遙感數(shù)字圖像的主成分分析

1、1實習(xí)實習(xí)8遙感數(shù)字遙感數(shù)字圖像的主成分分析像的主成分分析主成分分析（PCA）是用于多波段數(shù)據(jù)的一個線性變換，變換數(shù)據(jù)到一個新的坐標(biāo)系統(tǒng)，以使數(shù)據(jù)的差異達(dá)到最大。這一技術(shù)對于增強信息含量、隔離噪聲、減少數(shù)據(jù)維數(shù)非常有用。ENVI能完成正向的和逆向的PC旋轉(zhuǎn)。一、一、實驗實驗?zāi)康哪康?、了解遙感數(shù)字圖像主成分分析的原理和方法（參見梅安新教材P123127）；2、掌握在ENVI或Idrisi中進(jìn)行主成分分析的過程和方法（或流程和操作）；3、

2、深刻理解主成分分析（KL變換）產(chǎn)生的處理效果、處理意義與實用價值。二、二、實驗實驗原理原理KL變換是離散KarhunenLoeve變換（卡洛南洛伊變換）的簡稱，又常被稱作主成分變換。它是對某一多光譜圖像X，利用KL變換矩陣A進(jìn)行線性組合，而產(chǎn)生一組新的多光譜圖像Y的操作。表達(dá)式為：Y=AX，式中X為變換前的多光譜空間的像元矢量；Y為變換后的主分量空間的像元矢量；矩陣A是X空間協(xié)間協(xié)方差矩方差矩陣∑x的特征向量矩的特征向量矩陣的轉(zhuǎn)置矩置矩

3、陣。變換前各波段之間有很強的相關(guān)性，變換后輸出圖像Y的各分量yi之間將具有最小的相關(guān)性，新波段主分量包括的信息量不同，呈遞減趨勢，第一主分量集中了最大的信息量，第二、第三主分量的信息量依次快速遞減，最后的分量幾乎全是噪聲。三、正向主成分分析的三、正向主成分分析的實驗實驗操作步操作步驟正向主成分分析正向主成分分析計算統(tǒng)計值統(tǒng)計值分析分析的選擇選擇：使用TransfmPrincipalComponentsFwardPCRotation(正向

4、的正向的PC旋轉(zhuǎn))ComputeNewStatisticsRotate(計算新的統(tǒng)計值和旋轉(zhuǎn))可一次完成可一次完成轉(zhuǎn)換轉(zhuǎn)換特征特征值、協(xié)方差、矩方差、矩陣等的等的計算，并自算，并自動完成完成主成分的主成分的變換變換，得到特征值曲線圖，以及各主成分的圖像。正向的PC旋轉(zhuǎn)用一個線性變換使數(shù)據(jù)差異達(dá)到最大。當(dāng)你運用正向的PC旋轉(zhuǎn)時，ENVI允許你計算新的統(tǒng)計值，或?qū)⒁呀?jīng)存在的統(tǒng)計項進(jìn)行旋轉(zhuǎn)。輸出值可以存為字節(jié)型、浮點型、整型、長整型或雙精度型

5、。你也可以基于特征值抽取PC旋轉(zhuǎn)輸出的部分內(nèi)容，生成只有你需要的PC波段的輸出。一旦旋轉(zhuǎn)完成，將會出現(xiàn)PC特征值圖。顯示出每一個輸出的PC波段的差異量。PC波段將顯示在AvailableBsList中。這一選項用于計算數(shù)據(jù)特征值、協(xié)方差或相關(guān)系數(shù)以及PC正向的旋轉(zhuǎn)。1選擇Transfms→PrincipalComponents→FwardPCRotation→ComputeNewStatisticsRotate。2出現(xiàn)Principal

6、ComponentsInputFile對話框時，選擇輸入文件。3出現(xiàn)FwardPC（Rotation）Parameters對話框時，在“StatsXYResizeFact”文本框中鍵入小于1的調(diào)整系數(shù)，對計算統(tǒng)計值的數(shù)據(jù)進(jìn)行二次抽樣。鍵入一個小于1的調(diào)整系數(shù)，以提高統(tǒng)計計算的速度。例如，在統(tǒng)計計算時，用一個0.1的調(diào)整系數(shù)將只用到十分之一的像元。（默（默認(rèn)值為認(rèn)值為1，表示用全部像元做，表示用全部像元做計算）算）4若需要，鍵入一個輸出統(tǒng)

7、計文件名。5點擊按鈕，選擇是否計算“CovarianceMatrix”（點上下箭（點上下箭頭圖標(biāo)頭圖標(biāo)，還可選相關(guān)矩相關(guān)矩陣）。計算主成分時，一般選擇使用協(xié)方差矩陣。當(dāng)波段之間數(shù)據(jù)范圍差異較大時，選擇相關(guān)系數(shù)矩陣，并且需要標(biāo)準(zhǔn)化。6選用“File”或“Memy”輸出。若選擇輸出到“File”，在標(biāo)有“EnterOutputFilename”的文本框里鍵入要輸出的文件名；或用“Choose”按鈕選擇一個輸出文件名。3你可以從Availab