linear Spectral Mixture Analysis）：这种方法是在直接解混模型基础上引入非负约束，使得混合比例和纯净地物光谱反射率均呈非负值。
通过最小二乘法等方法，可以求解出混合像元的混合比例和纯净地物光谱反射率。
线性光谱混合分析方法在处理光谱混合问题上比较稳健，但对光谱反射率的非负性要求较高。
5. 稀疏解混分析（Sparse Unmixing Analysis）：这种方法假设混合像元是由少量纯净地物组成的，并通过稀疏表示方法来实现解混。
混合像元分解
变端元混合像元分解冬小麦种植面积测量方法摘要:针对线性混合像元分解(LinearSpectralUnmixing, LSU)在端元(Endmember)个数不变情况下常会出现端元分解过剩现象导致分解结果精度不高的问题,以地物分布的聚集性特征为基础,提出了基于格网的变端元线性混合像元分解(Dynamic EndmemberLSU,DELSU)方法。
以冬小麦为研究目标,采用LandsatTM图像为实验数据、高分QuickBird图像目视解译冬小麦结果为真值精度评价数据,利用本文提出的DELSU方法进行冬小麦提取。
实验结果表明:该方法比最大似然方法、LSU方法更能准确地获取冬小麦面积,在一定程度上吸收了传统分类方法的优点,提高了目标地物的测量精度;同时作为一种改进的LSU方法也适用于其他土地利用/覆盖类型的测量。
利用遥感图像进行土地利用/覆盖监测中,混合像元现象不可避免,尤其是中分辨率遥感图像中混合像元问题十分严重[1-3]。
通过一定的方法计算出混合像元的典型地物组成比例,可解决混合像元问题,提高定性和定量遥感测量精度,在农作物种植面积监测中有着重要的应用价值[4-5]。
混合像元分解(SpectralUnmixing, SU)是提取植被覆盖度的主要方法[6],其测量结果为各种地物的丰度,其模型可归结为5类[7]:线性模型、概率模型、几何光学模型、随机几何模型和模糊分析模型。
线性混合像元分解(Linear SpectralUnmixing,LSU)模型因其简单实用而被广泛应用[8-9],特别是在图像波段数目较少、光谱分辨率不高的情况下[10]。
在像元分解中,用传统的LSU模型从图像上选取所有端元进行分解,但实际上大多数图像区域或混合像元只是由特定几种端元组成。
许多学者采用可变的端元模式[11-13]以提高测量精度,如Roberts等[14]提出了多端元混合像元分析(Multiple End-memberSpectralMixture Analysis,MESMA)方法,将各种地物的光谱值组成一系列的候选模型(Candi-dateModel),用每个候选模型分别对图像进行分解,通过比较均方根误差(RMS)来确定何种模型入选,有效地提高了分解精度;但在全区范围内选择候选模型,采用穷举方法确定端元,计算量较大,影响其应用效果。
混合象元分解读书报告
一般来说，根据非线性混合光谱模型原理进行混合像元分解分类优于直接
4．混合像元的分解模型
4.1.线性模型
线性混合模型是最简单，也是应用最广泛的光谱混合模型。在线性模型中，混合光谱等于端元光谱与端元面积比例的线性组合。该模型基于以下假设:组成混合像元的几种不同地物的光谱之间是独立的, 它们以线性的方式组合成混合像元的光谱。线性混合模型就是在已知所有端元的情况下求出每个图像像元中各个端元所占的比例，数学表达式如下：
混合象元分解读书报告
遥感图像所获得的栅格影像数据均是以像元为单位记录地物反射和发射的光谱信号所获得的，它是像元内所有地物的光谱信息的综合。当一个像元内部仅有一种土地覆盖类型，那么该像元仅对应该单一类别的土地覆盖类型的光谱信息，该像元称之为“纯像元”。然而由于传感器分辨率以及地物类别的复杂性等原因往往导致一个像元内包含着多个的土地覆盖类型，这些多发生于地类的边界处。这些由多种地物的混合体所组成的像元的光谱特征是这几种地物的光谱特征的混合反映。这种类型的像元称之为“混合像元”。在进行遥感解译时，由于单一类别的地物具有不同的光谱特性，因此在遥感解译中纯像元十分易于识别，然而混合像元由于其光谱组合的复杂性使其无法直接归类到某一典型地物，从而加大了遥感解译分类的难度，更阻碍了遥感技术向定量化的深入发展。为此，本文接下来对混合象元形成的原因，分解模型以及常用的分解流程进行详细的介绍。
在人工神经网络遥感分类方面，研究人员进行了大量的研究并取得了显著的成果。但是由于人工神经网络模型的研究和应用仍处于起步阶段，人工神经网络知识在混合像元分解的应用上的表达还需要模型化和形式化，人工神经网络与遥感影像地学知识还需在深层结合上进一步深化。尽管其存在一定的不足，但是人工神经网络模型的综合分析能力为遥感和多源数据的分析和分类提供了可靠的新途径，是一种非常有效的分类手段，具有广阔的应用前景。
混合像元分解算法的比较和改进
混合像元分解算法的比较和改进
混合像元分解是一种用于图像压缩和图像分割的算法。
在传统图像压缩中，利用DCT或者小波变换对图像进行变换，然后采用量化和编码的方式进行压缩处理。
然而，这些方法不能得到图像的结构信息，从而导致图像压缩的效果较差。
混合像元分解算法（HMRF）结合了有监督和无监督方法，能够有效地提取图像的结构信息，从而得到更好的图像压缩效果。
HMRF的基本思想是将图像分割为多个区域，并且每个区域采用不同的编码方式进行压缩。
具体来说，HMRF算法包含以下几个步骤：
3.编码：将每个区域内的像素点进行压缩编码，可以选择传统的DCT 或者小波变换等方法进行编码。
4.重构：将压缩后的编码数据进行解码和重构，得到压缩后的图像。
与传统的图像压缩方法相比，HMRF算法的优势主要体现在以下几个方面：
1.结构信息提取：HMRF能够有效地提取图像的结构信息，从而得到更好的图像压缩效果。
传统的压缩方法只能对像素点进行变换和量化，而无法提取图像的结构信息。
然而，HMRF算法也存在一些问题，需要改进：
综上所述，混合像元分解算法是一种有效的图像压缩和分割方法，能够提取图像的结构信息，得到更好的压缩效果。
然而，该算法还存在一些问题，需要进一步改进，提高压缩率和迭代的效率。
高光谱遥感图像混合像元分解的理论与算法研究
4、混合像元分解算法优化是混合像元分解的重要研究方向之一，可以通过 改进和优化算法来提高分解的精度和效率。
在未来的研究中，我们将继续混合像元分解技术的发展动态和应用前景，进 一步深入研究混合像元分解的关键技术，探索新的端元提取方法、丰度计算方法 和混合像元分解算法优化方法等，以推动混合像元分解技术的发展和应用。
苹果园地遥感提取技术是一种利用遥感手段提取苹果园地信息的方法，具有 快速、准确、高效等优点。本次演示基于实测光谱混合像元分解的实验方法，详 细介绍该技术的应用场景、步骤和优点。
实测光谱混合像元分解是一种利用地面光谱仪对苹果园地的光谱特征进行测 量和分析的方法。该方法采用多角度光谱测量系统，从多个角度对苹果树冠层、 果树和土壤等不同成分进行光谱测量，并通过光谱混合像元分解算法，将它们分 解成不同的光谱成分。
最后，我们将总结本次演示的主要内容和贡献，并提出未来研究方向。本次 演示的研究成果将为高光谱影像混合像元分解技术的发展和应用提供一定的理论 和技术支持。
本次演示的研究对象为高光谱影像混合像元分解技术，研究内容主要包括混 合像元分解的基本原理和数学模型、端元提取、丰度计算、混合像元分解算法优 化等方面。我们通过对这些关键技术的深入探讨和研究，旨在提高高光谱影像混 合像元分解的精度和效率，为遥感影像的解译精度和地物分类的准确性提供更好 的技术支持。
实验结果与分析
我们选取某地区的高光谱遥感图像进行混合像元分解实验，并分别采用PCA、 MLR和SVM三种算法进行比较分析。实验结果表明，三种算法在混合像元分解上均 具有较好的效果，但SVM算法在处理复杂地物光谱特征时具有更高的准确性和鲁 棒性。此外，我们还对分解结果进行了可视化处理，以便更直观地评估算法的性 能。
通过本次演示的研究，我们得出以下结论：
混合像元分解模型综述_吕长春
混合像元分解模型综述吕长春,王忠武,钱少猛(中国科学院遥感应用研究所,北京9718信箱100101)摘要:介绍了五种混合像元分解模型,分别为线性模型、概率模型、几何光学模型、随机几何模型和模糊分析模型,并对其中几种常用模型的优缺点及其适用性进行总结讨论。
并对不同模型之间的相似和差异性进行比较分析。
关键词:遥感;混合像元分解;模型中图分类号:T P751文献标识码:A文章编号:1000-3177(2003)71-0055-041前言遥感影像中像元很少是由单一均匀的地表覆盖类组成的,一般都是几种地物的混合体。
因此影像中像元的光谱特征并不是单一地物的光谱特征,而是几种地物光谱特征的混合反映。
它给遥感解译造成困扰。
混合像元无论直接归属到哪一种典型地物,都是错误的,因为它至少不完全属于这种典型地物。
如果每一混合像元能够被分解而且它的覆盖类型组分(通常称为端元组分)占像元的百分含量(丰度)能够求得的话,分类将更精确,因混合像元的归属而产生的错分、误分问题也就迎刃而解,这一处理过程称之为混合像元分解。
混合像元问题不仅是遥感技术向定量化深入发展的重要障碍,而且也严重影响计算机处理的效果或计算机技术在遥感领域中的应用。
大多数遥感影像分类算法并不考虑这一现象,只是利用像元光谱间的统计特征进行像元分类。
光谱混合分解技术考虑了这一现象,不仅能给出组成像元各地表覆盖类的丰度,而且能给出分类的图像。
2混合像元分解模型分解像元的途径是通过建立光谱的混合模拟模型。
通常,模型是这样建立的:像元的反射率可以表示为端元组分的光谱特征和它们的面积百分比(丰度)的函数;在某些情况下,表示为端元组分的光谱特征和其他的地面参数的函数。
Char les Ichoku(1996)[1]将像元混合模型归结为以下五种类型:线性(linear)模型、概率(probabilistic)模型、几何光学(geo-metric-optical)模型、随机几何(sto chastic geometric)模型和模糊分析(fuzzy)模型。
高光谱遥感影像混合像元分解.pptx
（3）几何光学模型。
• 该模型适用于冠状植被地区，它把地面看成由树及其投射的阴影组成。从而地面 可以分成四种状态：光照植被面（C）、阴影植被面（T）、光照背景面（G）、 阴影背景面（Z）。像元的反射率可以表示为：
R ( Ac Rc AT RT AG RG AZ RZ ) / A
（4）随机几何模型
• 如果是进行混合像元分解，则需要将输出端的概率转化为每一种类别的组分比，并保证组分比的和相加等 于1，把得出的每一种类别的组分比信息显示在最后的结果图像上。
BP神经网络：
• 将其利用于混合像元分解中来，首先对以上分类模型进行改进，改进的主要部分 在输出节点层。
混合像元分解模型示意图
• 本实验数据选取分辨率为30m的TM影像。该影像区域为湖北省武汉市，大小为 400像素×400像素，获取时间为1998年10月26日
8.1 混合分解的定义：
1）混合像元在高光谱遥感影像中普遍存在。 2）求解每一混合像元的覆盖类型组分比例 值，也就是求取端元百分含量（丰度）。 3）解决了因混合像元的归属而产生的错分、 误分问题，分类将更加精确。
线性光谱混合
非线性光谱混合
8.2 混合像元分解技术
• 把像元的反射率表示为端元组分的光谱特征和它们的面积百分比 （丰度）的函数。Charles 在1996年将像元混合模型归结为以下五 种类型：
• 在线性混合模型中，每一光谱波段中单一像元的反射率表示为它的端元组分特征 反射率与它们各自丰度的线性组合。
• 从遥感图像的像元光谱信号可以提取像元整体的表观光谱信息，其表观光谱信息 光谱辐亮度L（ ）是端元光谱辐亮度Lj（ j）的线性组合。
植被
混合 像元
reflectance
水体
完全约束最小二乘法混合像元分解
完全约束最小二乘法混合像元分解是一种用于遥感影像处理的方法，其主要目的是将遥感像元分解为其混合的成分，通过这种方法可以更好地理解遥感图像所包含的信息，从而更好地支持遥感应用和研究。
1. 混合像元分解的原理完全约束最小二乘法混合像元分解是基于遥感图像混合像元模型的理论，通过最小二乘法来确定每个像元由哪些成分混合而成。
在这个过程中，对于每个像元来说，其反射率可以被表示为各种地物类型的反射率及其混合比例之和。
通过这种方式，可以更加真实地还原遥感图像所代表的地物信息。
2. 完全约束最小二乘法的优势相比较其他的像元分解方法，完全约束最小二乘法混合像元分解有着一些独特的优势。
完全约束最小二乘法混合像元分解可以更加准确地还原遥感像元的混合成分，这对于地物分类和识别有着重要的意义。
这种方法可以充分利用各种地物类型的光谱特征，减少了信息的损失，从而有利于提高遥感图像的解译精度。
3. 完全约束最小二乘法混合像元分解的应用完全约束最小二乘法混合像元分解在遥感领域有着广泛的应用。
它可以用于提取地表覆盖类型的信息，对于土地利用、土地覆被变化等研究具有重要意义。
这种方法还可以应用于环境监测、资源调查等领域，为相关研究提供重要的数据支持。
完全约束最小二乘法混合像元分解还可以应用于城市规划、灾害监测等领域，为城市发展和灾害监测提供重要的科学依据。
4. 完全约束最小二乘法混合像元分解的未来发展随着遥感技术和数据处理方法的不断发展，完全约束最小二乘法混合像元分解也将会得到进一步完善和扩展。
未来，我们可以期待这种方法在时序遥感数据分析、高光谱遥感数据处理等领域的应用，从而更好地支持遥感科学研究和应用。
完全约束最小二乘法混合像元分解是一种重要的遥感数据处理方法，其在地物信息提取、环境监测、资源调查等领域都具有重要的应用价值，并且有着广阔的发展前景。
相信随着遥感技术的不断进步和完善，完全约束最小二乘法混合像元分解将会在更多领域展现其重要作用，为遥感科学研究和应用提供更为可靠的数据支持。
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注：由于计算量较大，所以将图像分成三块进行处理，另外此步骤在ENVI Classic里面完成
一：纯像元提取（PPI）
1、MNF变换
选择Spectral→MNF Rotation→Forward MNF→Estimate Noise Statistics from Data
在弹出的窗口中选择13-4-26a.img文件，点击ok
在弹出的窗口中设定保存路径，文件命名为13-4-26amnf，点击ok
2、PPI计算
选择Spectral→Pixel Purity Index→[FAST]New Output Band
在弹出的窗口中选择13-4-26amnf文件，点击ok
在弹出的窗口中设置输出文件，13-4-26appi，点击ok，这一步要等很久。
将获取的纯像元变为ROI：Basic Tools→Region of Interest→Band Threshold to ROI，选择13-4-26appi文件，点击ok
弹出的窗口中：
3、构建n维窗口，选择端元波谱
选择Spectral→n-Dimensional Visualizer→Visualize with New Data
在弹出窗口中选择13-4-26amnf文件，点击ok，选中1-5波段
（1）在n-D Controls面板中，设置适当的速度（Speed），单击Start按钮，在n-D Visualizer 窗口中的点云随机旋转，当在n-D Visualizer窗口中的点云有部分聚集在一块时，单击Stop 按钮。
借助<-，->，New按钮可以一帧帧从不同视角浏览以辅助删除分散点。
（2）在n-D Controls面板中，选择Class->Items 1:20->red，可选择标志颜色
（3）在n-D Visualizer窗口中，用鼠标左键勾画“白点”集中区域，右键结束
4、输出端元波谱
在n-D Controls面板中，选择Options->Mean All，在Input File Associated with n-D Scatter Plot 对话框中选择原图像13-4-26a，单击OK
（2）获取的平均波谱曲线绘制在n_D Mean绘图窗口中。
（3）识别每条波谱曲线对应的地物类型。
（4）在n_D Mean绘图窗口中，选择File->Save Plot As->Spectral Library（或者ASCII），将端元波谱保存为波谱库文件或者文本文件。
命名为13-4-26asp
二：丰度解混
Spectral ->Mapping Method-> spectral angle mapper 打开要分类的图像13-4-26a.img,点击ok 在弹出的窗口中，选择Import->form Spectral Library File
选择13-4-26asp文件
选择所有端元，点击apply，命名为13-4-26ax
三：利用端元分类
Spectral ->Mapping Method->Liner spectral unmixing 打开要分类的图像13-4-26a.img
在弹出的窗口中，选择Import->form Spectral Library File
选择13-4-26asp文件
选择所有端元
点击apply，命名为13-4-26aclass，注意将第一行选项改为yes，这样加权平均值才为1
AOI提取端元波谱
1、打开原图像（能目视解译的图像就行）右键原图像New Region of Interest新建一个roi 图层，修改roi name和color，在原图上画多边形勾出相应地类。
点击添加地类
2、在tool窗口中optionS-send rois to n-D Visualizer ,点击ok
3、等一会儿，出现n-D Visualizer窗口，选中1-5，option-Mean all，选择要分类的图像
4、出现波普曲线，点击export-spectral library ,保存为波谱文件。
提取端元波谱成功。