【发布时间】:2017-02-01 17:00:31
【问题描述】:
假设我有一个带有整数值的栅格,将事件的时间描述为一年中的某一天 (DOY)。如果相应年份没有事件,则单元格设置为 NA。 R 'raster' 包的clump() 函数将允许检测具有相同整数值的相邻像元并用唯一ID 标记它们。现在,想象这样的事件(例如火灾)可以随着时间在空间中传播,因此在 DOY 1 上燃烧的单元格 (x, y) 和相邻的单元格(例如 (x+1, y), (x, y+1) ,...) 然后在 DOY 2 上烧毁。因此,我想确定这样的事件,即相邻像素在最多 2 天的 DOY 差异内烧毁(例如 DOY(x,y)=13 和 DOY(x+1 ,y)=15) 并为它们分配一个唯一的 ID:
library(raster)
m<-matrix(c(1,10,11,14,
2,2,13,NA,
20,3,25,NA,
21,25,7,NA), ncol=4, byrow = TRUE)
r<-raster(m) # raster object of matrix
应该产生一个栅格:
res_m<-matrix(c(1,2,2,2,
1,1,2,NA,
3,1,4,NA,
3,4,5, NA), ncol=4, byrow = TRUE)
res_r<-raster(res_m)
或以图形方式:
par(mfrow=c(1,2))
plot(r, xlim=(c(0:1)), main="DOY")
text(r)
plot(res_r, xlim=(c(0:1)), main="classified result")
text(res_r)
plot: initial DOY raster (left) vs. classified result (right)
编辑: 参考 Lorenzo 的评论:事件,其中传播是例如DOY1、DOY2 和 DOY4 应视为一个事件。但是,我无法弄清楚算法会是什么样子,两个不同的事件在传播时会“融化”,但仍会被归类为两个不同的事件。 到目前为止,我解决了效率相当低的问题如下:
#Round 1: find connected components
#cell indices
coli<-rep(1:ncol(r), nrow(r))
rowi<-rep(1:ncol(r), each= nrow(r))
#neighbourhood matrix (considering only NW, N, NE and W neighbours)
mat_nb <- matrix(c(1,1,1,
1,0,NA,
NA,NA,NA), nrow=3, ncol=3, byrow = T)
#create ascending class raster
cls<-1:ncell(r)
mcl<-setValues(r, cls)
#create empty raster to fill
ecl<-setValues(r, NA)
#loop through cells
for (j in 1:length(coli)){
#####get adjacent cells
zelle<-cellFromRowCol(r, rowi[j], coli[j])
nb <- adjacent(r, zelle, directions=mat_nb, pairs=F, sorted=T)
if(is.na(r[zelle])) {next} # if cell=NA go to next cells
if(length(nb) == 0) {ecl[zelle] <- mcl[zelle]} # if no neighbours, use ascending class value
if(length(nb) > 0) {
if(all(!is.na(r[nb[]]) & r[nb[]] %in% (r[zelle]-2):(r[zelle]+2) & !(unique(ecl[nb[]]))))
{ecl[zelle] <- ecl[nb[1]]} # if all neighbours valid and from same class, assign to class
if(!is.na(r[nb[1]]) & r[nb[1]] %in% (r[zelle]-2):(r[zelle]+2) & is.na(ecl[zelle]))
{ecl[zelle] <- ecl[nb[1]]} # if NW neighbour valid and zelle still unclassified, assign neighbour's class
if(!is.na(r[nb[2]]) & r[nb[2]] %in% (r[zelle]-2):(r[zelle]+2) & is.na(ecl[zelle]))
{ecl[zelle] <- ecl[nb[2]]} # same for N
if(!is.na(r[nb[3]]) & r[nb[3]] %in% (r[zelle]-2):(r[zelle]+2) & is.na(ecl[zelle]))
{ecl[zelle] <- ecl[nb[3]]} # same for NE
if(!is.na(r[nb[4]]) & r[nb[4]] %in% (r[zelle]-2):(r[zelle]+2) & is.na(ecl[zelle]))
{ecl[zelle] <- ecl[nb[4]]} # same for W
if(all(!(r[nb[]] %in% (r[zelle]-2):(r[zelle]+2)))) {ecl[zelle] <- mcl[zelle]} # if all neighbours "invalid", assign scending class value
}
} # warnings: from pixels with less than 4 nbs
#compare result with initial raster
par(mfrow=c(1,2))
plot(r)
text(r)
plot(ecl)
text(ecl)
在第 2 轮中,连接的组件类被合并。
##Round 2: combine classes
ecla<-ecl #save from first recursion
# only E, SW, S and SE neighbours
mat_agg<-matrix(c(NA,NA,NA,
NA,0,1,
1,1,1), nrow=3, ncol=3, byrow = T)
for (i in 1:length(coli)){
#####get adjacent cells
zelle<-cellFromRowCol(r, rowi[i], coli[i])
nb <- adjacent(r, zelle, directions=mat_agg, pairs=F, sorted=T)
if(is.na(r[zelle])) {next}
if(length(nb) == 0) {ecl[zelle] <- mcl[zelle]}
if(length(nb) > 0) {
if(r[nb[2]] %in% (r[zelle]-2):(r[zelle]+2) & ecla[zelle] < ecla[nb[2]]) {ecla[nb[2]] <- ecla[zelle]}
if(r[nb[2]] %in% (r[zelle]-2):(r[zelle]+2) & ecla[zelle] > ecla[nb[2]]) {ecla[zelle] <- ecla[nb[2]]}
if(r[nb[3]] %in% (r[zelle]-2):(r[zelle]+2) & ecla[zelle] < ecla[nb[3]]) {ecla[nb[3]] <- ecla[zelle]}
if(r[nb[3]] %in% (r[zelle]-2):(r[zelle]+2) & ecla[zelle] > ecla[nb[3]]) {ecla[zelle] <- ecla[nb[3]]}
if(r[nb[4]] %in% (r[zelle]-2):(r[zelle]+2) & ecla[zelle] < ecla[nb[4]]) {ecla[nb[4]] <- ecla[zelle]}
if(r[nb[4]] %in% (r[zelle]-2):(r[zelle]+2) & ecla[zelle] > ecla[nb[4]]) {ecla[zelle] <- ecla[nb[4]]}
if(r[nb[1]] %in% (r[zelle]-2):(r[zelle]+2) & ecla[zelle] < ecla[nb[1]]) {ecla[nb[1]] <- ecla[zelle]}
if(r[nb[1]] %in% (r[zelle]-2):(r[zelle]+2) & ecla[zelle] > ecla[nb[1]]) {ecla[zelle] <- ecla[nb[1]]}
} # warnings: from pixels with less than 4 nbs
}
# plot results
par(mfrow=c(1,3))
plot(ecl) # round 1 result
text(ecl)
plot(r)
text(r)
plot(ecla) # round 2 result
text(ecla)
【问题讨论】:
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棘手的问题......但是,您应该更好地定义集群应该如何“传播”。我的意思是:您说“我想确定这样的事件,其中相邻像素在 DOY 最大差异为 2 天之内燃烧”,但是如果您在 doy 1 中有一个单元格被烧毁,与一个单元格 = 2 相邻,它本身相邻到带有 doy 4 的单元格:即使与它的“距离”超过 2 天,最后一个单元格是否属于同一单元格 1 集群?如果您从同一个 DOY 开始有不同且分开的“烧毁区域”怎么办?他们使用相同的身份证还是不同的身份证?
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请问你是如何定义相邻的?皇后案(8向)?车的(4方向)?
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另外,您的迭代是否从最低 DOY 开始?因为这可能会影响传播方式
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如果更新了我的问题并添加了我到目前为止的进度。我想考虑一个 8 方向的社区。此外,我使用了从左上角单元格开始的单元格实现。
标签: raster fill image-segmentation r-raster connected-components