摘 要：在快速而大量的制作数字正射影像图（DOM）产品中，针对原始影像通常存在色彩和明暗的差异影像成图效果的问题，本文以功能较好的GEOWAY IS匀色软件为例，利用逐块法参照匀色和掩模法参照匀色两种方法进行对比，通过分析两种方法的计算原理和成图效果，总结两种方法的优缺点，最后提出两种方法的改进方案。
关键词：数字正射影像图；GEOWAY IS；整体匀色
中图分类号：TP309
数字正射影像图具有精度高，信息量丰富，影像清晰，直观性强的优点，具有良好的判读与量测性能，由于生产与更新周期短，影像现势性强，因此数字影像图具有广阔的市场前景和社会效应[1]。
以航摄影像为例，在预处理过程中由于航摄一个测区往往需要跨数小时、数天或更长时间，加之摄影处理等诸多条件影响，如天气、云雾、冲洗条件、扫描色差等客观因素导致航片之间、航带之间存在颜色、明暗等方面的差异[2][3]。若不进行亮度、灰度等差异的一致性处理，那么成图影像将对信息判读、提取造成困难，甚至不能作为底图使用。所以对原始影像进行匀光匀色，目的是使得航片与航片之间的影像在纹理、亮度、反差、灰度及色相一致性上保持较好特征，以保证镶嵌后的自然过渡以及可读性好，便于各种应用，使正射影像图发挥更好作用[4]。
传统匀色的缺点在于同一任务集的所有影像都被匀到了同一色调之下，看不出局部特征[5]。整体匀色的目的在于让匀色结果合理保持局部特征，如亮度和色调的差异信息，以更符合自然成图需求。
1 GEOWAY IS软件简介
目前市场上有很多匀色软件，吉威公司的GEOWAY ImageStation软件是应用较为广泛，效果比较好的软件之一。该软件能够实现批量数据按照统一模板进行匀色，匀色不仅能够解决不同影像间的数据色彩上的差异，同时也能解决同一影像内部，由于摄影条件及中心投影等原因造成的色彩差异。
其主导思想是根据模板影像的色彩及其亮度对比度等信息，将其他影像的色彩调整至与模块的一致，以保证在大规模影像生产时整个测区整体色调的一致性。采用模板方式的自动匀色处理与手工匀色相比，避免了多人多台机器处理效果不一致的情况，同时提高了处理的速度。
2 逐块法和掩模法原理及实验过程
2.1 创建参照图
参照图的创建方法为将任务集数据自动镶嵌为一幅缩略图，在Photoshop中调整该缩略图，使得该图符合参照需求。参照图应体现局部特征差异，以便从参照图上获取各部位具有差异的期望值，使得整体匀色体现出部位差异。
2.2 参照匀色
参照图设置：如果不设置参照图，则将当前任务集作为虚拟参照图，并分块统计，如某块内含有多幅影像的局部，则以面积为权重求得当前块的平均亮度和对比度。如果设置了参照图，则分块统计该图。参照图分块和任务集中图像自身分块独立进行，它们并不共用同一格网。
分块设置：任务分块大小同传统匀色的设置，指在各图上分块的栅格尺度，因为参照图通常是缩略图，参照图的分块尺度是相对于“任务分块大小”而言，为逻辑尺寸，程序内部会自动换算到参照图自身的栅格尺度。
2.3 逐块法
逐块法参照匀色将整体划分为格网，任务中各影像独立划分格网，各部位的特征值只和该部位所在格网及其周边格网相关。最后，建立任意部位从原始图到参照图的相应部位的映射关系，执行匀色，如图1示。
图1
插值方式设置：通过插值来模拟各部位的期望亮度对比度，提供格网插值和TIN插值方式。格网（GRID）插值要求在非空白区域都有有效亮度和对比度值，对于那些没有有效信息的位置，综合采用邻域的信息作为相应格网中心的期望亮度对比度。TIN插值在构建TIN网时对于无统计值的区域抛弃不用，但任务区周边需额外模拟一圈外围值，以保证插值可靠性。
对比度增强：按比例加大期望对比度值，以达到结果图对比度增强的目的，取值在0-0.5之间。
2.4 掩模法
掩模法参照匀色分别求取任务数据和参照数据的背景，用参照数据的背景去替换任务数据的背景。
3 实验分析与结论
共对4份不同航片数据集做了实验，有如下结论：
（1）“逐块法”和“掩模法”参照匀色都体现了局部调整的思想，能较好消除重叠区色调和亮度差异问题。
（2）“逐块法”考虑了对比度因素，在相邻影像对比度差异较大时，重叠区过渡效果好，对比度由高对比区域缓慢向低对比区域过渡。“掩模法”目前还不具备对比度改善能力，在重叠区两边对比度差别大时，能明显看到接缝处对比度差异。
（3）“逐块法”的缺点在于运算效率低，在某些部位存在不自然的人工色彩问题，重叠区的过渡效果不及“掩模法”显著。
（4）“掩模法”对接缝部位的处理效果好，处理后接缝部位的光照均一，差异微小。
（5）“掩模法”对参照图的要求较高，因为其核心高斯算法对于无效区域敏感，如果任务范围是一个不规则的多边形，创建的参照图就带有大量空白区域，最好在Photoshop中粘贴修补这些空白区域。
（6）“逐块法”和“掩模法”都可以以数据集自身为参照，但存在匀色后对比度降低，色彩不鲜艳的问题；制作良好的色彩鲜艳的参照图匀色效果更好。
（7）“掩模法”有“上色”功能，比如原来采用批处理匀色后，色调差异不明显的数据集，经“掩模法”参照匀色后，色调差异又回来了。
4 设想与展望
（1）如果指定或从参照图获取期望对比度值，“掩模法”匀色后可以对结果进一步拉伸，就像“Mask匀光”所做的一样。
（2）目前只在任务模式实现了参照匀色，鉴于被匀色对象的参数只和邻域局部相关，可以扩展为批处理实现，指定同一批数据的参照图，开始参照匀色，批处理模式会摆脱数据量的限制。
（3）可以在匀色和创建参照图之前对数据集进行一些简单的增强操作，如亮度对比度增强、直方图匹配等，在此基础上参照匀色，能有更好效果。这也是OrthoVista的做法。根据底层的新动作链实现，有支持匀色前的预处理的可能性。
参考文献：
[1]葛利平.1：10000基础测绘数字正射影像图（DOM）生产的质量控制[J].浙江测绘，2002（02），21-22.
[2]左大康.现代地理学辞典[M].北京：商务印书馆，1990.
[3]李德仁，周月琴，金为铣.摄影测量与遥感概论[M].北京：中国测绘出版社，2001.
[4]武汉测绘学院航空摄影测量教研组.航空摄影测量学[M].北京：中国工业出版社，1963.
[5]张祖勋.正射投影技术[M].北京：测绘出版社，1981.
作者简介：江玮（1987-），女，江西宁都人，教师，助教，硕士，研究方向：摄影测量与遥感。
作者单位：江西应用技术职业学院，江西赣州 341000