Classificação de dados imagens em alta dimensionalidade, empregando amostras semi-rotuladas e estimadores para as probabilidades a priori

• Autor(a) principal: Liczbinski, Celso Antonio
• Data de Publicação: 2007
• Tipo de documento: Dissertação
• Idioma: por
• Título da fonte: Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da UFRGS
• Texto Completo: http://hdl.handle.net/10183/12014
• topic: Sensoriamento remoto; Imagens digitais; Remote sensing; Patterns of recognition; A priori probability; Semi-labeled samples; High dimensionality image data

Em cenas naturais, ocorrem com certa freqüência classes espectralmente muito similares, isto é, os vetores média são muito próximos. Em situações como esta dados de baixa dimensionalidade (LandSat-TM, Spot) não permitem uma classificação acurada da cena. Por outro lado, sabe-se que dados em alta dimensionalidade tornam possível a separação destas classes, desde que as matrizes covariância sejam suficientemente distintas. Neste caso, o problema de natureza prática que surge é o da estimação dos parâmetros que caracterizam a distribuição de cada classe. Na medida em que a dimensionalidade dos dados cresce, aumenta o número de parâmetros a serem estimados, especialmente na matriz covariância. Contudo, é sabido que, no mundo real, a quantidade de amostras de treinamento disponíveis, é freqüentemente muito limitada, ocasionando problemas na estimação dos parâmetros necessários ao classificador, degradando, portanto a acurácia do processo de classificação, na medida em que a dimensionalidade dos dados aumenta. O Efeito de Hughes, como é chamado este fenômeno, já é bem conhecido no meio científico, e estudos vêm sendo realizados com o objetivo de mitigar este efeito. Entre as alternativas propostas com a finalidade de mitigar o Efeito de Hughes, encontram-se as técnicas que utilizam amostras não rotuladas e amostras semi-rotuladas para minimizar o problema do tamanho reduzido das amostras de treinamento. Deste modo, técnicas que utilizam amostras semi-rotuladas, tornamse um tópico interessante de estudo, bem como o comportamento destas técnicas em ambientes de dados de imagens digitais de alta dimensionalidade em sensoriamento remoto, como por exemplo, os dados fornecidos pelo sensor AVIRIS. Neste estudo foi dado prosseguimento à metodologia investigada por Lemos (2003), o qual implementou a utilização de amostras semi-rotuladas para fins de estimação dos parâmetros do classificador Máxima Verossimilhança Gaussiana (MVG). A contribuição do presente trabalho consistiu na inclusão de uma etapa adicional, introduzindo a estimação das probabilidades a priori P( wi) referentes às classes envolvidas para utilização no classificador MVG. Desta forma, utilizando-se funções de decisão mais ajustadas à realidade da cena analisada, obteve-se resultados mais acurados no processo de classificação. Os resultados atestaram que com um número limitado de amostras de treinamento, técnicas que utilizam algoritmos adaptativos, mostram-se eficientes em reduzir o Efeito de Hughes. Apesar deste Efeito, quanto à acurácia, em todos os casos o modelo quadrático mostrou-se eficiente através do algoritmo adaptativo. A conclusão principal desta dissertação é que o método do algoritmo adaptativo é útil no processo de classificação de imagens com dados em alta dimensionalidade e classes com características espectrais muito próximas.