镶嵌数据集工具小结(七)色彩平衡与接缝线 Ⅰ

镶嵌数据集的色彩平衡与接缝线 Ⅰ


色彩平衡

镶嵌数据集一般由多张影像组成的,各幅影像可能由于各种原因存在色彩差异,例如航摄时的天气、光线等原因。为了让整个镶嵌数据集看起来是无缝的一整张,而不是一片一片的,我们需要做的就是色彩校正,或者叫做色彩平衡(均衡)。也就是实现下面的效果:

做色彩校正之前,需要检查原始数据的所有波段是不是满足下面几个条件:

  • 所有波段已经创建统计值(包括直方图);
  • 所有栅格数据集具有相同的波段数;
  • 所有栅格数据集的像素类型和像素深度都相同(只支持 8 位无符号和 16 位无符号位深度);
  • 所有栅格数据集都没有关联的色彩映射表。



Color Balance Mosaic Dataset 工具用于实现镶嵌数据集的色彩平衡。

Balance Method

工具提供了三种匀色的算法:

匀光/Dodging

这是传统的匀光摄影测量方法。 如果选择“匀光/Dodging”,需要同时选择目标颜色表面类型 。此方法会参照目标颜色来更改每个像素值,使图像均匀过渡到目标颜色。多数情况下,匀光平衡效果最佳。

  • SINGLE_COLOR — 所有像素都参照一个单色点(即,平均值)进行匀光处理。
  • COLOR_GRID — 所有像素都参照分布在整个镶嵌数据集中的多组点进行匀光处理。
  • FIRST_ORDER — 所有像素都参照从二维多项式倾斜平面获取的多个点进行匀光处理。与“颜色格网”表面相似。
  • SECOND_ORDER — 所有像素都参照从二维多项式抛物线/双曲线/椭圆表面获取的一组多点进行匀光处理。与“颜色格网”表面相似。
  • THIRD_ORDER — 所有像素都参照从三次表面获取的多个点进行匀光处理。

PS:

  • 当栅格数量较少且地物类型较少时,单色表面会取得良好的效果。如果栅格数据较多或者地物类型较多时,这种方法输出颜色可能会变得模糊。
  • 如果有大量的栅格或区域含有大量的地面物体类型,这种方法会产生非常好的输出效果。
  • First Order,Second Order, Third Oder 这三种方法与“颜色格网”表面相比,多项式阶表面的颜色变化通常更为平滑,并且使用的辅助表存储空间更少,但往往需要花费更长的时间进行处理。

直方图/Histogram

此方法将根据目标直方图更改各像素值。可基于所有栅格自动计算目标直方图,也可以指定一个目标栅格。
当镶嵌数据集中的所有栅格的直方图形状都相似时,直方图平衡会取得较好的效果。

标准差/Standard Deviation

此方法将根据标准差计算更改每个像素值。可基于所有栅格或指定的目标栅格自动计算标准差值。
当镶嵌数据集中的所有栅格的正态值具有相同的直方图分布时,标准差平衡的效果最好。

Target Raster

上面三种方法中所使用到的数值,既可以来源于镶嵌数据集自身,也可以来源于自己指定的目标栅格。

不同的色彩平衡方法:

  • 使用匀光平衡时,得出的目标颜色取决于当时所选择的目标颜色表面类型。
    • 对于 SINGLE_COLOR,将使用参照目标图像的平均值。
    • 对于 COLOR_GRID,会将参照目标图像重采样为适合的格网。
    • 对于 多项式阶表面,通过最小二乘拟合从参照目标图像获得多项式的系数。
  • 使用直方图平衡时,将基于参照目标图像获得目标直方图。
  • 使用标准差平衡时,将基于参照目标图像获得目标标准差。

Block Filed

从镶嵌数据集的属性表中指定一个用于“分组”的字段,在执行计算和操作时,用于标识应被视为单一项目的多个项目。




预处理选项

在执行栅格数据集色彩平衡之前,工具会先执行预处理选项。

Exclude Area Raster

用于排除不能或者难于进行色彩校正的区域,例如:水、云和异常区域等。本质上就是创建一个掩膜,从而从镶嵌数据集色彩校正算法中排除一些像素。

PS: 对镶嵌数据集进行色彩校正时,排除区域并不会经常用到。只有当存在较难校正的区域,且不希望因为这些问题区域产生偏差时,可创建排除区域。另外,像素分布中的极值(极低像素值和极高像素值)区域也可能成为色彩校正的问题区域。

那如何生成这个排除区域栅格呢?

工具箱中提供 Generate Exclude Area 工具,下面就来看看这个工具。

通过输入数据选择 位深生成 方法:

Pixel type:

此参数用于选择输入栅格数据集的像素深度。像素深度非常重要,因为需要对所有 8 位以上的像素深度调整色彩掩膜和直方图值。

  • 8_BIT — 0 到 255 之间。这是默认值;
  • 11_BIT — 0 到 2047 之间;
  • 12_BIT — 0 到 4095 之间;
  • 16_BIT — 0 到 65535 之间。

Generate Method:

提供了两种方法:COLOR_MASK ,HISTOGRAM_PERCENTAGE

  • COLOR_MASK — 可以设置要在输出中排除的最大颜色值。这是默认设置。
  • HISTOGRAM_PERCENTAGE — 可以设置像素的最小和最大直方图百分比。

Stretch Type

如果我们指定的了拉伸类型,那么就意味着在色彩平衡的过程中,使用的是栅格数据拉伸后的值,而不是栅格数据的原始像元值。

  • NONE — 不应用预拉伸。这是默认设置。
  • ADAPTIVE — 自适应预拉伸。
  • MINIMUM_MAXIMUM — 最小值-最大值预拉伸。
  • STANDARD_DEVIATION — 标准差预拉伸。

Gamma

当选择了标准差拉伸或最小值-最大值拉伸时,可以额外的设置Gamma值。可通过应用 Gamma 拉伸来控制图像的整体亮度。
如果 Gamma 系数设置得太低,中间色调将太暗;而如果 Gamma 系数设置得太高,中间色调又会太亮。Gamma 系数不仅会改变图像的亮度,还会改变红绿蓝之间的比率。

如果对色彩校正的不满意,我们也可以移除效果,镶嵌数据集的右键菜单中,Remove – Color Balancing。

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