OrthoVista匀光匀色在无人机正射影像生产中的应用

谢飞　吴杰　杨林波　陈科

[摘要]本文简要介绍了OrthoVista匀光匀色的几个常用功能：用于单片匀光的Single Image Adjustment、整体调节的Global Tilting Adjustment和Water Reflection Removal等。文中以某水库无人机正射影像生产为例进行实验，实验结果同原始拼接影像进行比较，结果显示经过OrthoVista匀光匀色后，在亮度、对比度以及色彩一致性上，影像整体效果都得到了改善。

[关键词]OrthoVista 无人机 正射影像 匀光匀色

[中图分类号] V279+.2 [文献码] B [文章编号] 1000-405X（2015）-8-147-2

1引言

数字正射影像图是基础地理信息系统的重要数据，作为4D产品的一部分，数字正射影像图有其自身的特点：①与传统符号化的地形图相比，数字正射影像图既有地形图的几何特性，又有像片的影像信息，所表达的信息更加直观、丰富、真实；②数字正射影像作为参考数据，能够用来评价其他数据的精度、现势性和完整性；③从正射影像中提取出的自然、人文等信息，可以为灾害防治、公共设施建设规划等应用提供可靠依据；④DOM的数字属性使得其在计算机上能够合理的放大缩小，因此具有良好的判读性能、量测性能和管理性能，已经在土地利用更新调查、农村土地确权发证以及林业普查等领域得到了广泛应用[1]。

近年来，随着无人机航摄技术的发展、普及和应用，利用无人机航摄系统快速高效地获取测区高精度、高质量的影像数据越来越多的被应用到了水库移民安置征地项目中[2]，但由于库区特殊的空间地理位置、不良天气和光照影响，所获取的航摄影像数据往往存在反射强度差、光照强度差等情况，加之拍摄时间的不同，使同一测区航带间影像存在颜色、光照的差异，需要对影像进行匀光匀色处理才能被用于生产高质量的数字正射影像。

2软件简介

2.1OrthoVista简介

INPHO是欧洲著名的航空摄影测量与遥感处理软件，包含空三加密MATCH-AT、数字地面模型匹配MATCH-DSM、数字正射影像纠正OrthoMaster、影像拼接OrthoVista等系列模块，而影像匀光匀色处理主要是在OrthoVista 模块中进行。该模块运用先进的图像处理技术，自动平差和整合来自任何来源的正射像片，从而生成无缝、颜色平衡的影像镶嵌图，是一款高效、高度自动化的正射像片镶嵌工具，是生产正射影像图的专业软件[3]。

2.2OrthoVista匀光匀色方法

OrthoVista在影像匀光匀色中有以下几个功能：

（1）Single Image Adjustment：能单独地计算每幅像片的调整辐射量，以此来补偿由诸如热点、透镜变异等引起的颜色变异，从而提高视觉效果；单张影像色彩校正有Hot Spot Removal和Intensity Dodging两个选项可以选择，通常Hot Spot Removal对彩色影像有效，而Intensity Dodging较多的应用于灰度影像的色彩改正。图1为单张正射纠正后影像的排列，从图中可以看出影像存在边界部分色彩较暗、强反射和色彩差异等问题；图2为应用Hot Spot Removal with multiplicative corrections 方法后得到的结果，对比后发现无论是在明亮程度、色彩一致性上整个实验数据都得到了较大的改善。

（2）Global Tilting Adjustment：通过计算补偿参数来调整毗邻重叠影像间色彩、亮度和对比度的差异；图3为具有色彩和亮度差异的两相邻影像，通过使用Global Tilting Adjustment色彩校正功能后得到如图4所示的结果。

（3）Water Reflection Removal：该功能主要用于检测并消除水面上由于光照反射所造成的色彩不一致的现象；首先需要勾选待处理的水面区域，该区域为面状要素dxf（多边形可以嵌套），接下来指定Base Color作为所选区域的基准色后，在Image Group Adjustment中选择Reflection Removal运行后得到图6的结果（原始影像为图5）。有一点需要注意的是，通常对单片整体进行Reflection Removal改正比对拼接后的整幅正射影像进行调整效果要好。

INPHO 中另一个实用的工具为RadioMetrix色彩编辑器，其主要用于对单张影像进行调节，其使用方便灵活，比如自动或手工地调节影像的直方图、亮度、对比度、色彩、饱和度等，还可以利用分阶曲线、梯级曲线对影像的色彩、亮度、对比度做更为有效的调整[3]。通常在RadioMetrix中优先考虑需要调节的是影像直方图，在直方图分布较好的情况下其余需要进行的色彩调节操作就会很少甚至不需要。

3工程应用

本文选取某水库工程项目中不同架次获取的无人机航摄影像数据进行试验，试验数据共63张，像幅大小为5760*3840，分辨率在0.15～0.2米之间，经过空三加密、DTM提取并对单片进行正射校正，将校正后的单片正射影像添加到OrthoVista中，未進行色彩调节前影像的效果整体上明暗不均、色彩不一致：上方两条航带影像表面有一层白色蒙板，色彩饱和度与对比度都较小；而下方两条航带影像整体上较暗，色彩与实际差别较大。

3.1影像亮度调节

首先对下方两条航带影像的亮度进行调整：在Project Dialog对话框Images页面激活上方两条航带影像，打开RadioMetrix色彩编辑器，在Manual-Gradation页面中调节gradation曲线。同样的方法调整下方两条航带影像的亮度。

3.2影像对比度调节

经过第一步的调整后，影像在明暗程度上虽然得到了改善，但上方两条航带影像对比度小的情况依然存在。在RadioMetrix色彩编辑器的Intensity/Contrast页面将选中后的黄色圆点（表示的影像亮度/对比度）进行拖动。

3.3色彩一致性调整

由于影像整体在明暗度和对比度上都得到了改善，但上下方两条航带影像在色调上仍有一定的差别，于是可以在色彩编辑器Color页面下调整上方两条航带影像的颜色。

将匀光匀色后的影像进行拼接输出（单张影像已经进行过色彩调节，因此拼接输出时，Single Image Adjustment 设置为None，Image Group Adjustment设置为Global Tilting Adjustment）。

4总结

近年来，在正射影像图匀光匀色处理的生产实践中，尤其是在建库数据加工整理的过程中，OrthoVista软件其强大的匀光匀色处能和简单易用、快速高效的优势使得其应用越来越广泛。本文通过列举OrthoVista中几项用于影像匀光匀色的功能及其适应条件，结合某库区无人机正射影像图制作进行了实验分析，分析结果得出经过OrthoVista匀光匀色后，正射影像整体色彩效果得到了较大改善，为今后OrthoVista在无人机影像匀光匀色处理中的应用提供了参考。

参考文献

[1]戴小真.基于INPHO系列软件的数字正射影像图的制作[J].现代测绘，2007，（5）：27-29.

[2]胡海友.基于Inpho的空三加密及正射影像制作方法研究[J].铁道勘察，2013，（6）：12-15.

[3]孙冬梅.基于INPHO在建库影像匀光匀色中的应用[J].测绘技术装备，2010，4（12）：21-23.

[4]答星.基于OrthoVista的数字正射影像快速成图的方法研究[J].测绘通报，2011，（8）：751-754.

[5]陈科，黄天勇，闻平等.利用匀光匀色建立色彩一致性无缝DOM影像数据库的方法研究[J].测绘工程，2014，23（2）：66-69.

[6]王密，潘俊.一种数字航空影像的匀光方法[J].中国图象图形学报，2004，（06）：744-749.

[7]易堯华，龚健雅，秦前清.大型影像数据库中的色调调整方法[J].武汉大学学报（信息科学版），2003，（03）：311-314.

[8]洪亮，等.大比例尺真彩色数字正射影像图的制作技术及其在日本ANJYO市项目中的应用[J].地理空间信息，2003，（10）：44-46.