主成分分析方法操作

1、ENVI主成分分析（PCA）是通過使用PrincipalComponents選項生成互不相關的輸出波段，達到隔離噪聲和減少數據集的維數的方法。由于多波段數據經常是高度相關的，主成分變換尋找一個原點在數據均值的新的坐標系統(tǒng)，通過坐標軸的旋轉來使數據的方差達到最大ENVI主成分分析（PCA）是通過使用PrincipalComponents選項生成互不相關的輸出波段，達到隔離噪聲和減少數據集的維數的方法。由于多波段數據經常是高度相關的，主成分變換尋找一個原點在數據均值的新的坐標系統(tǒng)，通過坐標軸的旋轉來使數據的方差達到最大，從而生成互不相關的輸出波段。主成分（PC）波段是原始波譜波段的線性合成，它們之

2、間是互不相關的?？梢杂嬎爿敵鲋鞒煞植ǘ危ㄅc輸入的波譜波段數相同）。第一主成分包含最大的數據方差百分比，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于包含很小的方差（大多數由原始波譜的噪聲引起），因此顯示為噪聲。由于數據的不相關，主成分波段可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（PC）旋轉。1.正向主成分（PC）旋轉正向PC旋轉用一個線性變換使數據方差達到最大。當使用正向PC旋轉時，ENVI允許計算新的統(tǒng)計值，或根據已經存在的統(tǒng)計值進行旋轉。輸出值可以存為字節(jié)型、浮點型、整型、長整型或雙精度型。也可以基于特征值來提取PC旋轉的輸出內容，生成只包含所需的PC

3、波段的輸出。計算新的統(tǒng)計值和旋轉使用ComputeNewStatisticsandRotate選項可以計算數據特征值、協方差或相關系數矩陣以及PC正向旋轉。選擇Transforms>PrincipalComponents>ForwardPCRotation>ComputeNewStatisticsandRotate。當出現PrincipalComponentsInputFile對話框時，選擇輸入文件或用標準ENVI選擇程序選取子集。將會出現ForwardPCRotationParameters對話框。注意：點擊“StatsSubset”按鈕可以基于一個空間子集或感興趣區(qū)計算統(tǒng)

4、計信息。該統(tǒng)計將被應用于整個文件或文件的空間子集。詳細介紹，請參閱第348頁的“根據子集進行統(tǒng)計”。在“StatsX/YResizeFactor”文本框中鍵入小于1的調整系數，用于計算統(tǒng)計值時的數據二次采樣。注意：鍵入一個小于1的調整系數，將會提高統(tǒng)計計算速度。例如：使用一個0.1的調整系數，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“CovarianceMatrix”（協方差矩陣）還是根據“CorrelationMatrix”（相關系數矩陣）計算主成分波段。注意：一般說來，計算主成分時，選擇使用協方差矩陣。當波段之間數據范圍差異較大時，選

5、擇相關系數矩陣，并且需要標準化。選用輸出到“File”或“Memory”。在“OutputDataType”菜單中，選擇所需的輸出文件數據類型。選擇輸出的主成分波段數?？梢酝ㄟ^鍵入所需的數字，或用“NumberofOutputPCBands”標簽旁的增減箭頭按鈕來確定輸出的主成分波段數。默認的輸出波段數等于輸入波段數。也可以用特征值來選擇輸出的主成分波段數，按照如下步驟操作。A.點擊“SelectSubsetfromEigenvalues”標簽附近的按鈕，選擇“YES”。統(tǒng)計信息將被計算,并出現SelectOutputPCBands對話框，列出每個波段和其相應的特征值。同時也列出每個主成分波段

6、中包含的數據方差的累積百分比。B. 在“NumberofOutputPCBands”文本框中，鍵入一個數字或點擊箭頭按鈕，確定要輸出的波段數。特征值大的主成分波段包含最大的數據方差。較小的特征值包含較少的數據信息和較多的噪聲。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SelectOutputPCBands對話框中，點擊“OK”。輸出的PC旋轉將只包含選擇的波段數。例如：如果選擇“4”作為輸出的波段數，則只有前4個主成分波段會出現在輸出文件里。在ForwardPCRotationParameters對話框中，點擊“OK”。ENVI處理完畢后，將出現PCEigenvalues繪圖窗

7、口，主成分波段將被導入可用波段列表中，并用于顯示。ENVI主成分分析對PCA輸出應用掩膜當進行正向PC旋轉時，可以對輸出結果應用掩膜。如果已經為輸入文件指定了掩膜，可以設定輸出圖像中被掩膜遮蔽部分的輸出值。在ENVI主菜單中，選擇Transforms>PrincipalComponents>ForwardPCRotation>ComputeNewStatisticsandRotate。當出現文件選擇對話框時，選擇輸入圖像并應用掩膜。當出現ForwardPCParameters對話框時，在“OutputMaskValue”文本框中，為被掩膜遮蔽部分鍵入一個輸出值。掩膜將被應用于

8、統(tǒng)計信息的計算，輸出數據的被遮蔽區(qū)域被置為輸入的掩膜值。根據子集進行統(tǒng)計使用“StatsSubset”按鈕可以基于一個空間子集或感興趣區(qū)來計算統(tǒng)計信息。該統(tǒng)計將被應用于整個文件或文件的空間子集。在ForwardPCParameters對話框中，點擊“StatsSubset”按鈕。在SelectStatisticsSubset對話框中，從下列選項中選擇：要選取一個標準圖像空間子集，點擊“CalculateStatsOnImageSubset”按鈕，使用標準ENVI方法構建子集。要選取感興趣區(qū)作為子集，點擊'CalculateStatsOnROI”按鈕來顯示一個感興趣區(qū)列表，然后點擊感興趣

9、區(qū)名來選擇它。提示:要將先前保存的感興趣區(qū)添加到感興趣列表中，在子集對話框中，點擊“RestoreROIs”，選擇感興趣區(qū)文件，然后選擇感興趣區(qū)。ENVI主成分分析根據已有統(tǒng)計進行PC旋轉如果已經為數據統(tǒng)計出協方差和特征值，可以將它們輸入到PC旋轉中?？梢栽赑C旋轉中使用包含如下數據的統(tǒng)計文件，包括:與輸入數據具有相同波段數的協方差和特征值（也許已經用BasicTools>ComputeStatistics選項，或在以前的PC旋轉中計算出了這些統(tǒng)計值）。提示：當為PCA旋轉計算統(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BasicTools>

10、;Statistics對掩膜圖像計算協方差統(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>PrincipalComponents>ForwardPCRotation>PCRotationfromExistingStats。當出現標準ENVI選擇文件或子集對話框時，選擇輸入文件，并用標準ENVI文件選擇程序建立所需的子集。將出現另一個文件選擇對話框，在當前輸入數據目錄列表中，顯示出了已經存在的統(tǒng)計文件（默認擴展名為.sta）。用標準ENVI文件選擇程序選擇統(tǒng)計文件。選擇輸出到“File”或“Memory”。在“OutputDataType”按鈕菜單中，選

11、擇輸出文件的數據類型。選擇輸出的主成分波段數?？梢酝ㄟ^鍵入所需的數字，或用“NumberofOutputPCBands”標簽旁的增減箭頭按鈕來確定輸出的主成分波段數。默認的輸出波段數等于輸入波段數。也可以用特征值來選擇輸出的主成分波段數，按照如下步驟操作。點擊“SelectSubsetfromEigenvalues”標簽附近的按鈕，選擇“YES”。統(tǒng)計信息將被計算，并出現SelectOutputPCBands對話框，其中列出每個波段和其相應的特征值，同時也列出每個主成分波段中包含的數據方差的累積百分比。在“NumberofOutputPCBands”文本框中，鍵入一個數字或點擊箭頭按鈕，確定要

12、輸出的波段數。特征值大的主成分波段包含最大的數據方差。較小的特征值包含較少的數據信息和較多的噪聲。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SelectOutputPCBands對話框中，點擊“OK”。輸出的PC旋轉將只包含選擇的波段數。例如：如果選擇“4”作為輸出的波段數，則只有前4個主成分波段會出現在輸出文件里。在ForwardPCRotationParameters對話框中，點擊“OK”。ENVI處理完畢后，將出現PCEigenValues繪圖窗口，主成分波段將被導入可用波段列表中，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旋轉使用InversePCRotation工具可以將主成分圖像變換回原始數據空間。選擇Transforms>PrincipalComponents>InversePCRotation當出現標準ENVI選擇文件或子集對話框時，選擇輸入文件，并用標準ENV文件選擇程序建立所需子集。將出現另一個文件選擇對話框，在當前輸入數據目錄列表中，顯示出了已經存在的統(tǒng)計文件（默認擴展名為.sta）選擇在正向PC旋轉中存儲的統(tǒng)計文件。注意：在選擇反向PC旋轉之前，統(tǒng)計文件必須已經存在。在“Calculateusing”標簽旁，使用箭頭切