OrthoVista勻光勻色在無(wú)人機(jī)正射影像生產(chǎn)中的應(yīng)用

謝飛　吳杰　楊林波　陳科

[摘要]本文簡(jiǎn)要介紹了OrthoVista勻光勻色的幾個(gè)常用功能：用于單片勻光的Single Image Adjustment、整體調(diào)節(jié)的Global Tilting Adjustment和Water Reflection Removal等。文中以某水庫(kù)無(wú)人機(jī)正射影像生產(chǎn)為例進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)結(jié)果同原始拼接影像進(jìn)行比較，結(jié)果顯示經(jīng)過(guò)OrthoVista勻光勻色后，在亮度、對(duì)比度以及色彩一致性上，影像整體效果都得到了改善。

[關(guān)鍵詞]OrthoVista 無(wú)人機(jī) 正射影像 勻光勻色

[中圖分類號(hào)] V279+.2 [文獻(xiàn)碼] B [文章編號(hào)] 1000-405X（2015）-8-147-2

1引言

數(shù)字正射影像圖是基礎(chǔ)地理信息系統(tǒng)的重要數(shù)據(jù)，作為4D產(chǎn)品的一部分，數(shù)字正射影像圖有其自身的特點(diǎn)：①與傳統(tǒng)符號(hào)化的地形圖相比，數(shù)字正射影像圖既有地形圖的幾何特性，又有像片的影像信息，所表達(dá)的信息更加直觀、豐富、真實(shí)；②數(shù)字正射影像作為參考數(shù)據(jù)，能夠用來(lái)評(píng)價(jià)其他數(shù)據(jù)的精度、現(xiàn)勢(shì)性和完整性；③從正射影像中提取出的自然、人文等信息，可以為災(zāi)害防治、公共設(shè)施建設(shè)規(guī)劃等應(yīng)用提供可靠依據(jù)；④DOM的數(shù)字屬性使得其在計(jì)算機(jī)上能夠合理的放大縮小，因此具有良好的判讀性能、量測(cè)性能和管理性能，已經(jīng)在土地利用更新調(diào)查、農(nóng)村土地確權(quán)發(fā)證以及林業(yè)普查等領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用[1]。

近年來(lái)，隨著無(wú)人機(jī)航攝技術(shù)的發(fā)展、普及和應(yīng)用，利用無(wú)人機(jī)航攝系統(tǒng)快速高效地獲取測(cè)區(qū)高精度、高質(zhì)量的影像數(shù)據(jù)越來(lái)越多的被應(yīng)用到了水庫(kù)移民安置征地項(xiàng)目中[2]，但由于庫(kù)區(qū)特殊的空間地理位置、不良天氣和光照影響，所獲取的航攝影像數(shù)據(jù)往往存在反射強(qiáng)度差、光照強(qiáng)度差等情況，加之拍攝時(shí)間的不同，使同一測(cè)區(qū)航帶間影像存在顏色、光照的差異，需要對(duì)影像進(jìn)行勻光勻色處理才能被用于生產(chǎn)高質(zhì)量的數(shù)字正射影像。

2軟件簡(jiǎn)介

2.1OrthoVista簡(jiǎn)介

INPHO是歐洲著名的航空攝影測(cè)量與遙感處理軟件，包含空三加密MATCH-AT、數(shù)字地面模型匹配MATCH-DSM、數(shù)字正射影像糾正OrthoMaster、影像拼接OrthoVista等系列模塊，而影像勻光勻色處理主要是在OrthoVista 模塊中進(jìn)行。該模塊運(yùn)用先進(jìn)的圖像處理技術(shù)，自動(dòng)平差和整合來(lái)自任何來(lái)源的正射像片，從而生成無(wú)縫、顏色平衡的影像鑲嵌圖，是一款高效、高度自動(dòng)化的正射像片鑲嵌工具，是生產(chǎn)正射影像圖的專業(yè)軟件[3]。

2.2OrthoVista勻光勻色方法

OrthoVista在影像勻光勻色中有以下幾個(gè)功能：

（1）Single Image Adjustment：能單獨(dú)地計(jì)算每幅像片的調(diào)整輻射量，以此來(lái)補(bǔ)償由諸如熱點(diǎn)、透鏡變異等引起的顏色變異，從而提高視覺(jué)效果；單張影像色彩校正有Hot Spot Removal和Intensity Dodging兩個(gè)選項(xiàng)可以選擇，通常Hot Spot Removal對(duì)彩色影像有效，而Intensity Dodging較多的應(yīng)用于灰度影像的色彩改正。圖1為單張正射糾正后影像的排列，從圖中可以看出影像存在邊界部分色彩較暗、強(qiáng)反射和色彩差異等問(wèn)題；圖2為應(yīng)用Hot Spot Removal with multiplicative corrections 方法后得到的結(jié)果，對(duì)比后發(fā)現(xiàn)無(wú)論是在明亮程度、色彩一致性上整個(gè)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)都得到了較大的改善。

（2）Global Tilting Adjustment：通過(guò)計(jì)算補(bǔ)償參數(shù)來(lái)調(diào)整毗鄰重疊影像間色彩、亮度和對(duì)比度的差異；圖3為具有色彩和亮度差異的兩相鄰影像，通過(guò)使用Global Tilting Adjustment色彩校正功能后得到如圖4所示的結(jié)果。

（3）Water Reflection Removal：該功能主要用于檢測(cè)并消除水面上由于光照反射所造成的色彩不一致的現(xiàn)象；首先需要勾選待處理的水面區(qū)域，該區(qū)域?yàn)槊鏍钜豥xf（多邊形可以嵌套），接下來(lái)指定Base Color作為所選區(qū)域的基準(zhǔn)色后，在Image Group Adjustment中選擇Reflection Removal運(yùn)行后得到圖6的結(jié)果（原始影像為圖5）。有一點(diǎn)需要注意的是，通常對(duì)單片整體進(jìn)行Reflection Removal改正比對(duì)拼接后的整幅正射影像進(jìn)行調(diào)整效果要好。

INPHO 中另一個(gè)實(shí)用的工具為RadioMetrix色彩編輯器，其主要用于對(duì)單張影像進(jìn)行調(diào)節(jié)，其使用方便靈活，比如自動(dòng)或手工地調(diào)節(jié)影像的直方圖、亮度、對(duì)比度、色彩、飽和度等，還可以利用分階曲線、梯級(jí)曲線對(duì)影像的色彩、亮度、對(duì)比度做更為有效的調(diào)整[3]。通常在RadioMetrix中優(yōu)先考慮需要調(diào)節(jié)的是影像直方圖，在直方圖分布較好的情況下其余需要進(jìn)行的色彩調(diào)節(jié)操作就會(huì)很少甚至不需要。

3工程應(yīng)用

本文選取某水庫(kù)工程項(xiàng)目中不同架次獲取的無(wú)人機(jī)航攝影像數(shù)據(jù)進(jìn)行試驗(yàn)，試驗(yàn)數(shù)據(jù)共63張，像幅大小為5760*3840，分辨率在0.15～0.2米之間，經(jīng)過(guò)空三加密、DTM提取并對(duì)單片進(jìn)行正射校正，將校正后的單片正射影像添加到OrthoVista中，未進(jìn)行色彩調(diào)節(jié)前影像的效果整體上明暗不均、色彩不一致：上方兩條航帶影像表面有一層白色蒙板，色彩飽和度與對(duì)比度都較??；而下方兩條航帶影像整體上較暗，色彩與實(shí)際差別較大。

3.1影像亮度調(diào)節(jié)

首先對(duì)下方兩條航帶影像的亮度進(jìn)行調(diào)整：在Project Dialog對(duì)話框Images頁(yè)面激活上方兩條航帶影像，打開RadioMetrix色彩編輯器，在Manual-Gradation頁(yè)面中調(diào)節(jié)gradation曲線。同樣的方法調(diào)整下方兩條航帶影像的亮度。

3.2影像對(duì)比度調(diào)節(jié)

經(jīng)過(guò)第一步的調(diào)整后，影像在明暗程度上雖然得到了改善，但上方兩條航帶影像對(duì)比度小的情況依然存在。在RadioMetrix色彩編輯器的Intensity/Contrast頁(yè)面將選中后的黃色圓點(diǎn)（表示的影像亮度/對(duì)比度）進(jìn)行拖動(dòng)。

3.3色彩一致性調(diào)整

由于影像整體在明暗度和對(duì)比度上都得到了改善，但上下方兩條航帶影像在色調(diào)上仍有一定的差別，于是可以在色彩編輯器Color頁(yè)面下調(diào)整上方兩條航帶影像的顏色。

將勻光勻色后的影像進(jìn)行拼接輸出（單張影像已經(jīng)進(jìn)行過(guò)色彩調(diào)節(jié)，因此拼接輸出時(shí)，Single Image Adjustment 設(shè)置為None，Image Group Adjustment設(shè)置為Global Tilting Adjustment）。

4總結(jié)

近年來(lái)，在正射影像圖勻光勻色處理的生產(chǎn)實(shí)踐中，尤其是在建庫(kù)數(shù)據(jù)加工整理的過(guò)程中，OrthoVista軟件其強(qiáng)大的勻光勻色處能和簡(jiǎn)單易用、快速高效的優(yōu)勢(shì)使得其應(yīng)用越來(lái)越廣泛。本文通過(guò)列舉OrthoVista中幾項(xiàng)用于影像勻光勻色的功能及其適應(yīng)條件，結(jié)合某庫(kù)區(qū)無(wú)人機(jī)正射影像圖制作進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)分析，分析結(jié)果得出經(jīng)過(guò)OrthoVista勻光勻色后，正射影像整體色彩效果得到了較大改善，為今后OrthoVista在無(wú)人機(jī)影像勻光勻色處理中的應(yīng)用提供了參考。

參考文獻(xiàn)

[1]戴小真.基于INPHO系列軟件的數(shù)字正射影像圖的制作[J].現(xiàn)代測(cè)繪，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].鐵道勘察，2013，（6）：12-15.

[3]孫冬梅.基于INPHO在建庫(kù)影像勻光勻色中的應(yīng)用[J].測(cè)繪技術(shù)裝備，2010，4（12）：21-23.

[4]答星.基于OrthoVista的數(shù)字正射影像快速成圖的方法研究[J].測(cè)繪通報(bào)，2011，（8）：751-754.

[5]陳科，黃天勇，聞平等.利用勻光勻色建立色彩一致性無(wú)縫DOM影像數(shù)據(jù)庫(kù)的方法研究[J].測(cè)繪工程，2014，23（2）：66-69.

[6]王密，潘俊.一種數(shù)字航空影像的勻光方法[J].中國(guó)圖象圖形學(xué)報(bào)，2004，（06）：744-749.

[7]易堯華，龔健雅，秦前清.大型影像數(shù)據(jù)庫(kù)中的色調(diào)調(diào)整方法[J].武漢大學(xué)學(xué)報(bào)（信息科學(xué)版），2003，（03）：311-314.

[8]洪亮，等.大比例尺真彩色數(shù)字正射影像圖的制作技術(shù)及其在日本ANJYO市項(xiàng)目中的應(yīng)用[J].地理空間信息，2003，（10）：44-46.