专利名称：一种snesim多点模拟结果不确定性评估方法
技术领域：
本发明属于空间信息技术领域，具体地说，涉及一种对SNESIM多点模拟结果进行不确定性评价的方法。
背景技术：
20世纪90年代Guardiano, Srivastava和Journel等提出了使用多点统计学来对 进行地理现象建模的这一理论方法，即多点模拟。这一方法可以弥补传统地质统计学变差函数的不足仅考虑两点之间的统计关系。基于这一思想，专家们提出了很多相关算法并进行了验证。这些算法的基本方法都是从训练图像中提取空间结构模式并将其应用到目标图像上。早期提出的多点模拟算法，不论进行估计还是模拟，其时间复杂度较高。Strebelle在其博士论文中提出的SNESM算法首次成功的解决了这一问题。这一方法也广泛的应用到了地球物理现象的建模中，并且在很多地学相关领域有着广泛的应用潜力。SNES頂算法引入搜索树这一存储结构。在模拟之前，SNESM算法将训练图像中的空间结构信息通过一次扫描存储到搜索树中。在进行模拟时，SNESIM算法对每个像元都根据周边条件数据从搜索树中提取条件概率，从而降低了时间复杂度。SNESIM算法目前已经得到了广泛应用，并且有了进一步的发展。Cears和Zhang将仿射和旋转引入其中，使其能够处理某些特定的非平稳图像。Zhang等提出了如何将辅助数据融合到多点模拟过程中。Liu对SNES頂算法进行了灵敏度分析并且给出了设定参数的一些建议。Boucher对SNESM算法进行了改进，引入了复杂训练图像分解为多个同质的小训练图像的方法。MilOWSki等提出了一些对训练图像平稳性进行判断的方法。虽然目前SNESM算法已经有了比较深入的研究。但是对于其模拟结果的不确定性评价相对较少。Strebelle在其博士论文中使用模拟结果的概率图和方差图进行了不确定性评价。Liu对SNESM算法进行了灵敏度分析。但是这方面的研究仍然存在一些不足。首先，目前仍然缺乏模拟前对模拟结果进行事前评价的方法。其次，仅对像元级的不确定性进行了讨论，缺乏对图像级的不确定性进行研究。最后，现有的不确定性评价方法，例如概率图和方差图，并没有对每个像元所建立的概率模型本身进行不确定性评价。如果像元的概率模型本身的误差就比较大，那么其模拟结果就不可靠。而概率图和方差图是难以描述这一不确定性的。SNESIM算法是基于像元的模拟算法。对于每个像元，该算法都要估计其概率分布函数，通常这一概率分布函数是0-1分布。如果是多类情况，都可以转化为两类问题分别进行处理。对0-1分布的参数估计，可以使用中心极限定理确定参数P的不确定性。下面公式揭示了显著性水平α，参数P，绝对误差d以及实例发生数目m之间的关系。[
权利要求
1.一种SNESIM多点模拟结果不确定性评估方法，其特征在于包括以下步骤 步骤I、计算模板在训练图像中出现的次数mt ； 步骤2、根据训练图像和模板，通过分别计算图像整体误差d和整体显著性水平α对模拟结果的不确定性进行事前评估； 步骤3、在得到多点模拟结果之后，对模拟结果计算每个像元概率模型的绝对误差d和显著性水平α来进行像元级不确定性评估。
2.根据权利要求I所述的一种SNESIM多点模拟结果不确定性评估方法，其特征在于在步骤I中按照下面步骤计算模板在训练图像中出现的次数mt (1)找到一个最小的能够覆盖当前所使用模板的长方形模板Ts； (2)计算Ts在训练图像横坐标上能够出现的次数timeh，即训练图像列数减去Ts列数； (3)计算Ts在训练图像纵坐标上能够出现的次数timev，即训练图像行数减去Ts行数； (4)模板在训练图像中出现的次数mt= timehX timev。
3.根据权利要求I所述的一种SNESIM多点模拟结果不确定性评估方法，其特征在于所述步骤2中按照下面步骤根据训练图像和模板，通过分别计算图像整体误差d和整体显著性水平α对模拟结果的不确定性进行事前评估 (1)设定预先估计的0-1分布参数为ρ，如果没有经验性知识，这一参数可以设置为O.5，从而获得最为保守的不确定性评价； (2)根据应用要求设定整体绝对误差的要求d，通过下面公式计算满足这一误差要求的整体显著性水平α φ = I I 2 J \p(l-p) 其中φH (X)为φ (X)的反函数，Φ(>)= fl^=^ dt (在本专利申请书中φΗ(χ)和φ (χ)所代表含义不变)，α通过查正太分布表即可得到； (3)根据应用要求设定整体显著性水平的要求α，通过下面公式计算满足这一误差要求的整体绝对误差d ^ f Φ-1 (I - a / 2) 2 χ ρ χ (I - p.) ^ο
4.根据权利要求I所述的一种SNESIM多点模拟结果不确定性评估方法，其特征在于所述步骤3中按照下面步骤在多点模拟后，对模拟结果进行每个像元的不确定性评估 (1)在模拟时要记录下每个像元对应数据事件重复次数mdi,i = l, ···, N, N是目标图像大小； (2)设定每个像元的0-1分布参数估计值Pi，i= 1，…，N，N是目标图像大小，为模拟时的每个像元所估计的条件概率分布值； (3)根据应用要求设定整体绝对误差的要求d，通过下面公式计算满足这一误差要求的每个像元i的显著性水平α Φ-' ι-^V I m^2 I 2 J ^P1(I-P1)α通过查正太分布表即可得到； (4)根据应用要求设定整体显著性水平的要求α，通过下面公式计算满足这一误差要求的每个像元i的绝对误差d
全文摘要
一种SNESIM多点模拟结果不确定性评估方法(1)在进行多点模拟之前，根据训练图像和模板对模拟结果事前进行图像级不确定性评价；(2)在得到多点模拟结果之后，对模拟结果进行像元级不确定性评价。本发明能够有效的评价多点模拟结果的不确定性，为生产生活实践中解决相关问题时为用户提供SNESIM模拟结果的质量描述，并且可以在模拟前给用户提供参考，方便用户进行参数设定等。本发明可以应用到地质矿产、气象、地理、海洋研究、军事侦察及环境监测等领域。
文档编号G06K9/62GK102646196SQ20121004450
公开日2012年8月22日 申请日期2012年2月24日 优先权日2012年2月24日
发明者李德玉, 李艳红, 王素格, 白鹤翔, 翟岩慧 申请人:山西大学