图像分类中混淆矩阵精度验证法中的几个指标说明

本文详细解析了使用地面实况ROI进行分类精度验证时混淆矩阵中的几项关键评价指标,包括总体分类精度、Kappa系数、错分误差、漏分误差、制图精度与用户精度,并提供了具体计算实例。

From:http://blog.sina.com.cn/s/blog_764b1e9d0100rlnh.html

选择主菜单->Classification->PostClassification->ConfusionMatrix->Using Ground Truth ROIs,可以得到如下的分类精度验证的混淆矩阵。

图像分类中混淆矩阵精度验证法中的几个指标说明

要看懂这个精度验证结果,需要了解几个混淆矩阵中的几项评价指标:

  •   总体分类精度(Overall Accuracy)

等于被正确分类的像元总和除以总像元数。被正确分类的像元数目沿着混淆矩阵的对角线分布,总像元数等于所有真实参考源的像元总数,如本次精度分类精度表中的Overall Accuracy = (110230/125843)87.5933%。

  •   Kappa系数(Kappa Coefficient)

它是通过把所有真实参考的像元总数(N)乘以混淆矩阵对角线(XKK)的和,再减去某一类中真实参考像元数与该类中被分类像元总数之积之后,再除以像元总数的平方减去某一类中真实参考像元总数与该类中被分类像元总数之积对所有类别求和的结果。

  图像分类中混淆矩阵精度验证法中的几个指标说明Kappa计算公式

  •   错分误差(Commission)

指被分为用户感兴趣的类,而实际属于另一类的像元,它显示在混淆矩阵里面。本例中,总共划分为林地有19210个像元,其中正确分类16825,2385个是其他类别错分为林地(混淆矩阵中林地一行其他类的总和),那么其错分误差为2385/19210= 12.42%。

  • 漏分误差(Omission)

指本身属于地表真实分类,当没有被分类器分到相应类别中的像元数。如在本例中的林地类,有真实参考像元16885个,其中16825个正确分类,其余60个被错分为其余类(混淆矩阵中耕地类中一列里其他类的总和),漏分误差60/16885=0.36%

  •   制图精度(Prod.Acc)

是指分类器将整个影像的像元正确分为A类的像元数(对角线值)与A类真实参考总数(混淆矩阵中A类列的总和)的比率。如本例中林地有16885个真实参考像元,其中16825个正确分类,因此林地的制图精度是16825/16885=99.64%。

  • 用户精度(User.Acc)

是指正确分到A类的像元总数(对角线值)与分类器将整个影像的像元分为A类的像元总数(混淆矩阵中A类行的总和)比率。如本例中林地有16825个正确分类,总共划分为林地的有19210,所以林地的用户精度是16825/19210=87.58%。

<think>嗯,用户现在的问题是关于如何在ENVI中使用混淆矩阵来检验非监督分类(比如NDWI分类)的精度。首先,我需要回顾之前提供的步骤,确保回答的一致性。用户提到了NDWI分类,这可能需要结合特定的指数,比如水体指数,所以在回答中需要提到NDWI的应用。 用户之前的问题是关于非监督分类的混淆矩阵精度评估,所以这次的问题更具体到NDWI分类。需要确认NDWI分类是否属于非监督分类的一种,通常NDWI是用于水体提取的指数,可能通过阈值分割进行分类,这可能属于非监督方法,比如ISODATA或K-means。 接下来,用户引用了站内的三个引用,其中引用[1]提到了使用测试数据集和生成随机样本的方法,这可能适用于监督分类,但用户现在是非监督的情况,需要调整步骤。引用[2]讨论了监督和非监督分类的算法及改善方法,这里需要区分两者的评估方法差异。引用[3]关于预处理,可能在精度检验前需要确保影像经过辐射和几何校正。 用户的需求是明确如何在ENVI中操作,特别是针对NDWI的非监督分类后的混淆矩阵生成。需要结合之前的步骤,但可能需要调整,因为NDWI分类可能不是传统的聚类方法,而是基于指数的阈值分割。例如,NDWI计算后,通过阈值划分水体和非水体,这种分类属于非监督,但生成混淆矩阵的步骤可能与之前的聚类方法不同。 可能需要考虑以下几点:如何将NDWI结果转化为分类图像,如何准备验证ROI,如何应用混淆矩阵工具。需要指出,虽然NDWI分类基于指数,但精度评估的步骤与非监督分类类似,即需要手动赋予类别标签,并选择验证区域。 此外,用户可能遇到的问题是如何处理二分类(水体/非水体)的情况,这时候混淆矩阵的结构会相对简单,但步骤相同。需要强调生成分类结果后的处理,比如将NDWI结果转换为分类图层,然后进行ROI验证,最后使用ENVI的混淆矩阵工具。 可能还需要提到预处理的重要性,如引用[3]中的辐射和几何校正,确保NDWI计算的准确性,从而提高分类精度。同时,在结果解读中,用户需要关注生产者精度和用户精度,特别是水体的漏分和错分情况。 最后,确保回答结构清晰,分步骤说明,包括NDWI分类的生成、验证数据准备、混淆矩阵生成和结果分析。相关问题部分可以涉及NDWI阈值选择方法、与非监督分类的异同,以及如何提升二分类精度等。</think>### ENVI中非监督分类(NDWI)混淆矩阵精度检验方法 在ENVI中,**非监督分类(如基于NDWI的水体提取)**的精度检验需结合**分类结果后处理**和**验证数据匹配**,具体步骤如下: --- #### **1. NDWI分类结果生成** - **NDWI计算**:使用ENVI的波段运算工具计算归一化水体指数: $$ \text{NDWI} = \frac{\text{Green} - \text{NIR}}{\text{Green} + \text{NIR}} $$ 输入多光谱影像的绿波段(如Landsat Band 3)和近红外波段(如Landsat Band 5)[^3]。 - **非监督分类**:对NDWI结果进行阈值分割或聚类(如K-means),划分水体/非水体类别。 *示例*:设定阈值`NDWI > 0.2`为水体,反之为非水体[^2]。 --- #### **2. 验证数据准备** - **地面真实ROI标注**: - 导入实地调查数据(如采样点矢量文件),通过【ROI Tool】勾画验证区域,需覆盖水体和非水体区域。 - 若已有矢量数据,通过【File】→【Open Vector File】转换为ROI,确保类别标签与分类结果匹配(如“水体”对应NDWI分类结果中的类别1)[^1][^3]。 - **分类结果与验证数据对齐**: 确保分类影像和验证ROI的坐标和空间范围一致,避免因几何偏差导致误差。 --- #### **3. 混淆矩阵生成** - **操作流程**: 1. 菜单路径:【Classification】→【Post Classification】→【Confusion Matrix】。 2. 选择NDWI分类结果图层和验证ROI文件。 3. 勾选精度指标: - **总体精度Overall Accuracy)**:分类正确的像元比例。 - **Kappa数**:衡量分类结果与随机分类的一致性。 ```python # Kappa数计算公式(示例) Kappa = (N * sum_diag - sum_row_col) / (N² - sum_row_col) ``` 4. 导出结果至Excel或文本文件,分析混淆矩阵表格[^1]。 - **矩阵解读**: - **对角线数值**:正确分类的像元数(如水体正确分类为水体)。 - **用户精度(User's Accuracy)**:某类别中被正确分类的比例(避免错分)。 - **生产者精度(Producer's Accuracy)**:真实类别中被正确提取的比例(避免漏分)。 --- #### **4. 精度提升建议** - **NDWI阈值优化**:结合混淆矩阵调整阈值(如`NDWI > 0.3`可能减少非水体的误判)。 - **影像预处理**:进行辐射校正和几何校正,提升NDWI计算的准确性[^3]。 - **混合像元处理**:对过渡区域(如湿地)使用更精细的分类方法(如面向对象分类)。 --- ### 相关问题 1. **NDWI阈值选择如何影响水体分类精度?** 2. **非监督分类与基于NDWI的阈值分类有何异同?** 3. **如何结合ENVI和ArcGIS提升二分类(水体/非水体)的验证效率?** 通过上述步骤,可统评估NDWI分类的可靠性,并为后续优化提供量化依据。
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