光谱距离表示两张光谱图之间的相似性,光谱图距离大则代表光谱图之间的差异性大。距离匹配中共有7种方法可以计算新创建的类与其他类或其他谱图之间距离。
假设类a和类b聚类为一个新类r。D(a,i)表示a与类(光谱)i之间的距离,D(b,i)表示b和光谱i之间的新距离。
图6-15 基于判别分析的定性建模及测试结果
1.最长距离法
使用两个距离中较大的值作为新类r和类(光谱)i的距离D(r,i):
D(r,i)=max[D(a,i),D(b,i)] (6-3)
此方法适合在建立规模较小的类时使用。
2.最短距离法
与最长距离法相反,取两个距离中较小的值作为新距离:
D(r,i)=min[D(r,i),D(r,i)] (6-4)
此方法适合建立规模较大的类。
3.平均距离法
求D(a,i)和D(b,i)的算术平均值作为新距离:
4.加权平均距离法
此法由平均距离法演变而来,设类a中所含谱图数目为n(a),类b中所含谱图数目为n(b)。新类(光谱)r与目标i的距离计算公式为
5.重心法(www.xing528.com)
新距离计算方法如下:
式中,n为全部参考光谱图的数量。
6.中间距离法
新距离计算公式如下:
7.Ward算法
与上述6种方法不同,Ward算法不是把最相似的两个组聚在一起的思想,而是试图找到最均匀的组,最小化异质因子H的增加量。所以,Ward算法主要考虑异质因子H是否增加,而非目标间的光谱距离。H(r,i)具体计算公式如下:
式中,n(i)是目标i中聚类光谱图的数量。
距离匹配中最常用的距离计算方法是平均距离法和Ward算法。
同样对图6-15中所采集的光谱采用一阶倒数+Norris Derivative滤波进行预处理后采用距离匹配方法建立定型模型,并随机每种农药各挑选若干个样本(箭头所指)对模型进行测试,如图6-16所示。
图6-16 距离匹配定性建模及测试结果
图6-16 距离匹配定性建模及测试结果(续)
可以看到,两种方法的测试样本均被准确无误地分到各自的类属性当中,定性鉴别准确率为100%,多次随机更换测试样本,都能得到相同结论。
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