Clusteranalyse

Syn. Haufenanalyse, engl. cluster analysis, franz. analyse par cluster, analyse par groupage; unüberwachtes Klassifizierungsverfahren, welches die Gesamtheit der Bildelemente in eine Anzahl von Klassen ähnlicher spektraler Eigenschaften unterteilt. Dabei handelt es sich um rein statistische Klassen; ein Bezug zu Geo-Objekten ist a priori nicht notwendig! Deshalb werden auch keine Trainingsgebiete oder andere Referenzdaten gebraucht.

Man geht dabei zunächst von einem beliebigen Merkmalsvektor als Mittelpunkt einer ersten Klasse aus. Anhand ausgewählter Zuweisungskriterien werden dann die weiteren Merkmalsvektoren auf ihre Zugehörigkeit zu dieser Klasse geprüft. Eine neue Klasse wird erzeugt, wenn die Kriterien nicht erfüllt werden. Das Verfahren läuft meist iterativ bis eine Abbruchsregel (maximale Anzahl der Iterationen, Anteil unveränderter Zuweisungen nach einem Durchlauf) eintritt.

Schematische Definition von Pixel-Clustern (Objektklassen) und ihren Mittelwerten

Prinzipiell wird bei diesem Verfahren jedes einzelne Pixel auf seine spektrale Distanz zu einem Mittelwert einer zuvor über die statistischen Gesamtparameter definierten Gruppe von Klassen untersucht, wobei das Pixel der Klasse zugeschlagen wird, zu der die geringste Distanz besteht. Die Bedeutung der Klassen ließe sich dann nachträglich auf ihre geowissenschaftliche Relevanz untersuchen. Meist führt diese Methode im Detail zu nur unzureichenden Ergebnissen; allerdings wird die Cluster-Analyse im Vorfeld der überwachten Klassifizierung als Beurteilungskriterium für die spektrale Homogenität der ausgewählten Trainingsgebiete bzgl. der Objektklasse oder evtl. möglicher Unterklassen genutzt, da sie nicht sehr rechenaufwendig ist.

Schematische Definition von Pixel-Clustern und ihren Mittelwerten Quelle: Uni Münster IVVgeo