Classificazione di immagini con GRASS

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1 Classfcazone d mmagn con GRASS Paolo Zatell Dpartmento d Ingegnera Cvle e Ambentale Unverstà d Trento

2 Classfcazone d mmagn Scopo della classfcazone: rcavare da una mmagne nformazon sulla superfce. Foto nterpretazone sfrutta le conoscenze a pror dell operatore. Classfcazone automatca Applca algortm a valor d ntenstà su dverse bande: sono mportant rapport fra valor delle bande. Paolo Zatell Dpartmento d Ingegnera Cvle e Ambentale Unverstà d Trento

3 Classfcazone automatca 1. assegnazone d un pxel ad una classe Algortm automatc 2. assegnazone d una classe d pxel ad una copertura Informazon esterne Paolo Zatell Dpartmento d Ingegnera Cvle e Ambentale Unverstà d Trento

4 classfcazone Supervsed (supervsonata) ntervento a pror del operatore; Unsupervsed (non supervsonata) ntervento a posteror del operatore; Hybrd (brda). supervsed copertura classfcazone class operatore unsupervsed classfcazone class copertura Paolo Zatell operatore Dpartmento d Ingegnera Cvle e Ambentale Unverstà d Trento

5 Frma spettrale E la capactà d rflessone d un corpo n funzone della lunghezza d onda della radazone ncdente. Paolo Zatell Dpartmento d Ingegnera Cvle e Ambentale Unverstà d Trento

6 Bande Landsat-MSS banda 4 banda 5 banda 6 banda 7 Paolo Zatell Dpartmento d Ingegnera Cvle e Ambentale Unverstà d Trento

7 Calssfcazone supervsonata 1. stablre con qual class s vuole rappresentare la copertura; 2. sceglere aree campone (tranng area) per le class; 3. usare dat delle aree campone per stmare parametr del classfcatore scelto; 4. applcare l classfcatore per attrbure ogn pxel ad una classe; 5. produrre carte tematche o report per analzzare l rsultato della classfcazone. Paolo Zatell Dpartmento d Ingegnera Cvle e Ambentale Unverstà d Trento

8 Massma verosmglanza Date =1,, n class S defnsce la probabltà che un pxel appartenga ad ogn classe p x = 1,, n x = vettore che contene valor su ogn banda. S attrbusce l pxel alla classe se p x p x j j Paolo Zatell Dpartmento d Ingegnera Cvle e Ambentale Unverstà d Trento

9 Massma verosmglanza S devono stmare le p x = 1,, n Con dat delle aree campone è possble stmare la probabltà che un pxel della classe abba valor x p x Teorema d Bayes p x p x p p x Paolo Zatell Dpartmento d Ingegnera Cvle e Ambentale Unverstà d Trento

10 Massma verosmglanza Le p sono le probabltà a pror per la classe (% d pxel n quella classe) La formula d Bayes s può rscrvere come p xpx px p Qund l pxel appartene alla classe se p x p px p j j j Paolo Zatell Dpartmento d Ingegnera Cvle e Ambentale Unverstà d Trento

11 Massma verosmglanza S assume che le class abbano dstrbuzon del tpo (normale multvarata) p x 2 N 2 C 1 2 e 1 2 x ' C 1x m m Dove C è la matrce d varanza e covaranza e m la meda della classe. S pone g ' 1 x ln p( ) lnc x m C x m Qund l pxel appartene alla classe se g x g j x j Paolo Zatell Dpartmento d Ingegnera Cvle e Ambentale Unverstà d Trento

12 Massma verosmglanza Ovvero se lnc ' 1 ' 1 x m C x m lnc x m C x m j j j j I parametr da stmare sono C e m usando valor de pxel nelle aree campone Paolo Zatell Dpartmento d Ingegnera Cvle e Ambentale Unverstà d Trento

13 Sogle Il modello precedente classfca tutt pxel d una mmagne, anche quell con probabltà molto basse: Paolo Zatell Dpartmento d Ingegnera Cvle e Ambentale Unverstà d Trento

14 sogle Ponendo una sogla (probabltà mnma) non s classfcano pxel con prob. bassa sogla Paolo Zatell non classfcato Dpartmento d Ingegnera Cvle e Ambentale Unverstà d Trento

15 sogle S aggunge la condzone gx T coè ln p( ) 1 2 lnc 1 2 ' 1 x m C x m T coè ' 1 x m C x m 2T 2ln p( ) lnc Se x s assume dstrbuto normalmente, allora ' 1 x m C x m è dstrbuto come un 2 a N (n. bande) grad d lbertà. Dat C e w s può percò determnare T n modo che una certa % d pxel. sa nella classe. Paolo Zatell Dpartmento d Ingegnera Cvle e Ambentale Unverstà d Trento

16 Classfcator contestual Classfcano un pxel non solo n base a suo valor, ma n funzone de valor de pxel crcostant. Sfruttano la correlazone fra le categore d pxel vcn per rendere pccol alcun error (rumore, ecc.). S può realzzare con un preprocessamento: fltr passa basso (medana, ecc.); bande artfcal (texture, ecc.). Paolo Zatell Dpartmento d Ingegnera Cvle e Ambentale Unverstà d Trento

17 Label relaxaton Dopo avere classfcato l mmagne s utlzza una neghbourhood functon Qm modfcando la funzone d probabltà d appartenenza del pxel m alla classe p ' m p m Q p m Q m m normalzzazone Alla k-esma terazone Q k m k d p p n peso d vcnato n j mn j n Probabltà che l pxel m quando l pxel n j Paolo Zatell Dpartmento d Ingegnera Cvle e Ambentale Unverstà d Trento

18 Classfcazone unsupervsed 1. generazone de cluster S raggruppano pxel nello spazo multspettrale (bande) con una metrca d smltudne, d solto la dstanza eucldea: d ' x x x x x x x x x x 1, ottmzzazone (cancellazone/merge/dvsone) 2 1 S formano canddat cluster e s spostano pxel tra cluster per mnmzzare la quanttà C x C ' x m x m N Paolo Zatell Dpartmento d Ingegnera Cvle e Ambentale Unverstà d Trento

19 Insermento d mmagn RGB n GRASS 1. Importazone n GRASS delle mmagn (es. r.n.tff), l fle vene suddvso n tant raster quante sono le bande ad es. mm1.r, mm1.g e mm1.b; 2. Creazone d grupp e sottogrupp. È possble vsualzzare l mmagne orgnale con l comando d.rgb oppure.composte. Paolo Zatell Dpartmento d Ingegnera Cvle e Ambentale Unverstà d Trento

20 Classfcazone n GRASS.group creazone de grupp e sottogrupp (combnazon d bande) unsupervsed.cluster.maxlk supervsed.class.maxlk.gensg.maxlk.gensgset.smap Paolo Zatell Dpartmento d Ingegnera Cvle e Ambentale Unverstà d Trento

21 Classfcazone unsupervsed.cluster parametr Genera cluster (vettore meda e matrce d varanza e covaranza) con l algortmo mgratng means : 1. s scelgono punt random come centr de cluster; 2. ogn pxel vene attrbuto al cluster con centro pù vcno; 3. alcun cluster sono elmnat (poch pxel) oppure fus (centr troppo vcn). 1. numero d class da generare; 2. numero mnmo d pxel perchè una classe essta; 3. dstanza oltre la quale due class rmangono dvse; 4. percentuale d convergenza; 5. numero massmo d terazon; 6. ntervallo d camponamento. Paolo Zatell Dpartmento d Ingegnera Cvle e Ambentale Unverstà d Trento

22 Classfcazone unsupervsed.maxlk parametro Classfca l ntera mmagne con l classfcatore d massma verosmglanza, usando I vettor delle mede e le matrc d varanza e covaranza create da.cluster. Fle contenente le frme spettral. output 1. raster classfcato (valore d ogn pxel = numero della classe); 2. raster rappresentante la probabltà d rgetto d ogn pxel per la classe a cu è stato attrbuto. Le class non hanno ancora alcun sgnfcato d tpo d copertura, s deve etchettarle a posteror. Paolo Zatell Dpartmento d Ingegnera Cvle e Ambentale Unverstà d Trento

23 Classfcazone supervsed.class parametr Genera le frme spettral delle class, basandos su aree ndcate dall operatore. Solo nterattvo.maxlk Le class generate hanno sgnfcato d tp d copertura. Paolo Zatell Dpartmento d Ingegnera Cvle e Ambentale Unverstà d Trento

24 Classfcazone supervsed.gensg parametr Genera le frme spettral delle class, basandos su un raster gà parzalmente classfcata. 1. tranng map (nput); 2. group (nput); 3. subgroup (nput); 4. sgnature fle (output); La mappa d tranng deve essere preparata con v.dgt o r.dgt.maxlk Le class generate hanno sgnfcato d tp d copertura. Paolo Zatell Dpartmento d Ingegnera Cvle e Ambentale Unverstà d Trento

25 Classfcazone supervsed.gensgset parametr Genera le frme spettral delle class, basandos su un raster gà parzalmente classfcata, per l uso con.smap. 1. tranng map (nput); 2. group (nput); 3. subgroup (nput); 4. sgnature fle (output); La mappa d tranng deve essere preparata con v.dgt o r.dgt Paolo Zatell Dpartmento d Ingegnera Cvle e Ambentale Unverstà d Trento

26 Classfcazone supervsed.smap Classfcatore contestuale (sequental maxmum a posteror SMAP) Le class generate hanno sgnfcato d tp d copertura. parametr 1. group (nput); 2. subgroup (nput); 3. sgnature fle da.gensgset (nput); 4. raster classfcato (output). Paolo Zatell Dpartmento d Ingegnera Cvle e Ambentale Unverstà d Trento

27 Valutazone de rsultat È necessaro dsporre d una vertà a terra con cu confrontare la classfcazone. S effettuano rlev a terra per verfcare la rspondenza della mappa d copertura così realzzata. In alternatva s dovrebbe dsporre d una carta d uso del suolo aggornata all epoca delle foto ed affdable. Paolo Zatell Dpartmento d Ingegnera Cvle e Ambentale Unverstà d Trento

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