Osztályozás multispektrális adatokon

Az intenzitásértékek gyakorisággörbéje, a hisztogram. (1 dimenziós)

Tekintsük egy többcsatornás műholdfelvétel egyetlen csatornáját. Egy Landsat TM felvétel 4. (közeli infravörös) csatornáját jelenítettük meg szürkeárnyalatosan. A közeli infravörösben kicsiny reflektanciájú víz (a Duna) sötét csíkja keresztülhúzódik a képen. A Gerecse hegység erdőkkel, legelőkkel, szántóföldekkel szabdalt területe látszik a kép alsó felén.

Tekintsük a kép hisztogramját. A hisztogram azt mutatja meg, hogy az adott képen hány képpont rendelkezik az előforduló intenzitásértékkel. A hisztogram vízszintes tengelyén vannak feltüntetve az előforduló intenzitásértékek (esetünkben 0 és 143 közötti számok fordulnak elő). A függőleges tengelyenen a darabszámok jeleníthetők meg.

A hisztogramon látszik, hogy két jól elkülönülő csúcsa van. Az első, kisebb, élesebb csúcs 20 körüli pixelértékekhez (intenzitásértékhez) tartozik, a második nagyobb, szélesebb csúcs a 70-es intenzitásérték környékére. A hisztogramon harmadik csúcs nincsen, de jól látszik, hogy nem elhanyagolható számban vannak  képen magas intenzitás értékek.
A műholdképen azonosíthatjuk ezeket a hisztogramon megtalált jellegzetességeket. Az első, kisebbik csúcs a hisztogramon a vizet ábrázoló képpontoknak felel meg a műholdképen. A műholdképen a víz a legsötétebb árnyalattal jelenik meg, vagyis a képpontok intenzitásértéke alacsony. A kisebb csúcs mérete összhangban van azzal, hogy a műholdképnek körülbelül 5-7 %-át foglalja el a vízfelület.
A nagyobbik szélesebb csúcsnak felel meg a képen közepes szürke tónussal megjelenő mezőgazdasági, erdős terület. A csúcs szélessége utal arra, hogy ezek a területek nem jellemezhetők egyetlen markáns intenzitásértékkel, mint a vízfelület, nagyobb az intenzitásértékek szórása. A csúcs nagysága (a görbe alatti terület) utal a képpontok számára, látszik hogy a kép nagy részét ezek az intenzitásértékek teszik ki.
A hisztogram jobb szélén levő magas intenzitásértékek a műholdképen egészen világos szürke, csaknem fehér színnel megjelenő képpontoknak felelnek meg. Ezeknek a száma nem túl magas, és az intenzitásértékük nem jellemezhető egy konkrét értékkel (egy szélesebb tartományban szór), ezért nem alkotnk a hisztogramon csúcsot. 

Szkattergram (2 dimenziós hisztogram)

Tekintsük az előbbi többcsatornás adatrendszert, és a látható tartomány vörös színének megfelelő 3. csatornát kék, a közeli infravörösnek megfelelő 4. csatornát zöld színnel ábrázoljuk. (hamis színes kép)

A megjelenített két csatorna közös hisztogramja a szkattergram.

A szkattergram vizszintes tengelyén (esetünkben) a 3. csatornán, a függőleges tengelyen a 4. csatornán levő intenzitásértékek vannak bejelölve. A szkattergramon előforduló szinek darabszámokat jelölnek: a szkattergram egy pontjába (amit a vizszintes és a függőleges tengelyekről leolvasható intenzitásértékek jellemeznek) a műholdkép hány képpontja esik. A szkattergramon több vörössel jelölt csúcs, elnyúló gerinc látszik. A szkattergramon látszik a kurzor, a bal felső sarokban leolvasható a pozíciója: a 3. csatornán 34, a 4. csatornán 17 intenzitásérték.
Bár a 4. csatorna intenzitásértéke alapján lehet hogy a vizes képpontok helyét találtuk meg, ezt le kell ellenőrizni.
Az ellenőrzéshez alkalmas módszert jelenthet, hogy a szkattergramon kijelölhetünk régiókat (intenzitás tartományokat), amiket a képfeldolgozó program a műholdfelvételen megjelenít. A szkattergramon feketével kijelölt terület a műholdképen is fekete színben jelenik meg. Ez alapján nézzük meg, hogy a szkattergram egyes "csomósodási pontja" milyen felszíntípusnak felelnek meg.

Víz

  

A vízfelületekről látszik a szkattergramon, hogy a 3. csatornán közepes intenzitásértékkel rendelkeznek, a 4. csatornán pedig nagyon kis intenzitásértékkel.

Mezőgazdasági terület

  

A mezőgazdasági területek a 3. csatornán kicsi, míg a 4. csatornán nagy intenzitásértékekkel jelentkeznek (a közeli infravörösben a zöld növényzetnek kiugróan magas a reflektanciája!)

Erdő

 

Az erdős területek a 3. csatornán kicsi, a 4. csatornán közepes intenzitásértékekkel jellemezhetők.

Szikla, csupasz talaj

  

A csupasz talajok és a sziklafelszínek a 3. csatornán magas, a 4. csatornán közepes intenzitásértékekkel jellemezhetők.

A szkattergramot természetesen nem csak a fenti két csatorna adataira lehet elkészíteni, hanem a többcsatornás műholdkép bármely két csatornájára, és ellenőrizni lehet, hogy a különböző felszíntípusok az adott két csatornán elkülöníthetőek-e egymástól.

A csatornák absztrak tere: az N dimenziós hisztogram.

A fenti példák általánosításával, (bár nem tudjuk a két dimenziós képernyőn megjeleníteni) a szkattergramot elkészíthetnénk 3 csatorna adataira. Ebben a 3 dimenziós szkatterogramban nem téglaalapok, hanem dobozkák jelölnék ki az egyes intenzitástartományokat.
A fenti modellt általánosítani lehet N dimenzióra, ahol N a csatornák számát jelenti. Ekkor az intenzitástartományokat N dimenziós dobozkák jelölik ki. Az egyes felszíntípusok abban az esetben különíthetők el, ha ezek a "dobozok" nem metszik egymást.

Tovább

 

Tartalom