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FCM聚类的软划分:以遥感图像城镇下垫面聚类为例

周子闵 周坚华

周子闵, 周坚华. FCM聚类的软划分:以遥感图像城镇下垫面聚类为例[J]. 华东师范大学学报(自然科学版), 2016, (4): 150-157. doi: 10.3969/j.issn.1000-5641.2016.04.017
引用本文: 周子闵, 周坚华. FCM聚类的软划分:以遥感图像城镇下垫面聚类为例[J]. 华东师范大学学报(自然科学版), 2016, (4): 150-157. doi: 10.3969/j.issn.1000-5641.2016.04.017
ZHOU Zi-min, ZHOU Jian-hua. Soft partition of FCM clustering results: A case study on the clustering of urban underlying surface from remotely sensed imagery[J]. Journal of East China Normal University (Natural Sciences), 2016, (4): 150-157. doi: 10.3969/j.issn.1000-5641.2016.04.017
Citation: ZHOU Zi-min, ZHOU Jian-hua. Soft partition of FCM clustering results: A case study on the clustering of urban underlying surface from remotely sensed imagery[J]. Journal of East China Normal University (Natural Sciences), 2016, (4): 150-157. doi: 10.3969/j.issn.1000-5641.2016.04.017

FCM聚类的软划分:以遥感图像城镇下垫面聚类为例

doi: 10.3969/j.issn.1000-5641.2016.04.017
基金项目: 

国家自然科学基金(J1310028)

详细信息
    通讯作者:

    周坚华,女,副教授,硕士生导师,研究方向为图像智能识别和生态遥感. Email:jhzhou@geo.ecnu.edu.cn.

Soft partition of FCM clustering results: A case study on the clustering of urban underlying surface from remotely sensed imagery

  • 摘要: FCM是应用最广泛的模糊聚类方法之一. 与分明聚类不同,模糊聚类以隶属度描述实体类属的确定程度,对于聚类过程中的质心调整和聚类结果分析等,具有重要参考价值. 常规FCM应用中,一般以最大隶属度确定聚类结果中像素的类别归属,这种硬性划分,常常会将一些像素划分给了不恰当的类. 本文采用的是一种软划分方法,它利用FCM聚类隶属度,对聚类结果做自适应解模糊处理. 处理主要依据隶属度的背离特性(以类间隶属度标准差表征)和像素的空间依存关系(以邻域像素归属比例等表征). 主要流程包括:①以FCM聚类获取聚类隶属度矩阵;②计算一个像素属于各类别隶属度的标准差,并以标准差取反的商作为该像素最大隶属度的权;③按类别统计像素邻域元素的隶属度加权元素密度(中心像元赋予3倍权重);④同时以2和3的结果作为中心像素划分的依据. 为了免除人工干预,一些重要可调参数(如邻域窗口尺寸等)由自适应计算确定. 实验表明以聚类图斑平均面积作为窗口尺寸能获得理想的结果. MATLAB仿真测试表明,以解模糊方法获得的聚类精度比最大隶属度方法的平均高出9%.
  • [1]

    [1] ZADEH L A. Fuzzy sets[J]. Information and control, 1965, 8(3): 338-353.
    [2] RUSPINI E H. A new approach to clustering[J]. Information and control, 1969, 15(1): 22-32.
    [3] DUNN J C. A Fuzzy relative of the ISODATA process and its use in detecting compact well-separated clusters[J]. Cybernetics, 1973, 3(3): 32-57.
    [4] BEZDEK J C. Pattern Recognition with Fuzzy Objective Function Algorithms[M]. New York: Plenum Press, 1981.
    [5] YAGER R R, FILEV D P. Approximate clustering via the mountain method[J]. Systems, Man and Cybernetics, IEEE Transactions on, 1994, 24(8): 1279-1284.
    [6] 张爱华. 基于模糊聚类分析的图像分割技术研究[D].武汉:华中科技大学, 2004. DOI:10.7666/d.d002381.
    [7] 王磊, 王伟, 李玉祥. 基于人工免疫细胞模型的模糊聚类算法[J]. 计算机工程, 2011, 37(5): 13-15.
    [8] GHAFFARIAN S, GHAFFARIAN S. Automatic histogrambased fuzzy C-means clustering for remote sensing imagery[J]. ISPRS Journal of Photogrammetry and Remote Sensing, 2014, 97: 46-57.
    [9] BEZDEK J C. A Convergence Theorem for the Fuzzy ISODATA Clustering Algorithms[J]. IEEE transactions on pattern analysis and machine intelligence, 1980, 2(1): 1-8.
    [10] 张运杰. 基于模糊系统理论的图像分割技术研究[D]. 大连: 大连海事大学, 2007.
    [11] FALASCONI M, GUTIERREZ A, PARDO M, et al. A stability based validity method for fuzzy clustering[J]. Pattern Recognition, 2010, 43(4): 1292-1305.
    [12] ALIK K R. Cluster validity index for estimation of fuzzy clusters of different sizes and densities[J]. Pattern Recognition, 2010, 43(10): 3374-3390.
    [13] 郑宏亮,徐本强,赵晓慧,等. 新的模糊聚类有效性指标[J]. 计算机应用, 2014, 34(8): 2166-2169.
    [14] LIEW A W C, LEUNG S H, LAU W H. Fuzzy image clustering incorporating spatial continuity[J]. IEE Proceedings-Vision, Image and Signal Processing, 2000, 147(2): 185-192.
    [15] 葛宏立. 面向类的图像分割方法研究[D]. 北京: 北京林业大学, 2004.
    [16] 依玉峰, 高立群, 郭丽. 基于相似类合并 FCM 在图像分割中的应用[J]. 东北大学学报(自然科学版), 2012, 33(7): 930-933.
    [17] 张文君. 基于特征库和模糊技术的遥感图像分类研究[D]. 成都: 电子科技大学, 2007.
    [18] 周绍光, 贾凯华, 殷楠. 一种利用像素邻域信息的模糊聚类图像分割算法[J]. 测绘科学, 2013, 38(001): 153-155. 
    [19] PIMENTEL B A, DE SOUZA R M. A multivariate fuzzy c-means method[J]. Applied Soft Computing, 2013, 13(4): 1592-1607.
    [20] PIMENTEL B A, DE SOUZA R M. A weighted multivariate Fuzzy C-Means method in interval-valued scientific production data[J]. Expert Systems with Applications, 2014, 41(7): 3223-3236.
    [21] BEZDEK J C, HATHAWAY R J. Optimization of fuzzy clustering criteria using genetic algorithms[C]//Evolutionary Computation, 1994. IEEE World Congress on Computational Intelligence, Proceedings of the First IEEE Conference on. IEEE, 1994: 589-594.
    [22] BROUWER R K, GROENWOLD A. Modified fuzzy c-means for ordinal valued attributes with particle swarm for optimization[J]. Fuzzy sets and systems, 2010, 161(13): 1774-1789.
    [23] 赵小强, 刘悦婷. 基于选择和变异机制的蛙跳 FCM 算法[J]. 计算机应用研究, 2012, 29(6): 2068-2071.
    [24] 李德毅, 孟海军. 隶属云和隶属云发生器[J]. 计算机研究与发展, 1995, 32(6): 15-20.
    [25] 邸凯昌, 李德毅. 云理论及其在空间数据发掘和知识发展中的应用[J]. 中国图象图形学报: A 辑, 1999, 4(11): 930-935.
    [26] PRICE J C. Estimating vegetation amount from visible and near infrared reflectances[J]. Remote Sensing of Environment, 1992, 41(1): 29-34.
    [27] ZHOU J, QIN J, GAO K, et al. Featurelocation analyses for identification of urban tree species from very high resolution remote sensing data[J]. Ecological Informatics, 2015, 29:16-24. 
    [28] GAO B C. NDWI—a normalized difference water index for remote sensing of vegetation liquid water from space[J]. Remote sensing of environment, 1996, 58(3): 257-266.
    [29] 查勇, 倪绍祥, 杨山. 一种利用TM图像自动提取城镇用地信息的有效方法[J]. 遥感学报, 2003, 7(1): 37-40.
    [30] OHTSU N. A Threshold Selection Method from Gray-Level Histograms[J]. Systems Man & Cybernetics IEEE Transactions on, 1979, 9(1):62-66. 
    [31] MEYER G E, NETO J C. Verification of color vegetation indices for automated crop imaging applications[J]. Computers and Electronics in Agriculture, 2008, 63(2): 282-293.
    [32] 周坚华, 周一凡, 穆望舒. 城镇绿地树种识别的数学描述符[J]. 遥感学报, 2011, 15(3): 524-538.

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  • 收稿日期:  2015-06-17
  • 刊出日期:  2016-07-25

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