高光谱遥感影像波段选择算法评价方法研究

《高光谱遥感影像波段选择算法评价方法研究》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

1、维普资讯http://www.cqvip.com第22卷第6期地理与地理信息科学V01．22No．62006年11月GeographyandGeo——InformationScienceNovember2006高光谱遥感影像波段选择算法评价方法研究李行，毛定山2一，张连蓬4(1．华东师范大学河口海岸学国家重点实验室，上海200062；2．山东科技大学信息科学与工程学院，山东青岛266510；3．中国科学院地理科学与资源研究所资源与环境信息系统国家重点实验室，北京100101；4．徐州师范大学测绘学院，江

2、苏徐州2211l6)摘要：波段选择在高光谱影像数据降维处理中尤为重要，其算法较多，但针对波段选择算法评价方法的研究却很少。该文提出一种波段选择算法的评价方法。引入信息量、类别可分性和相关性3个指标，对所选波段子集进行度量，通过比较不同波段选择算法所选波段子集的度量结果，实现对波段选择算法的评价。在试验中，将该评价方法应用于4种常用的波段选择算法，分析了评价结果并验证了该评价方法的可行性。．关键词：高光谱影像；波段选择算法；评价方法中图分类号：TP751文献标识码：A文章编号：1672—0504(2006

3、)06—0034—04系，直观性强，但也存在如下缺陷：1)每种波段选择0引言算法都可以得到几种不同的波段选择结果，因此要随着高光谱遥感技术的兴起，高光谱遥感影像对每个结果进行分类精度的评价，而整个分类过程，处理技术成为遥感应用研究领域的热点之一。高光从训练样本的选取、分类器的选择到分类后精度的谱传感器可以获取上百个光谱波段的地表影像数评定要花费大量的时间，势必影响到具体应用的效据，它为每个像元提供了一条具有诊断性特征的连率；2)每种分类方法都有其各自的适用性[，对于同续光谱曲线。高光谱分辨率增强了高光谱

4、遥感数据一种影像其分类精度也不同，选择能真实反映分类区分细微差别地物的能力，同时也带来了维数灾难精度的方法是一个值得研究的问题；3)训练样本的(curseofdimensionality)的负面影响。因此，学者们相对大小将直接影响到分类结果，而训练样本的选研究了很多降维方法，而波段选择作为一种有效的取带有许多主观因素，在某些情况下难以真实地反降维方法受到重视。映问题。总结波段选择算法的研究情况，笔者将其归结本文把特征有效性的量度准则引入波段选择为两个层次：1)重视对波段选择算法的研究l1．3；2)中，作

5、为波段选择结果有效性的量度指标。关于特对不同波段选择算法的性能和特点进行研究和比征有效性可从两种意义上来解释L8J：一是数据压缩较[．6]，以便有针对性地使用。目前人们在波段选意义，即在尽量减少原有数据有用信息损失的条件择上已进行了许多研究，但由于波段选择算法众多，下，用相对少的部分特征有效地表现原始特征；二是不同的算法效果各异，具体应用中难以找到最合适类别可分性意义，即所选特征较其他特征能更有效的波段选择算法。尤其对波段选择算法的评价准则地描述地物类别。相对于这两种意义的两个常用的缺乏系统性研究。对波

6、段选择算法的评价不仅能够特征有效性量度准则分别是最小均方差准则(K—L帮助人们选择最合适的算法，而且有助于改进和提准则)和散布矩阵准则。类似地，波段选择结果的有高现有算法的性能并指导对新算法的研究。鉴于效性也可以从两种意义上来说明：一是信息量意义，此。本文从所选波段的信息量、类别可分性和相关性即所选波段较其他波段应包含更多的信息量；二是3方面评价波段选择算法的性能。类别可分性意义，即所选波段较其他波段能更有效地区分地物类别。除信息量和类别可分性外，所选1评价方法波段间的相关性也是衡量波段选择结果是否有效

7、的在评价波段选择算法时，通常是比较分类精重要指标。相关性与冗余度的概念相关联，相关性度[，5_。对不同波段选择算法所得结果进行分类，精强意味着更高的数据冗余度。为了更全面地刻画一度越高说明算法越有效。该方法直接与应用相联个波段选择算法的性能，笔者把多个随机变量相关收稿日期：2006-05—25；修订日期：2006—08—08基金项目：国家自然科学基金项目(40571129)；国家“973”计划项目(2006CB701305)作者简介：~(1981一)，男，博士研究生，主要从事遥感图像处理、GIS开发及应

8、用研究。E—mail：li-xing99@yahoo．∞m·m维普资讯http://www.cqvip.com第6期李行等：高光谱遥感影像波段选择算法评价方法研究第35页性的一种度量指标作为所选波段间相关性的量度。如果一个波段选择算法能够选出信息量大、类别可分性好、相关性弱的波段子集，则它就是一个性能优良的波段选择算法。因此，利用信息量、类别可分性和相关性3个特征量度可以比较全面地评价波段选择算法性能的优劣。1．1信息量的量度最小均方差准N