主成分分析方法操作

1、ENVI主成分分析（PCA）是通过使用PrincipalComponents选项生成互不相关的输出波段，达到隔离噪声和减少数据集的维数的方法。由于多波段数据经常是高度相关的，主成分变换寻找一个原点在数据均值的新的坐标系统，通过坐标轴的旋转来使数据的方差达到最大ENVI主成分分析（PCA）是通过使用PrincipalComponents选项生成互不相关的输出波段，达到隔离噪声和减少数据集的维数的方法。由于多波段数据经常是高度相关的，主成分变换寻找一个原点在数据均值的新的坐标系统，通过坐标轴的旋转来使数据的方差达到最大，从而生成互不相关的输出波段。主成分（PC）波段是原始波谱波段的线性合成，它们之

2、间是互不相关的。可以计算输出主成分波段（与输入的波谱波段数相同）。第一主成分包含最大的数据方差百分比，第二主成分包含第二大的方差，以此类推，最后的主成分波段由于包含很小的方差（大多数由原始波谱的噪声引起），因此显示为噪声。由于数据的不相关，主成分波段可以生成更多种颜色的彩色合成图像。ENVI能完成正向和逆向的主成分（PC）旋转。1.正向主成分（PC）旋转正向PC旋转用一个线性变换使数据方差达到最大。当使用正向PC旋转时，ENVI允许计算新的统计值，或根据已经存在的统计值进行旋转。输出值可以存为字节型、浮点型、整型、长整型或双精度型。也可以基于特征值来提取PC旋转的输出内容，生成只包含所需的PC

3、波段的输出。计算新的统计值和旋转使用ComputeNewStatisticsandRotate选项可以计算数据特征值、协方差或相关系数矩阵以及PC正向旋转。选择Transforms>PrincipalComponents>ForwardPCRotation>ComputeNewStatisticsandRotate。当出现PrincipalComponentsInputFile对话框时，选择输入文件或用标准ENVI选择程序选取子集。将会出现ForwardPCRotationParameters对话框。注意：点击“StatsSubset”按钮可以基于一个空间子集或感兴趣区计算统

4、计信息。该统计将被应用于整个文件或文件的空间子集。详细介绍，请参阅第348页的“根据子集进行统计”。在“StatsX/YResizeFactor”文本框中键入小于1的调整系数，用于计算统计值时的数据二次采样。注意：键入一个小于1的调整系数，将会提高统计计算速度。例如：使用一个0.1的调整系数，在统计计算时将只用到十分之一的像元。若需要，键入一个输出统计文件名。使用箭头切换按钮，选择是根据“CovarianceMatrix”（协方差矩阵）还是根据“CorrelationMatrix”（相关系数矩阵）计算主成分波段。注意：一般说来，计算主成分时，选择使用协方差矩阵。当波段之间数据范围差异较大时，选

5、择相关系数矩阵，并且需要标准化。选用输出到“File”或“Memory”。在“OutputDataType”菜单中，选择所需的输出文件数据类型。选择输出的主成分波段数。可以通过键入所需的数字，或用“NumberofOutputPCBands”标签旁的增减箭头按钮来确定输出的主成分波段数。默认的输出波段数等于输入波段数。也可以用特征值来选择输出的主成分波段数，按照如下步骤操作。A.点击“SelectSubsetfromEigenvalues”标签附近的按钮，选择“YES”。统计信息将被计算,并出现SelectOutputPCBands对话框，列出每个波段和其相应的特征值。同时也列出每个主成分波段

6、中包含的数据方差的累积百分比。B. 在“NumberofOutputPCBands”文本框中，键入一个数字或点击箭头按钮，确定要输出的波段数。特征值大的主成分波段包含最大的数据方差。较小的特征值包含较少的数据信息和较多的噪声。为了节省磁盘空间，最好仅输出具有较大特征值的波段。C. 在SelectOutputPCBands对话框中，点击“OK”。输出的PC旋转将只包含选择的波段数。例如：如果选择“4”作为输出的波段数，则只有前4个主成分波段会出现在输出文件里。在ForwardPCRotationParameters对话框中，点击“OK”。ENVI处理完毕后，将出现PCEigenvalues绘图窗

7、口，主成分波段将被导入可用波段列表中，并用于显示。ENVI主成分分析对PCA输出应用掩膜当进行正向PC旋转时，可以对输出结果应用掩膜。如果已经为输入文件指定了掩膜，可以设定输出图像中被掩膜遮蔽部分的输出值。在ENVI主菜单中，选择Transforms>PrincipalComponents>ForwardPCRotation>ComputeNewStatisticsandRotate。当出现文件选择对话框时，选择输入图像并应用掩膜。当出现ForwardPCParameters对话框时，在“OutputMaskValue”文本框中，为被掩膜遮蔽部分键入一个输出值。掩膜将被应用于

8、统计信息的计算，输出数据的被遮蔽区域被置为输入的掩膜值。根据子集进行统计使用“StatsSubset”按钮可以基于一个空间子集或感兴趣区来计算统计信息。该统计将被应用于整个文件或文件的空间子集。在ForwardPCParameters对话框中，点击“StatsSubset”按钮。在SelectStatisticsSubset对话框中，从下列选项中选择：要选取一个标准图像空间子集，点击“CalculateStatsOnImageSubset”按钮，使用标准ENVI方法构建子集。要选取感兴趣区作为子集，点击'CalculateStatsOnROI”按钮来显示一个感兴趣区列表，然后点击感兴趣

9、区名来选择它。提示:要将先前保存的感兴趣区添加到感兴趣列表中，在子集对话框中，点击“RestoreROIs”，选择感兴趣区文件，然后选择感兴趣区。ENVI主成分分析根据已有统计进行PC旋转如果已经为数据统计出协方差和特征值，可以将它们输入到PC旋转中。可以在PC旋转中使用包含如下数据的统计文件，包括:与输入数据具有相同波段数的协方差和特征值（也许已经用BasicTools>ComputeStatistics选项，或在以前的PC旋转中计算出了这些统计值）。提示：当为PCA旋转计算统计信息时，如果要避免使用某些特定像元，首先建立一个包含这些“坏”像元的掩膜，然后使用BasicTools>

10、;Statistics对掩膜图像计算协方差统计信息，也可以使用该统计文件进行主成分分析。选择Transforms>PrincipalComponents>ForwardPCRotation>PCRotationfromExistingStats。当出现标准ENVI选择文件或子集对话框时，选择输入文件，并用标准ENVI文件选择程序建立所需的子集。将出现另一个文件选择对话框，在当前输入数据目录列表中，显示出了已经存在的统计文件（默认扩展名为.sta）。用标准ENVI文件选择程序选择统计文件。选择输出到“File”或“Memory”。在“OutputDataType”按钮菜单中，选

11、择输出文件的数据类型。选择输出的主成分波段数。可以通过键入所需的数字，或用“NumberofOutputPCBands”标签旁的增减箭头按钮来确定输出的主成分波段数。默认的输出波段数等于输入波段数。也可以用特征值来选择输出的主成分波段数，按照如下步骤操作。点击“SelectSubsetfromEigenvalues”标签附近的按钮，选择“YES”。统计信息将被计算，并出现SelectOutputPCBands对话框，其中列出每个波段和其相应的特征值，同时也列出每个主成分波段中包含的数据方差的累积百分比。在“NumberofOutputPCBands”文本框中，键入一个数字或点击箭头按钮，确定要

12、输出的波段数。特征值大的主成分波段包含最大的数据方差。较小的特征值包含较少的数据信息和较多的噪声。为了节省磁盘空间，最好仅输出具有较大特征值的波段。在SelectOutputPCBands对话框中，点击“OK”。输出的PC旋转将只包含选择的波段数。例如：如果选择“4”作为输出的波段数，则只有前4个主成分波段会出现在输出文件里。在ForwardPCRotationParameters对话框中，点击“OK”。ENVI处理完毕后，将出现PCEigenValues绘图窗口，主成分波段将被导入可用波段列表中，并用于显示。想了解特征值绘图窗口中有关编辑以及其它选项的信息，请参阅第193页的“交互式绘图功能”。（2）反向PC旋转使用InversePCRotation工具可以将主成分图像变换回原始数据空间。选择Transforms>PrincipalComponents>InversePCRotation当出现标准ENVI选择文件或子集对话框时，选择输入文件，并用标准ENV文件选择程序建立所需子集。将出现另一个文件选择对话框，在当前输入数据目录列表中，显示出了已经存在的统计文件（默认扩展名为.sta）选择在正向PC旋转中存储的统计文件。注意：在选择反向PC旋转之前，统计文件必须已经存在。在“Calculateusing”标签旁，使用箭头切