TH影像匀光匀色方法的探讨

巩保胜，裴宝全，龚　政

（61243部队，新疆 乌鲁木齐830006）

TH影像匀光匀色方法的探讨

巩保胜，裴宝全，龚政

（61243部队，新疆 乌鲁木齐830006）

通过对天绘DGP影像纠正成果的RGB色彩通道波段增强，获得了信息丰富的色彩数据，然后通过PANSHARP最小二乘法，使其与天绘GFB影像成果融合，制作正射影像。期间加入资源三号卫星影像，作为补漏数据，通过降位处理，使其位深与天绘影像保持一致，采用匀光匀色的方法，取得较为理想的色彩效果。通过调整处理DOM色彩的关键环节，使其在制作过程中，节约大量的人力和时间，能够较好的保持大范围DOM颜色的一致性。

遥感影像；波段增强；匀光匀色；海量数据

随着遥感技术的快速发展，利用全色影像和多光谱影像合成高分辨率彩色影像技术已日趋成熟，其成果在众多领域已经发挥了重要作用。但在实际处理影像过程中，“TH”原始影像1B级产品，颜色偏黑、偏暗，普通用户根本无法看清具体内容，加上受卫星拍摄的时间和空间限制，影像的色彩千差万别。同轨影像之间的色差稍好，异轨之间的色差比较明显。是保持影像色彩的真实性还是一致性，是很多学者都在讨论的热门话题。本文以“TH”影像为主，资源三号卫星补漏影像（以下简称“Z3影像”）为辅，对多源影像进行匀光匀色处理。本文以下提到的影像，均为正射纠正好的影像。

1　基本思路及具体做法

首先，对资源三号卫星影像进行降位处理，使其从16bit降为8bit，与“TH”影像位深保持一致，同时将Z3影像自带的高程信息去掉，将方便下一步批量操作处理。然后，对“TH”多光谱影像色彩信息和地理环境进行分析，采用对多光谱影像RGB通道增强或减弱的方法，在最大程度上保持影像纹理信息的同时，使其色彩保留更加丰富，在后期对红、绿、蓝波段处理时，颜色信息更加敏感，如图1所示。

1.1Z3影像降位与去高程处理

正射纠正好的Z3影像，位深为16bit，将其在Global Mapper15版中打开 （只有15版可以打开*. pix格式的影像），将其转换输出为8bit带坐标的Geotif文件。然后用PS插件REEBOTOO将其打开，另存为*.pix格式的影像文件，将Z3影像自带的高程信息去除。

图1　研究思路及方法

1.2TH多光谱影像的处理与融合

“TH”多光谱影像分为红、绿、蓝、近红外四个波段，红波段对居民地、裸露土地等反应比较明显；绿波段对草地、森林的反应比较明显；蓝波段对河流、湖泊等反应比较明显；近红外波段为人眼不可见光，可以自由赋予颜色。根据各区域的地理特点和地貌分布情况，适当的将近红外波段增加到各波段中，进行色彩增强处理。首先对任务区域地形地貌进行分析，各任务区域不同，对多光谱影像的波段增强也不尽相同。本次试验区域以高原地形为主，整个任务区域水系不发达，多为雪山融水，水深较浅，多辨状河流；植被覆盖偏低；多为裸露土地；有零星居民区。通过对任务区域的分析，可以将红色和绿色波段增强，蓝色波段不变。

由于本次试验区域为高原地区，植被覆盖相对较少，故将土地和植被的色彩提升，由于水系不发达，水深较浅，水系呈白色，根据经验值将近红外波段分别加入红、绿波段15%，蓝色波段不变。其具体方法是：将纠正好的多光谱影像，在Geomatica2015版的model算法库中，采用“model”算法，批量将多光谱影像四通道变为三通道。

%1=%1；

%2=%2*0.85+%4*0.15；

%3=%3；

其中，%1为红色波段，%2为绿色波段，%3为蓝色波段，%4为近红外波段。

将纠正好的 “TH”2m全色影像和波段增强的10m多光谱影像，通过最小二乘法，进行pansharp融合处理，得到2m分辨率的真彩色影像。融合的过程耗时比较长，具体视计算机性能而定，我部采用DELL7600计算机，cpu双核16线程，1T固态盘，处理一景影像耗时5分30秒左右，处理速度随着影像的增多而急剧降低。

若小范围的区域（TH一百景影像以内），将处理好的影像，在Photoshop-ReebotooPSPlugIn中，先对融合后的影像进行调色预处理，将色差大的影像大概调成一致，这点很重要，因为ReebotooPSPlugIn插件可以读取*.pix格式的影像数据，并保留其坐标信息。尤其是异轨影像之间，不要出现明显的色差。冬季影像与夏季影像之间的自然过渡比较棘手，人工干预较大，所耗时间较长，且需要保证影像之间的重叠度。

1.3匀光匀色

色彩的处理一直是正射影像极为重要的处理环节，目前也是制约正射影像成果的瓶颈问题。色彩效果的好坏，直接影响正射影像成果的判读效果，对地物判绘产生深远的影像。而批量匀光匀色的遥感软件也非常少。本次试验以ImageStation为基础，采用模板法对大范围的“TH”影像进行匀色处理。具体方法如下：

首先选择与目标区域相符的模板。模板的好坏，直接影像匀光匀色的效果。在任务内，选择地物信息比较丰富的影像，通过重采样降低其分辨率，制作缩略图，其格式最好是*.tif+*.tfw的图片。然后在Photoshop中，对缩略图进行调色处理，由于数据量小，所以调色不是很麻烦，操作比较容易，模板不能生搬硬套，不同的区域特征，要使用不同的模板。通过实验发现，在输出时需要注意色阶，若输出色阶为0-255，则匀色时影像曝光率会大增，主要出现在房顶、雪山、湖泊等；若将输出色阶改为1-254，匀色时影像效果较好，曝光率几乎没有。然后进行匀光匀色处理。将融合好的影像，在ImageStation中打开，建立金字塔文件。这一步非常耗时间，一般不要在正常工作时间处理。实验显示，在机械盘上操作，一百景融合后的“TH”影像，建立金字塔文件需要8h左右，建议影像输入输出时，选择不同的固态盘，则其效率为机械盘的7倍以上。金字塔文件建立完成后，影像匀光匀色速度比较快，如图2所示。

图2　为影像匀光匀色前后的对比效果

匀光匀色完成后，影像输出也非常耗时，且需要巨大的空间。一百景匀光匀色的“TH”影像，输出时需要800G左右的空间。在课余时间输入输出时，要注意计算机的电源设置，确保硬盘永不待机。

1.4镶嵌与裁切

镶嵌与裁切比较简单，采用自动化处理与人工干预相结合的方式进行。镶嵌前要进行镶嵌预处理，通过计算机自动计算镶嵌线。若不进行匀光匀色，其镶嵌线走势比较生硬，颜色过渡不自然，色差较大的区域镶嵌线比较锐利；通过匀光匀色处理后，镶嵌线走势比较合理，人工干预量不是很大，个别区域也需要处理，但总体来说，工作量会大大减少。如图3、图4所示：

图3　匀色前镶嵌线

图4　匀色后镶嵌线

人工编辑好镶嵌线后，用计算机自动处理镶嵌过程，这一步耗时较长，建议非工作时间计算机自动处理。裁切时，采用计算机自动裁切。下面介绍两种自动裁切的方法，可根据实际情况自行选择。单一区域裁切时，可通过编写脚本的方式：建立*.txt文档，写入待裁切区域的左上角、右下角的坐标及输出路径，列与列之间用空格隔开即可。如图5所示：

图5　单幅裁切文件

在PCI软件focus中，用脚本子集裁切。若多区域裁切，则用接图表建立多区域的*.shp文件。如图6所示：

图6　shp裁切文件

图7　天绘三线阵立体测图矢量数据套合天绘正射影像

在PCI软件focus中，用图层裁切。图幅外扩大小，视具体情况自行增加。，图7为天绘5m分辨率三线阵影像立体测图的矢量数据与天绘2m分辨率正射影像的套合效果

2　对比结果

2.1效果对比

通过下图对比可知：图8中，影像分辨率为2m，但其由于是多光谱影像没有进行光谱增强，匀光匀色后导致颜色信息量不丰富，图片感观度不强。其纹理和颜色都有损失。图9中，影像分辨率为2m，但其只对多光谱影像进行光谱增强，纹理损失不大，且颜色信息保留丰富，色彩饱满。

图8　无光谱增强

图9　光谱增强

2.2效率对比

本次试验数据为20景“TH”影像，通过在固态盘和机械盘上两次试验，对比得到工作效率，见表1、表2：

表1　固态盘中处理效率

表2　机械盘中处理效率

3　结束语

通过大量的实验影像，采用了对“TH”多光谱影像光谱波段增强的方法，制作出来的DOM成果在不损失纹理的情况下，最大限度的保留其色彩信息。使DOM成果更具观赏性和可读性，本次实验的20景影像成果，为某任务区域的判绘参考影像。经判绘人员反馈，基本满足判绘需要，对于无法到达的外业调绘区域，通过调色的DOM成果可以为室内判绘人员提供可靠的依据。随着“TH”卫星的发展，影像的现时性和更新效率也会更新更快。

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