Автоматическая векторизация яркостных или тематических значений

Отображение результатов классификаций (Показать легенду)

Классификация растровых изображений

Управление векторными слоями.

 

7.Чтобы избежать наложения растровых и векторных слоев, сделайте слой каналов растра невидимым через Настройка отображения(главного меню Отображениеà Настройка отображения), в закладке Настройка слоеввыделите слой RGBи нажмите кнопку Видимость(рис.7.4).

8.Сохраните полученную векторную карту с перезаписью исходного файла вектора через опцию Векторà Сохранить изменения,

подтвердив это в выведенном сообщении.

 

9.Закройте изображение и векторный слой.Рис.7.4.Результат векторизации изображения

 

 


 


 

Неуправляемая классификация ISODATA

 

(Итерационная самоорганизующаяся методика анализа данных –

 

Iterative Self-Organizing Data Analysis Technique)

Данный алгоритм является одним из наиболее популярных, используемых для неуправляемой классификации (классификации без учителя). Он базируется на кластеризации изображения, основанной на разнице между средними значениями кластеров (минимальном спектральном расстоянии между центрами классов).

Существует несколько вариантов исполнения алгоритма, в нашем случае использована следующая логическая последовательность:

1.Начальная инициализация кластеров. Входные данные предварительно обрабатываются по методу главных компонент (PCA), а затем по обработанным растрам с помощью метода стандартных отклонений. Таким образом, устанавливается начальное положение центров спектральных классов. Количество классов определяется пользователем.

2.Первая итерация. На данном этапе все пиксели изображения присваиваются классам по признаку наименьшего расстояния между средним значением класса и значением яркости пикселя, образуя кластеры. В качестве меры сравнения расстояний используется Евклидова метрика.

3.Затем производится пересчет средних значений в классах. Соотнесение получившихся на предыдущем шаге кластеров к спектральным классам проходит по тому же принципу. Кластеры могут объединяться или делиться в зависимости от установленных пороговых значений. Затем вновь производится пересчет средних значений и образование новых кластеров.

4.Данная процедура повторяется до тех пор, пока кластеры могут объединяться или делиться, либо по достижению максимального числа итераций, задаваемых пользователем.

 

Результатом обработки является новый растровый слой, содержащий получившиеся кластеры, объединенные по принадлежности к спектральным классам. Получившиеся спектральные классы кодируются от минимальных средних к максимальным и нумеруются с единицы.

Последующая обработка сводится к тематической интерпретации получившихся спектральных классов. Для отнесения полученных спектральных классов к тематическим необходимо использовать соответствующий инструментарий, описанный в разделе

«Отображение результатов классификации».

 

Для определения параметров алгоритма используется диалог Классификация ISODATA, вызываемый командой меню Классификация Без учителя ISODATA (рис.8.1).

Рис. 8.1.Диалог Классификация ISODATA

 

 

В списке Растры– необходимо указать спектральные каналы, которые будут обработаны.

 

Необходимо указать не более 32 входных каналов.

 

Выпадающий список Векторная маска для обучения– задает границу области, используемой при начальной инициализации кластеров. В качестве границы может быть использована векторная маска или определенная прямоугольная область.

Выпадающий список Векторная маска для классификации– задает границу области,

 

используемой при классификации. В качестве границы может быть использована векторная маска или определенная прямоугольная область.

Флаг Сохранить центры классов как SOM в файл– сохраняет полученные классы в виде

 

топографического отображения SOM (см. руководство к модулю «Тематик Про»)

 

В группе Параметры– задаются параметры обработки.

 

Поле ввода Целевое количество классов– задает максимальное количество спектральных классов. Максимально допустимое число выходных классов равняется 255.

Поле ввода Максимальное количество итераций– задает максимальное количество

 

итераций обработки при достижение, которого, в случае если не произошла самоорганизация, алгоритм будет остановлен.

Флаг Показать параметры эксперта– активирует параметры группы Параметры

 

эксперта.

 

Группа Параметры эксперта– задает дополнительные параметры алгоритма:

 

Поле ввода Максимальное число пар кластеров для объединения– задает максимальное число объединяемых пар кластеров на одной итерации.

Поле ввода Минимальное количество образцов в кластере– задает минимально

 

допустимое количество пикселей в кластере. Если количество пикселей в

 

кластере будет меньшим, чем заданное значение, то он будет удален, и формирующие его пиксели присвоятся наиболее близкому классу или классам.

Поле ввода Порог стандартного отклонения при разбивке– задает максимально

 

допустимое стандартное отклонение в пределах кластера. В случае, если стандартное отклонение в кластере более заданного значения, кластер будет разделен на два кластера.

Поле ввода Порог расстояния в парах при объединении– задает минимальное

 

расстояние между средними кластеров. Кластеры будут объединены, в случае если расстояние между их средними будет меньше, чем указанное.

Кнопка Выполнить– инициирует процесс кластеризации.

 

Кнопка Отмена– закрывает диалог.

 

 

Отображение полученных результатов классификации происходит в инструментальной панели

 

Показать легенду(см. «Отображение результатов классификаций (Показать легенду 9)»).

 

 

 
Специально для визуализации и анализа полученных результатов управляемой и неуправляемой классификаций служит инструментальная панель Показать легенду(режим индексированных цветов).Данный режим отображения может быть использован для визуализации результатов как

тематической, так и яркостной классификации, а также бинарных растров и др. (например, результаты сегментации радиолокационных и многозональных снимков и т.п.).

Вызов инструментальной панели Показать легендуосуществляется командой главного меню Отображениеè Показать легенду.

В результате в левой части активного


рабочего окна открывается инструментальная панель Показать


 

Рис.9.1..Инструментальная панель Показать легенду


 

легенду, которая состоит из нескольких элементов управления (рис.9.1.).

 

 
В верхней части инструментальной панели представлены кнопки управления

 


 

 

действие:


, каждая из которых выполняет следующее


 

 
– сохранение созданной легенды в файл в формате Legend XML files с расширением

 

*.icxleg.

 

– загрузка ранее созданной легенды для редактирования в формате Legend XML files с расширением *.icxleg.

– отображение только существующих яркостных или тематических классов.

 

– применение выбранной палитры визуализации к указанному растровому слою.

 

– отображение только тех пикселей растрового слоя, которые принадлежат выделенным классам.

– подсветка пикселей растрового слоя принадлежащих выделенному классу желтым цветом. – инструмент Сканировать пиксели растра с легендой, используется для обратной

связи между рабочим окном и панелью легенды.

 

– считывает цветовую палитру, сохраненную в растре.

 

– генерация цветовой окраски тематических классов по средним значениям яркости верхнего RGB слоя, их формирующих.


 

 
– перекодировка ранее заданных тематических классов и яркостных значений.

 

– вызов диалога векторизации Векторизовать элементы легенды, описанный в разделе

 

«Автоматическая векторизация яркостных или тематических значений».

 

 
– закрытие инструментальной панели.

 

Под кнопками управления инструментальной панели в выпадающем списке необходимо выбрать слой, для которого будет создаваться легенда. Визуализация всех изменений с выбранным слоем происходит в активном рабочем окне.

 

 

Если в программу было загружено одноканальное изображение в индексированных цветах, то возможно прочитать цветовую палитру этого изображения из самого него (если она не прочиталась автоматически). Для этого необходимо нажать на кнопку считывания цветовой палитры . Если данная кнопка недоступна, то это значит, что растр не содержит

сохраненной цветовой палитры.

 

О способах сохранения растрового канала, с использованием построенной цветовой палитры, рассказано в разделе «Сохранение одноканальных изображений с цветовой палитрой» настоящего руководства.

В основной части инструментальной панели находится таблица, состоящая из нескольких полей:

· Первая колонка Значение– отображает значения яркости пикселя или номер тематического класса. Максимально возможное количество значений / классов – 2048.

· Вторая колонка Новое– используется для перекодировки классов тематической или яркостной классификации, поэтому в этом столбце необходимо указать номер присваиваемого тематического класса или яркостного значения.

· Третья колонка Вект.– используется для автоматической векторизации выбранного тематического класса или яркости. Для векторизации тематических классов необходимо присвоить атрибут «yes», кликнув левой клавишей мыши напротив соответствующей записи в данном поле.

· Четвертая колонка Цвет– используется для задания пользовательского цвета, которым будет отображаться текущий тематический или яркостной класс.

· Пятая колонка Процент (Пиксели/Площадь)– отображает «представительность»

 

класса в процентах относительно общего количества пикселей растрового слоя.

 

· Шестая колонка Комментарий– используется для занесения вручную текстовой информации о текущем тематическом классе.


 
При нажатии правой клавиши мыши на таблице будет вызвано всплывающее меню с набором команд:

· Команда Задать новый код– позволяет определить значение при перекодировке для группы выделенных классов.

· Команда Очистить новый код– снимает заданные для перекодировки классы яркостной или тематической классификации в столбце Новое.

· Команда Векторизовать– задает атрибут векторизации («yes») в столбце Вект. для выделенного диапазона значений или классов.

· Команда Не векторизовать– снимает атрибут векторизации («yes») в столбце Вект.

 

для выделенного диапазона значений или классов.

 

· Команда Задать цвет– позволяет присвоить цвет, которым будет отображаться выделенный диапазон тематических или яркостных классов.

· Команда Очистить цвет– отменяет использование текущего цвета у выделенных тематических или яркостных классов.

· Команда Случайные цвета– задает случайный выбор цветов для выбранного диапазона классов или значений.

· Команда Выбрать все– позволяет выделить все тематические или яркостные классы растрового слоя.

· Раскрывающийся список Отображать площадь как– меняет отображение площадей в колонке Процент. Возможно отображение площадей в виде процентов, количества пикселей, единиц проекции.

Тематическая интерпретация яркостных классов

 

Процесс тематической интерпретации сводится к присвоению яркостных классов (например, результатов, полученных методом ISODATA) тематическим классам. В программе реализован алгоритм построения адаптивной цветовой палитры по средним значениям RGB для заданного сочетания каналов, и ряд инструментов, позволяющих упростить процесс тематической интерпретации.

Для построения адаптивной цветовой палитры необходимо выполнить следующие действия:

 

1.Выключить кнопку использования текущей цветовой палитры панели инструментов окна легенды.

2.Используя стандартный диалог управления растровыми слоями Настройка отображения, установить требуемое сочетание каналов для верхнего RGB слоя и настроить параметры его отображения.

3.Нажать кнопку построения палитры панели инструментов окна легенды.

 

4.Включить кнопку использования текущей цветовой палитры для отображения заданного растрового слоя с полученной цветовой палитрой.

 

Часто в процессе тематической интерпретации требуется оценить пространственное положение спектральных или тематических классов, для такой оценки можно использовать следующий инструментарий:

Подсветка пикселей растрового слоя, принадлежащих выделенным в окне легенды тематическим классам. Для использования данного инструмента необходимо нажать кнопку панели инструментов окна легенды. В данном режиме при выделении строк легенды пиксели классифицированного растрового отображения, принадлежащие выделенным классам, будут подсвечены желтым цветом.

Отображение только тех пикселей тематического растра, которые принадлежат выделенным в окне легенды тематическим классам. Для использования данного инструмента необходимо нажать кнопку панели инструментов окна легенды.

 

Инструмент Сканировать пиксели. Данный инструмент предоставляет возможность

 

использования обратной связи меду рабочим окном и принадлежащим ему окном легенды. Для использования данного инструмента необходимо нажать кнопку панели инструментов окна легенды, затем кликнуть левой клавишей мыши в требуемый пиксель растрового слоя,

отображаемого в рабочем окне. При этом в окне легенды будет выделена строка, соответствующая тематическому классу, которому принадлежит данный пиксель. Данный инструмент можно использовать совместно с клавишами Ctrlи Shiftклавиатуры: при выделении следующего пикселя при нажатой клавише Shiftон будет добавлен к выделенным, при нажатой клавише Ctrl– исключен из выделения. Инструмент будет отключен, в случае если пользователь нажмет правую клавишу мышки, находясь в фокусе рабочего окна, или

воспользуется любым из стандартных инструментов навигации (лапка, лупа и тд.).

 

Оба режима отображения и инструмент Сканировать пикселимогут использоваться как раздельно, так и вместе.

Кроме того, при тематической интерпретации можно воспользоваться инструментами,

 

доступными на закладке Статистики классовдиалога Настройка отображения, описанного в разделе «Отображение растров в режиме RGB и Grey» данного руководства пользователя.

 


 

 

Перекодировка и объединение тематических классов

 

Одной из задач тематической интерпретации зачастую является необходимость объединения нескольких спектральных классов в один тематический или выполнение перекодировки (присвоение тематическому классу нового целочисленного кода). Для решения подобных задач в программе необходимо выполнить следующие действия:

1.Выбрать в окне легенды спектральный или тематический класс, который требуется обработать.

 
2.Присвоить новый целочисленный код. В случае если требуется обработать единичный класс, необходимо установить в колонке таблицы Новоетребуемое значение. В случае если требуется обработать несколько классов, необходимо выделить интересующие классы и нажать правую клавишу мыши, находясь в фокусе окна легенды, затем выбрать команду Задать новый код

выпадающего меню. В результате появится диалог Задать новый код(рис.9.2.). В поле ввода Значение нового коданеобходимо установить требуемое значение и нажать

кнопку Задать. В результате выбранным


спектральным классам будет присвоен заданный код.


Рис.9.2.Диалог Задать новый код


 

 
3.В случае необходимости сохранить перекодированное изображение, необходимо нажать кнопку панели инструментов окна легенды. В результате появится диалог перекодирования изображения (рис.9.3.):

 

 

Рис.9.3.Диалог перекодирования изображения

 

 

Здесь возможны следующие настройки:

Группа Перекодировать пиксели под маской –позволяет задать ограничивающую область, используемую при перекодировке.

 

Выпадающий список – позволяет выбрать векторную маску или заданную прямоугольную область (Выбранный регион). При выборе Нетперекодировка осуществляется для всего изображения.

 


 

Флаг и поле ввода Везде использовать следующее значение– позволяет задать для перекодировки единое значение для всех пикселей, оказавшихся под маской.

 

Переключатель В исходном растре– сохраняет результаты перекодировки в исходном растре.

 

В случае ошибки отменить данную операцию и вернуться к исходному растру нельзя!

 

Переключатель Создать новый растр– сохраняет результаты перекодировки в новом растре с префиксом Перекодирован_из_«имя_исходного_канала»

 

Кнопка Выполнить– запускает процесс перекодировки.

 

Кнопка Отмена- закрывает диалог

 

 

Для векторизации тематического(их) или яркостного(ых) значения(ий) в инструментальной панели Показать легендунеобходимо предварительно задать атрибут векторизации «yes»в столбце Вект. для выбранного диапазона значений или классов. После чего кнопкой на

инструментальной панели Показать легендувызывается диалог векторизации

 

 
Векторизовать элементы легенды(рис.9.4.).

 

Рис.9.4.Диалог Векторизовать элементы легенды

 

 

Группа Выходной векторный слой– определяет имя векторного слоя, в который будет

 

записан результат работы алгоритма и параметры векторизации. Выпадающий список позволяет выбрать имя векторного слоя для записи результатов векторизации.

 

Группа Параметры– определяет параметры работы с векторными объектами:

 

Флаг Очистить слой перед вставкой– при включении позволяет предварительно очистить указанный векторный слой от всех находящихся в нем объектов.

 

Флаг Сглаживать вершины– при включении позволяет использовать альтернативный вариант векторизации, позволяющий сократить количество вершин у выходных полигональных объектов.

Группа Значения кодов– позволяет определить поле атрибутивной таблицы векторного слоя,

 

в которое будет записываться идентификатор класса.

 

Флаг Сохранить в поле– включает запись идентификатора класса в поле атрибутивной таблицы;

 

Выпадающий список позволяет выбрать имя поля, в которое будет записан идентификатор класса.

 

Флаг Использовать новые коды– при включении присваивает векторизуемым классам значение, заданное для перекодировки классов яркостной или тематической классификации в столбце Новое.

 

Группа Упрощение полигонов– отвечает за генерализацию и топологию выходного векторного слоя.

 

Флаг Допустимая величина изменений– при включении сообщает о необходимости выполнить генерализацию. Поле справа задает значение минимального расстояния между смежными узлами векторного объекта. Значения задаются в единицах измерения текущей картографической проекции.

 

Флаг Исключить перекрытия– при включении позволяет избегать перекрытия векторных полигонов при векторизации.

 

Группа Ограничения по размеру полигонов– позволяет исключить векторные объекты по признаку размера.

 

Поле ввода Минимальный периметр– задает порог по периметру. Объекты с периметром менее, чем указанный, векторизоваться не будут. Параметр определятся в единицах измерения текущей проекции.

 

Поле ввода Минимальная площадь– задает порог по площади. Объекты с площадью менее, чем указанная, векторизоваться не будут. Параметр определятся в единицах измерения текущей проекции.

Флаг Использовать дисковый буфер для временных растров - при включении сообщает

об отказе от использования оперативной памяти компьютера при векторизации. Данная опция

может быть полезна в случае недостатка оперативной памяти или обработке растрового изображения большого размера. Использование данной опции может существенно снизить скорость обработки.

Кнопка Векторизовать – инициирует процесс векторизации.

Кнопка Отмена– закрывает диалог.