envi主成分分析文檔

1、ENVI主成分分析（PCA）是通過使用Principal Components選項生成互不相關(guān)的 輸出波段，達到隔離噪聲和減少數(shù)據(jù)集的維數(shù)的方法。由丁多波段數(shù)據(jù)經(jīng)常是高度相關(guān)的，主成分變換尋找一個原點在數(shù)據(jù)均值的 新的坐標(biāo)系統(tǒng)，通過坐標(biāo)軸的旋轉(zhuǎn)來使數(shù)據(jù)的方差達到最大，從而生成互不相關(guān)的輸出波段。主成分（PQ波段是原始波譜波段的線性合成，它們之間是互不相關(guān)的。可 以計算輸出主成分波段（與輸入的波譜波段數(shù)相同）。第一主成分包含最大的數(shù)據(jù)方差白分比,第二主成分包含第二大的方差,以此類推，最后的主成分波段由丁包含很小的方差（大多數(shù)由原始波譜的噪聲引 起），因此顯示為噪聲。由丁數(shù)據(jù)的不相關(guān)，主成分波段可

2、以生成更多種顏色的 彩色合成圖像。ENVI能完成正向和逆向的主成分（PQ旋轉(zhuǎn)。1.正向主成分（PC旋轉(zhuǎn)正向PC旋轉(zhuǎn)用一個線性變換使數(shù)據(jù)方差達到最大。當(dāng)使用正向PC旋轉(zhuǎn)時，ENVI允許計算新的統(tǒng)計值，或根據(jù)已經(jīng)存在的統(tǒng)計值進行旋轉(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。也可以基丁特征值來提取PC旋轉(zhuǎn)的輸出內(nèi)容，生成只包含所需的PC波段的輸出。計算新的統(tǒng)計值和旋轉(zhuǎn)使用Compute New Statistics and Rotate選項可以計算數(shù)據(jù)特征值、協(xié)方差或相關(guān)系數(shù)矩陣以及PC正向旋轉(zhuǎn)。選擇Transforms Principal Components Forward PC

3、Rotation ComputeNew Statistics and Rotate。當(dāng)出現(xiàn)Principal Components Input File對話框時，選擇輸入文件或用標(biāo)準(zhǔn)ENVI選擇程序選取子集。將會出現(xiàn)Forward PC Rotation Parameters對話框。注意：點擊“Stats Subset”按鈕可以基丁一個空間子集或感興趣區(qū)計算統(tǒng)計信 息。該統(tǒng)計將被應(yīng)用丁整個文件或文件的空間子集。詳細介紹，請參閱第348貞的“根據(jù)子集進行統(tǒng)計”。在“Stats X/Y Resize Factor”文本框中鍵入小丁1的調(diào)整系數(shù)，用丁計算統(tǒng)計值時的數(shù)據(jù)二次采樣。注意：鍵入一個小丁1的

4、調(diào)整系數(shù)，將會提高統(tǒng)計計算速度。例如：使用一個0.1的調(diào)整系數(shù)，在統(tǒng)計計算時將只用到十分之一的像元。若需要，鍵入一個輸出統(tǒng)計文件名。使用箭頭切換按鈕，選擇是根據(jù)“CovarianceMatrix ”（協(xié)方差矩陣）還是根據(jù)“Correlation Matrix ”（相關(guān)系數(shù)矩陣）計算 主成分波段。注意：一般說來，計算主成分時，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。選用輸出到“File”或Memory o在“Output Data Type”菜單中，選擇所需 的輸出文件數(shù)據(jù)類型。選擇輸出的主成分波段數(shù)。可以通過鍵入所需的數(shù)字，或用“Numberof

5、Output PCBands”標(biāo)簽旁的增減箭頭按鈕來確定輸出的主成分波段數(shù)。 默認的輸出波段 數(shù)等于輸入波段數(shù)。也可以用特征值來選擇輸出的主成分波段數(shù)，按照如下步驟 操作。A.點擊“Select Subset from Eigenvalues”標(biāo)簽附近的按鈕，選擇 “YES。 統(tǒng)計信息將被計算，并出現(xiàn)Select Output PC Bands對話框，歹U出每個波段和 其相應(yīng)的特征值。同時也列出每個主成分波段中包含的數(shù)據(jù)方差的累積白分比。B.在“Numberof Output PCBands”文本框中，鍵入一個數(shù)字或點擊箭頭按鈕，確定要輸出的波段數(shù)。特征值大的主成分波段包含最大的數(shù)據(jù)方差。較小

6、的特征值包含較少的數(shù)據(jù)信息和較多的噪聲。 為了節(jié)省磁盤空間，最好僅輸出具有較大特征值的波段。C.在Select Output PC Bands對話框中，點擊“OK。輸出的PC旋轉(zhuǎn)將只包 含選擇的波段數(shù)。例如：如果選擇“4”作為輸出的波段數(shù)，則只有前4個主成 分波段會出現(xiàn)在輸出文件里。在Forward PC Rotation Parameters對話框中，點擊 “OK。ENVI處理完畢后，將出現(xiàn)PCEigenValues繪圖窗口，主成分波段將被導(dǎo)入可用 波段列表中，并用于顯示。如果已經(jīng)為數(shù)據(jù)統(tǒng)計出協(xié)方差和特征值，可以將它們輸入到PC旋轉(zhuǎn)中?？梢栽赑C旋轉(zhuǎn)中使用包含如下數(shù)據(jù)的統(tǒng)計文件，包括：與輸入

7、數(shù)據(jù)具有相同波段數(shù)的 協(xié)方差和特征值（也許已經(jīng)用Basic Tools ComputeStatistics選項，或在以 前的PC旋轉(zhuǎn)中計算出了這些統(tǒng)計值）。提示：當(dāng)為PC磁轉(zhuǎn)計算統(tǒng)計信息時，如果要避免使用某些特定像元，首先建立 一個包含這些“壞”像元的掩膜，然后使用Basic Tools Statistics對掩膜圖 像計算協(xié)方差統(tǒng)計信息，也可以使用該統(tǒng)計文件進行主成分分析。選擇Transforms Principal Components Forward PCRotation PCRotation from Existing Stats。當(dāng)出現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)ENVI選擇文件或子集對話框時，選擇輸入文

8、件，并用標(biāo)準(zhǔn)ENVI文件選擇程序建立所需的子集。將出現(xiàn)另一個文件選擇對話 框，在當(dāng)前輸入數(shù)據(jù)目錄列表中，顯示出了已經(jīng)存在的統(tǒng)計文件（默認擴展名 為.sta ）。用標(biāo)準(zhǔn)ENVI文件選擇程序選擇統(tǒng)計文件。選擇輸出到“File ”或Memory o在“Output Data Type ”按鈕菜單中，選擇輸出文件的數(shù)據(jù)類型。 選擇輸出的主成分波段數(shù)?？梢酝ㄟ^鍵入所需的數(shù)字，或用“Number of Output PC Bands”標(biāo)簽旁的 增減箭頭按鈕來確定輸出的主成分波段數(shù)。默認的輸出波段數(shù)等于輸入波段數(shù)。也可以用特征值來選擇輸出的主成分波段數(shù)，按照如下步驟操作。點擊“Select Subset f

9、rom Eigenvalues”標(biāo)簽附近的按鈕，選擇 “YES。統(tǒng)計信息將被計算，并出現(xiàn)Select Output PC Bands對話框，其中歹U出每個波 段和其相應(yīng)的特征值，同時也列出每個主成分波段中包含的數(shù)據(jù)方差的累積白分 比。在“Number of Output PC Bands”文本框中，鍵入一個數(shù)字或點擊箭頭按 鈕，確定要輸出的波段數(shù)。特征值大的主成分波段包含最大的數(shù)據(jù)方差。較小的特征值包含較少的數(shù)據(jù)信息和較多的噪聲。為了節(jié)省磁盤空間，最好僅輸出具有較大特征值的波段。在Select Output PC Bands對話框中，點擊“OK。輸出的PC旋轉(zhuǎn)將只包含選 擇的波段數(shù)。例如：如果

10、選擇“4”作為輸出的波段數(shù)，則只有前4個主成分波 段會出現(xiàn)在輸出文件里。在Forward PC Rotation Parameters對話框中，點擊 “OK。ENVI處理完畢后，將出現(xiàn)PCEigenValues繪圖窗口，主成分波段將被導(dǎo)入 可用波段列表中，并用于顯示。想了解特征值繪圖窗口中有關(guān)編輯以及其它選項 的信息，請參閱第193頁的“交互式繪圖功能”。（2）反向PC旋轉(zhuǎn)使用Inverse PC Rotation工具可以將主成分圖像變換回原始數(shù)據(jù)空間。選擇Transforms Principal Components Inverse PC Rotation。當(dāng)出現(xiàn)標(biāo) 準(zhǔn)ENVI選擇文件或子集對話框時，選擇輸入文件，并用標(biāo)準(zhǔn)ENV文件選擇程序 建立所需子集。將出現(xiàn)另一個文件選擇對話框，在當(dāng)前輸入數(shù)據(jù)目錄列表中,顯 示出了已經(jīng)存在的統(tǒng)計文件（默認擴展名為.sta ）選擇在正向PC旋轉(zhuǎn)中存儲 的統(tǒng)計文件。注意：在選擇反向PC旋轉(zhuǎn)之前，統(tǒng)計文件必須已經(jīng)存在。在Calculate using”標(biāo)簽旁，使用箭頭切換按鈕選擇“Covariance Matrix”或“ Correlation M