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.