主成分分析方法操作

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enVI主成分分析(pcA)是通过使用principalcomponents选项生成互不相关的输出波段,达到隔离噪声和减少数据集的维数的方法。

由于多波段数据经常是高度相关的,主成分变换寻找一个原点在数据均值的新的坐标系统,通过坐标轴的旋转来使数据的方差达到最大enVI主成分分析(pcA)是通过使用principalcomponents选项生成互不相关的输出波段,达到隔离噪声和减少数据集的维数的方法。

由于多波段数据经常是高度相关的,主成分变换寻找一个原点在数据均值的新的坐标系统,通过坐标轴的旋转来使数据的方差达到最大,从而生成互不相关的输出波段。

主成分(pc)波段是原始波谱波段的线性合成,它们之间是互不相关的。

可以计算输出主成分波段(与输入的波谱波段数相同)。

第一主成分包含最大的数据方差百分比,第二主成分包含第二大的方差,以此类推,最后的主成分波段由于包含很小的方差(大多数由原始波谱的噪声引起),因此显示为噪声。

由于数据的不相关,主成分波段可以生成更多种颜色的彩色合成图像。

enVI能完成正向和逆向的主成分(pc)旋转。

1.正向主成分(pc)旋转正向pc旋转用一个线性变换使数据方差达到最大。

当使用正向pc旋转时,enVI允许计算新的统计值,或根据已经存在的统计值进行旋转。

输出值可以存为字节型、浮点型、整型、长整型或双精度型。

也可以基于特征值来提取pc旋转的输出内容,生成只包含所需的pc 波段的输出。

计算新的统计值和旋转使用computenewstatisticsandRotate选项可以计算数据特征值、协方差或相关系数矩阵以及pc正向旋转。

选择Transforms>principalcomponents>ForwardpcRotation>computenewstatisticsandRotate。

当出现principalcomponentsInputFile对话框时,选择输入文件或用标准enVI选择程序选取子集。

将会出现ForwardpcRotationparameters对话框。

注意:点击“statssubset”按钮可以基于一个空间子集或感兴趣区计算统计信息。

该统计将被应用于整个文件或文件的空间子集。

详细介绍,请参阅第348页的“根据子集进行统计”。

在“statsx/YResizeFactor”文本框中键入小于1的调整系数,用于计算统计值时的数据二次采样。

注意:键入一个小于1的调整系数,将会提高统计计算速度。

例如:使用一个0.1的调整系数,在统计计算时将只用到十分之一的像元。

若需要,键入一个输出统计文件名。

使用箭头切换按钮,选择是根据“covariancematrix”(协方差矩阵)还是根据“correlationmatrix”(相关系数矩阵)计算主成分波段。

注意:一般说来,计算主成分时,选择使用协方差矩阵。

当波段之间数据范围差异较大时,选择相关系数矩阵,并且需要标准化。

选用输出到“File”或“memory”。

在“outputDataType”菜单中,选择所需的输出文件数据类型。

选择输出的主成分波段数。

可以通过键入所需的数字,或用“numberofoutputpcbands”标签旁的增减箭头按钮来确定输出的主成分波段数。

默认的输出波段数等于输入波段数。

也可以用特征值来选择输出的主成分波段数,按照如下步骤操作。

A.点击“selectsubsetfromeigenvalues”标签附近的按钮,选择“Yes”。

统计信息将被计算,并出现selectoutputpcbands对话框,列出每个波段和其相应的特征值。

同时也列出每个主成分波段中包含的数据方差的累积百分比。

b.在“numberofoutputpcbands”文本框中,键入一个数字或点击箭头按钮,确定要输出的波段数。

特征值大的主成分波段包含最大的数据方差。

较小的特征值包含较少的数据信息和较多的噪声。

为了节省磁盘空间,最好仅输出具有较大特征值的波段。

c.在selectoutputpcbands对话框中,点击“oK”。

输出的pc旋转将只包含选择的波段数。

例如:如果选择“4”作为输出的波段数,则只有前4个主成分波段会出现在输出文件里。

在ForwardpcRotationparameters对话框中,点击“oK”。

enVI处理完毕后,将出现pceigenValues绘图窗口,主成分波段将被导入可用波段列表中,并用于显示。

enVI主成分分析对pcA输出应用掩膜当进行正向pc旋转时,可以对输出结果应用掩膜。

如果已经为输入文件指定了掩膜,可以设定输出图像中被掩膜遮蔽部分的输出值。

在enVI主菜单中,选择Transforms>principalcomponents>ForwardpcRotation>computenewstati sticsandRotate。

当出现文件选择对话框时,选择输入图像并应用掩膜。

当出现Forwardpcparameters对话框时,在“outputmaskValue”文本框中,为被掩膜遮蔽部分键入一个输出值。

掩膜将被应用于统计信息的计算,输出数据的被遮蔽区域被置为输入的掩膜值。

根据子集进行统计使用“statssubset”按钮可以基于一个空间子集或感兴趣区来计算统计信息。

该统计将被应用于整个文件或文件的空间子集。

在Forwardpcparameters对话框中,点击“statssubset”按钮。

在selectstatisticssubset对话框中,从下列选项中选择:要选取一个标准图像空间子集,点击“calculatestatsonImagesubset”按钮,使用标准enVI方法构建子集。

要选取感兴趣区作为子集,点击“calculatestatsonRoI”按钮来显示一个感兴趣区列表,然后点击感兴趣区名来选择它。

提示:要将先前保存的感兴趣区添加到感兴趣列表中,在子集对话框中,点击“RestoreRoIs”,选择感兴趣区文件,然后选择感兴趣区。

enVI主成分分析根据已有统计进行pc旋转如果已经为数据统计出协方差和特征值,可以将它们输入到pc 旋转中。

可以在pc旋转中使用包含如下数据的统计文件,包括:与输入数据具有相同波段数的协方差和特征值(也许已经用basicTools>computestatistics选项,或在以前的pc旋转中计算出了这些统计值)。

提示:当为pcA旋转计算统计信息时,如果要避免使用某些特定像元,首先建立一个包含这些“坏”像元的掩膜,然后使用basicTools>statistics对掩膜图像计算协方差统计信息,也可以使用该统计文件进行主成分分析。

选择Transforms>principalcomponents>ForwardpcRotation>pcRotationfromex istingstats。

当出现标准enVI选择文件或子集对话框时,选择输入文件,并用标准enVI文件选择程序建立所需的子集。

将出现另一个文件选择对话框,在当前输入数据目录列表中,显示出了已经存在的统计文件(默认扩展名为.sta)。

用标准enVI文件选择程序选择统计文件。

选择输出到“File”或“memory”。

在“outputDataType”按钮菜单中,选择输出文件的数据类型。

选择输出的主成分波段数。

可以通过键入所需的数字,或用“numberofoutputpcbands”标签旁的增减箭头按钮来确定输出的主成分波段数。

默认的输出波段数等于输入波段数。

也可以用特征值来选择输出的主成分波段数,按照如下步骤操作。

点击“selectsubsetfromeigenvalues”标签附近的按钮,选择“Yes”。

统计信息将被计算,并出现selectoutputpcbands对话框,其中列出每个波段和其相应的特征值,同时也列出每个主成分波段中包含的数据方差的累积百分比。

在“numberofoutputpcbands”文本框中,键入一个数字或点击箭头按钮,确定要输出的波段数。

特征值大的主成分波段包含最大的数据方差。

较小的特征值包含较少的数据信息和较多的噪声。

为了节省磁盘空间,最好仅输出具有较大特征值的波段。

在selectoutputpcbands对话框中,点击“oK”。

输出的pc旋转将只包含选择的波段数。

例如:如果选择“4”作为输出的波段数,则只有前4个主成分波段会出现在输出文件里。

在ForwardpcRotationparameters对话框中,点击“oK”。

enVI处理完毕后,将出现pceigenValues绘图窗口,主成分波段将被导入可用波段列表中,并用于显示。

想了解特征值绘图窗口中有关编辑以及其它选项的信息,请参阅第193页的“交互式绘图功能”。

(2)反向pc旋转使用InversepcRotation工具可以将主成分图像变换回原始数据空间。

选择Transforms>principalcomponents>InversepcRotation。

当出现标准enVI选择文件或子集对话框时,选择输入文件,并用标准enV 文件选择程序建立所需子集。

将出现另一个文件选择对话框,在当前输入数据目录列表中,显示出了已经存在的统计文件(默认扩展名为.sta)选择在正向pc旋转中存储的统计文件。

注意:在选择反向pc旋转之前,统计文件必须已经存在。

在“calculateusing”标签旁,使用箭头切换按钮选择“covariancematrix”或“correlationmatrix”。

注意:如果想要将图像反变换回原始数据空间,使用与正向pc旋转中相同的计算方法。

选择输出到“File”或“memory”。

在“outputDataType”按钮菜单中,选择输出文件的数据类型。

点击“oK”运行反向变换。

enVI处理完毕后,主成分波段将被导入到可用波段列表中,并用于显示(用标准灰阶或Rgb彩色合成方法)。

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