遥感地学分析

单调函数 用各种距离表示相似性：
① 绝对值距离
已知两个样本 xi=(xi1, xi2 , xi3,…,xin)T xj=(xj1, xj2 , xj3,…,xjn)T
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n
dij
| Xik Xjk |
k 1
② 欧几里德距离
dij
n Xik Xjk 2
遥感地学分析
匡鸿海
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参考书
• 模式识别 人民邮电出版社 罗耀光 盛立东 • 形式语言与自动机 四川大学出版社 张为群 • 模式识别 清华大学出版社 边肇祺 • 模式识别及应用 科学出版社 付京荪 • Syntactic Pattern Recognition and Application
• 分类器设计：分类器设计的主要功能是 通过训练确定判决规则，使按此类判决 规则分类时，错误率最低。把这些判决 规则建成标准库。
• 分类决策：在特征空间中对被识别对象 进行分类。
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模式识别的基本问题
模式(样本)表示方法
1. 向量表示 : 假设一个样本有n个变量(特征)
3. 分类的主观性和客观性
① 分类带有主观性：目的不同，分类不同。 ② 分类的客观性：科学性 判断分类必须有客观标准，因此分类是追求客观性的， 但主观性也很难避免，这就是分类的复杂性。
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三、区域参数在图象识别分类制图中的应用 1区域参数的量化分析
特征的生成 1.低层特征：
Ⅹ= (X1,X2,…,Xn)T 2. 矩阵表示: N个样本，n个变量(特征)
变量
样本
x1
x2
X1
X11
X12
X2
X21
X22
…
…
…
XN
XN1
XN2
…
xn
…
X1n
…
X2n
…
…
…
XNn
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3. 空间节点几何表示 一维表示
X1=1.5 X2=3
二维表示
X1=(x1,x2)T=(1,2)T X2=(x1,x2)T=(2,1)T
k 1
③明考夫斯基距离
| | dij(q) n Xik Xjk q 1 q
k 1
其中当q=1时为绝对值距离，当q=2时为欧氏距离
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④ 切比雪夫距离 dij() max | Xik Xjk | 1k n
q趋向无穷大时明氏距离的极限情况 ⑤ 马哈拉诺比斯距离
第四节 空间图象解译标志与制图的地学多源分析
一图象解译标志的地学多元分析 目前主要是靠各种遥感图象处理软件提供各种遥感图象
的透镜组合。
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二数字处理图象的制图技术分析
1图象底片复制处理 1）波段组合方案的筛选 2）像片连续色调扫描放大处理 3）图象底片半色调放大处理。
T
dij(M ) Xi Xj
1 Xi Xj
其中xi ，xj为特征向量， 为协方差。使用的条件是
样 本符合正态分布
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⑥ 夹角余弦
Cij
n
XikXjk
k 1
n k 1
Xik
2
n k 1
Xjk 2
X i , X j 为xi xj的均值 即样本间夹角小的为一类，具有相似性 例： x1 , x2 , x3的夹角如图：
数据的标准化
1.极差标准化，一批样本中，每个特征的最大值 与最小值之差。
极差 Ri max Xij min Xij
极差标准化
Xij
Xij Xi Ri
2. 方差标准化
Xij
Xij Xi Si
Si 为方差 标准化的方法很多，原始数据是否应该标准化，应采用
什么方法标准化，都要根据具体情况来定。
①无序尺度：有明确的数量和数值。 ②有序尺度：有先后、好坏的次序关系，如酒
分为上，中，下三个等级。 ③名义尺度：无数量、无次序关系，如有红，
黄两种颜色 2. 中层特征：经过计算，变换得到的特征 3. 高层特征：在中层特征的基础上有目的的经过
运算形成
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2参数的赋值原则与分类应用
三维表示
X1=(x1,x2, x3)T=(1,1,0)T X2=(x1,x2 , x3)T=(1,0,1)T
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基元（链码）表示： 在右侧的图中八个基元 分别表示0，1，2，3， 4，5，6，7，八个方向 和基元线段长度。
这种方法将在句法模式识 别中用到。
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第三节 多源信息复合分析与制图
不同信息间的复合，已经广泛的应用于各个领域，其 复合所产生的新信息的应用效果明显的强于单一信息。 实验证明，信息符合是当前遥感应用分析的基本方法， 也是遥感应用中多源信息分析和中和研究的重要基础。
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模拟人的视觉: 计算机+光学系统 模拟人的听觉: 计算机+声音传感器 模拟人的嗅觉和触觉: 计算机+传感器
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模式识别知识背景
• 50年代 Noam Chemsky 提出形式语言理论 美籍华人付京荪 提出句法结构模式识别。
• 60年代 L.A.Zadeh提出了模糊集理论，模 糊模式识别理论得到了较广泛的应用。
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模式类的紧致性
紧致集：同一类模式类样本的分布比较集 中，没有或临界样本很少，这样的模式 类称紧致集。
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2地物成因性特征信息区域参数法
相似与分类
两个样本xi ，xj之间的相似度量满足以下要求：
① 应为非负值 ② 样本本身相似性度量应最大 ③ 度量应满足对称性 ④ 在满足紧致性的条件下，相似性应该是点间距离的
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模式识别的基本定义 模式(pattern) ------ 存在于时间，空间中可观察 的事物，具有时间或空间分布的信息。 模式识别(Pattern Recognition) ------ 用计算机实 现人对各种事物或现象的分析,描述,判断,识别。
模式识别与图象识别，图象处理的关系 模式识别是模拟人的某些功能
• 预处理：包括A\D,二值化，图象的平滑，变换， 增强，恢复，滤波等, 主要指图象处理。
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• 特征抽取和选择：在模式识别中，需要 进行特征的抽取和选择，例如，一幅 64x64的图象可以得到4096个数据，这种 在测量空间的原始数据通过变换获得在 特征空间最能反映分类本质的特征。这 就是特征提取和选择的过程。
2影象制图技术分析 1）图象计算机处理 2）图象比例尺配准的处理
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二、空间信息区域参数研究的原理
以波谱特征为主要标志的模式识别分类方法， 是空间信息 自动分类与制图中最常用的方法。
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1空间制约性地理相关辅助数据分析法
常见模式识别系统
• 信息的获取：是通过传感器，将光或声音等信 息转化为电信息。信息可以是二维的图象如文 字，图象等；可以是一维的波形如声波，心电 图，脑电图；也可以是物理量与逻辑值。
x2
x3
x1
x2
x1
因为x1 , x2 的夹角小，所以x1 , x2 最相似。
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⑦ 常见校正系数
rij
n
Xki Xi Xkj Xj
k 1
n
2n
2
Xki Xi
Xkj Xj
kHale Waihona Puke Baidu1
k 1
Xi, Xj 为xi xj的均值
注意：在求相关系数之前，要将数据标准化
K.S.Fu • Pattern Recognition Principles
J.T.Tom R.C.Gouzales
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第四章遥感图象识别制图的参数分析与应用
§4-2 空间图象识别制图的区域参数应用
遥感信息是地学研究的重要信息来源，而遥感图象的模式 识别是空间图象识别的主要途径。
• 80年代 Hopfield提出神经元网络模型理论。 近些年人工神经元网络在模式识别和人工 智能上得到较广泛的应用。
• 90年代 小样本学习理论，支持向量机也受 到了很大的重视。
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一、区域参数的含义与功能
在区域空间研究中，对遥感信息的分析与制图，通常以地物 波谱特性研究为基础提取有效信息。我们应该注重地物构像 规律的研究，有机利用地物光谱特性数据与空间参数结合 的方法。