基于低分辨率模板的多源數(shù)據(jù)DOM勻光方法

厲芳婷 ，閔 天，堯志青，田艷紅

（1.湖北省測繪工程院，湖北 武漢 430074；2.湖北省航測遙感院，湖北 武漢 430074；3.武漢大學(xué)測繪遙感信息工程重點實驗室，湖北 武漢 430073）

基于低分辨率模板的多源數(shù)據(jù)DOM勻光方法

厲芳婷1,3，閔 天2，堯志青1，田艷紅2

（1.湖北省測繪工程院，湖北 武漢 430074；2.湖北省航測遙感院，湖北 武漢 430074；3.武漢大學(xué)測繪遙感信息工程重點實驗室，湖北 武漢 430073）

利用多源航攝影像數(shù)據(jù)制作正射影像是地理國情普查工作的重要技術(shù)手段，以湖北省地理國情普查項目為例，介紹一種基于低分辨率模板的多源影像數(shù)據(jù)勻光方法，解決多源數(shù)據(jù)正射影像成果的一致性問題。

地理國情；正射影像；勻光；低分辨率模板

數(shù)據(jù)處理已成為現(xiàn)代攝影測量處理軟件必須解決的問題。大量不同數(shù)據(jù)源的數(shù)據(jù)往往對應(yīng)不同生產(chǎn)方式，整個生產(chǎn)過程比較復(fù)雜。為處理好不同數(shù)據(jù)源的航空影像，使成果DOM色彩達(dá)到設(shè)計和規(guī)范的要求，本文將介紹一種勻光方法，針對我省地理國情普查DOM制作，較好地解決了海量多源數(shù)據(jù)色調(diào)一致性問題[1]。

1 多源數(shù)據(jù)勻光處理流程

1.1 一般勻光方法的問題

傳統(tǒng)DOM勻光方法中，一般采用通過統(tǒng)計整體平均參數(shù)對全區(qū)域進(jìn)行勻光勻色，具有代表性的是MASK勻光法[2]；第二類是基于標(biāo)準(zhǔn)影像的勻光處理方法。它利用Wallis濾波器對多幅影像進(jìn)行勻光處理[3,4]，預(yù)先按照測區(qū)整體地物地貌特征，選擇并調(diào)整一幅較為典型的單片影像作為勻光模板，利用該模板的統(tǒng)計參數(shù)對所有單片影像進(jìn)行勻光勻色，讓整個DOM色調(diào)、亮度反差趨于一致或平滑過渡。用這種方式，影像勻光、勻色工作中關(guān)鍵的技術(shù)要點在于勻色樣片的選取[5]。

對于前一種方法，在影像細(xì)節(jié)較多時，容易使整體反差不均勻，而第二種方式對于標(biāo)準(zhǔn)片的選取要求較高，在數(shù)據(jù)類型差異大時無法選出有代表性的標(biāo)準(zhǔn)片。這種傳統(tǒng)模板勻光方法在范圍跨度較小的同一航攝區(qū)域內(nèi)、傳感器相同的條件下，通常能夠獲得較好的勻光效果。但對于不同傳感器獲取的影像，跨越較大尺度測區(qū)使區(qū)域內(nèi)本色的色彩特征差異極大時，采用自動批量勻光的方式會使影像色彩失真，嚴(yán)重時會造成紋理信息丟失情況。域，農(nóng)田，廠房，色彩差異很大。利用傳統(tǒng)模板勻光方法，很難選擇有代表性的模版，整體統(tǒng)計參數(shù)也過于強(qiáng)調(diào)一致性，將區(qū)域內(nèi)的色彩強(qiáng)行均化一致。從而勻光后的影像容易出現(xiàn)色彩過曝的情況，主要出現(xiàn)在建筑物頂部、水泥地等處。同時，對于水域部分的勻光，容易出現(xiàn)圖1紅色標(biāo)注區(qū)域所示的水域顏色。

圖1 傳統(tǒng)勻光模板勻光問題

利用單片模板進(jìn)行整體勻光時，通常能達(dá)到色彩一致的較好效果，而在山體陰影區(qū)域，或是反差較大的區(qū)域容易出現(xiàn)如圖2中紅色區(qū)域所示的“油墨”的現(xiàn)象。

圖2 整體勻光問題

1.2 基于低分辨率模板多源數(shù)據(jù)勻光方法

對數(shù)據(jù)原始特性差異大的情況，可以進(jìn)行人工干預(yù)，使結(jié)果滿足需求。而在大規(guī)模項目中，對所有數(shù)據(jù)人工調(diào)整是不現(xiàn)實的。所以基于低分辨率模板的勻光方法主要是將不同數(shù)據(jù)源制作的DOM影像拼接后，降低分辨率輸出，然后利用圖像處理軟件，人工降低分辨率使小數(shù)據(jù)量輸出的拼接DOM調(diào)整色調(diào)色彩一致，滿足生產(chǎn)需求。再以低分辨率調(diào)整后的影像作為勻光的模板對單片正射影像進(jìn)行勻光處理。每塊影像使用調(diào)整后的對應(yīng)低分辨率影像作為參照。勻色策略一般包括整幅、逐塊、空間逐塊等多種方法。在基于低分辨率模板多源數(shù)據(jù)勻光方法中，采用逐塊方法。做完勻光處理后的單片影像在軟件中進(jìn)行鑲嵌處理，按照DOM制作要求對鑲嵌線進(jìn)行編輯，如圖3所示。

圖3 基于低分辨率模板多源數(shù)據(jù)勻光方法流程圖

1.3 勻光方法效果分析

利用基于低分辨率模板的勻光方法，對湖北省鄂東地區(qū)的DOM數(shù)據(jù)進(jìn)行勻光處理。該區(qū)域范圍內(nèi)包括SWDC、ADS80、UCXP等多種傳感器獲取的影像數(shù)據(jù)，航攝時間在2013年3月到2014年1月之間，有較大季節(jié)性時相差異。ADS80相機(jī)獲取影像數(shù)據(jù)由16位轉(zhuǎn)為8位后，整體影像偏藍(lán)。中北部區(qū)域用同樣的SWDC相機(jī)獲取，由于季節(jié)性差異，獲取的影像色調(diào)上也有較大差異。

首先，將該區(qū)域的DOM數(shù)據(jù)拼接處理，獲取圖4所示0．5 m分辨率的拼接DOM。可以看出，由于數(shù)據(jù)源和拍攝時相的差異，將該數(shù)據(jù)按照10 m分辨率輸出。該策略使得輸出拼接影像的數(shù)據(jù)量大大減少，方便在Photoshop中進(jìn)行處理。

原始0．5 m分辨率的拼接DOM因數(shù)據(jù)量太大無法用tif格式輸出，故無法在Photoshop中進(jìn)行處理，數(shù)據(jù)量太大操作處理對計算機(jī)軟硬件的配置都有更高要求，否則將大大降低作業(yè)效率。將分辨率降低到10 m輸出tif格式，數(shù)據(jù)量明顯減小后就能在Photoshop中進(jìn)行處理，且不影響處理效率[6]。

圖4 勻光前拼接影像

低分辨率影像在Photoshop中將色彩色調(diào)調(diào)整一致后，對單片的DOM進(jìn)行勻光處理。這里采用1 000分塊大小的逐塊勻光。圖5所示為勻光后拼接的效果，圖 6為區(qū)域正射影像成果。

圖5 基于低分辨率模板單片勻光后影像

圖6 區(qū)域正射影像成果

圖7中顯示，在鄂東實驗區(qū)中選擇同一區(qū)域影像，左圖為傳統(tǒng)整體勻光效果，出現(xiàn)油墨現(xiàn)象和過度曝光現(xiàn)象，而在右圖中勻光后的效果顯示基于低分辨率模板勻光方法有效避免該情況出現(xiàn)。

圖7 整體勻光（左）與基于低分辨率模板勻光（右）效果比較

2 結(jié) 語

利用基于低分辨率模板多源數(shù)據(jù)勻光方法，生產(chǎn)結(jié)果和與其他方法比較有以下特點：

1）利用基于低分辨率模板方法可以較好地實現(xiàn)多源遙感數(shù)據(jù)的勻光處理。對于數(shù)據(jù)來源多樣，地域范圍廣，獲取時間跨度大造成的色彩差異大的區(qū)域，可以進(jìn)行人工調(diào)整，滿足數(shù)量處理需求[7]。

2）利用基于低分辨率模板勻光方法和傳統(tǒng)模板勻光方法比較，可以獲得更好的處理結(jié)果，但效率較差，對人工依賴較多。所以對于數(shù)據(jù)量較小，或者是顏色一致性較好的工程，傳統(tǒng)勻光勻色方法更加合適。

[1] 陳科,黃天勇,聞平,等．利用勻光勻色建立色彩一致性無縫DOM影像數(shù)據(jù)庫的方法研究[J]．測繪工程,2014(2):66-68

[2] 王密,潘?。环N數(shù)字航空影像的勻光方法[J]．中國圖象圖形學(xué)報,2004,9(6):744- 748

[3] 李德仁,王密,潘俊．光學(xué)遙感影像的自動勻光處理及應(yīng)用[J]．武漢大學(xué)學(xué)報(信息科學(xué)版)，2006,31(9):753-756

[4] 潘?。詣踊暮娇沼跋裆室恢滦蕴幚砑敖涌p線網(wǎng)絡(luò)生成方法研究[D]．武漢:武漢大學(xué),2008

[5] 劉建濤．基于彩色空間變換的航空數(shù)碼影像自動勻光處理研究[D]．西安:長安大學(xué),2008

[6] 鄭興麗,孫運豪,胡朵朵,等．基于Photoshop的數(shù)字正射影像勻光技巧[J]．北京測繪,2013(3):58-59

[7] 季宏偉,張定祥,張嘉．省級多源正射影像勻光勻色技術(shù)方法探討[J]．國土資源管理,2014(2):92-93

P237.3

B

1672-4623（2017）10-0030-02

10.3969/j.issn.1672-4623.2017.10.009

2016-07-22。

項目來源：精密工程與工業(yè)測量國家測繪地理信息局重點實驗室開放基金資助項目（編號PF2013-3 ）。

厲芳婷，工程師，從事攝影測量與遙感生產(chǎn)管理和技術(shù)研究。