提高數字正射影像圖質量的實用方法

何純芳

（1.甘肅省地圖院，甘肅 蘭州 730000）

數字正射影像圖（DOM）是經過平面糾正以數字形式進行存儲的影像地圖[1]。它同時具有幾何精度和影像特征，信息豐富、直觀逼真、獲取快捷[2]，有著廣闊應用前景[3]。其質量的好壞直接關系到它的可利用性，如圖像扭曲和變形，會影響基于影像進行量測和數據采集；圖像不清晰和色彩不協調，則會影響圖像的可讀性和美觀性。因此，在生產過程中，運用多種方法提升DOM的質量是非常必要的。

1 影響DOM質量的因素

制作DOM的基礎數據是通過航空或衛星方式獲取的原始影像資料。這些原始影像資料由于地域特點、天氣和季節條件、傳感器等因素的影響，一般不能直接利用，需要經過幾何糾正、色彩增強等處理，還需要利用該影像范圍內的DEM數據，對影像進行傾斜改正和投影差改正等處理。DOM制作的一般流程見圖1。

綜上所述，影響DOM質量的環節和因素主要有：①采用DEM進行糾正時，DEM和特征線的制作方法；②影像鑲嵌過程和色彩調整。

2 特征線與DEM糾正過程中的要點

在對DOM進行正射糾正時，既可以使用DEM進行糾正，也可以使用特征線進行糾正，這2種方法各有優缺點。在使用DEM進行糾正時，由于DEM是規則格網，在表示地貌細節方面存在不足，在跨格網點的地方容易造成影像變形，但它在地貌不破碎的地區有著較大的優勢；特征線在表示地貌細節方面具有優勢，在地貌破碎的地方也能夠糾正正射影像，但是采集特征線的工作量相對較大。所以，在生產過程中，一般采用兩者結合的方法，根據不同的地貌條件和地表特征，選取不同的糾正方法。

1）房屋、成排樹木或散樹。遇到有成片居民地，不管是低矮的平房，還是高樓，在糾正正射影像時應使DEM點切至地面。否則，樓的高差越大，造成影像變形的可能性就更大。成排樹木和散樹也是同樣的情況。

2）有一定寬度的等級公路。遇到有一定寬度的等級公路時，使用道路兩側的平行邊線作為特征線進行糾正，可避免使用DEM糾正時，在格網點和邊線不重合的情況下，出現道路邊線彎曲以及路面成水波紋狀。

3）橋梁。遇到橋梁時，將DEM格網點切至橋面，并且向周圍有一定的延伸，和周圍DEM格網點平緩過渡，避免糾正后的橋梁變形。在向周圍延伸時，要考慮橋梁的陰影，避免陰影的變形。

4）陡崖。對于高差大、坡度大的陡崖，建議使用特征線參與糾正，在陡崖上下邊緣測量特征線，越是坡度陡的地方越要減少中間的特征線數量，這樣糾正出的影像才能避免拉花。

3 影像鑲嵌的要點

在影像鑲嵌時，拼接線走向的設計應反復觀察重疊區的地物特點[4]。一般情況沿線狀地物選擇鑲嵌線，如道路、水系、山脊線、山谷線、地塊邊線等。這樣經過適當的羽化可做到無鑲嵌痕跡、過渡自然。但是在特殊情況下，比如2張影像平面位置存在輕微錯位，則在無線狀地物處選擇鑲嵌線。否則，會出現線狀地物重影，并且在后期質檢中不容易發現。

在影像鑲嵌過程中，也存在一些技巧。比如，黃土地貌多出現沖溝這種地貌類型，它成對稱分布，大多有一定深度，由于攝影傾角，糾正后的正射影像左右像片沖溝區域不同側面存在變形，在這種情況下，把左右像片糾正出的單片沿溝底進行鑲嵌，可得到理想的效果。

4 色彩處理的技巧和要點

DOM的好壞不僅取決于它的數學精度，還取決于它的色彩[5]，而色彩的好壞包括色彩的層次、顏色和清晰度3個方面。色彩的層次是指通過處理圖像的高光、中間調和暗調幾部分，使得圖幅內地物層次分明，各地物完好清晰；顏色指的是地物顏色接近真實；清晰度是指地物細節清晰，易于判讀。影像色彩處理一般順序為先調節清晰度，再調節層次和色彩。下面以常用的Photoshop軟件為例，列舉影像色彩處理常用工具和要點。

1）亮度/對比度處理。亮度/對比度工具是Photoshop軟件最常用的色彩調整工具之一，可改變圖像的明暗度、反差（對比度）。例如大面積水域在遙感影像中因其反射可見光少，一般成像偏暗，即明度值偏小，選取亮度/對比度工具進行調整增加亮度，將水域調整為中間調，會更接近實際情況[6]。

2）色階處理。色階工具是利用通道和直方圖一次性地對圖像的反差（對比度）、明暗度、色彩等內容進行調整。其實質就是利用直方圖對圖像進行均衡非線性拉伸以達到圖像輻射增強的一種方法。色調、飽和度適中，視覺效果比較好的影像，其直方圖一般呈正態分布，且直方圖的峰頂一般在中間值附近，直方圖的底部盡量在最大和最小色階附近[7]。

如果遙感影像具有大片的單一地物，比如水面、云霧、草地、沙漠以及特殊地區（如雪山地貌）等，往往直方圖形狀不成標準正態分布。這種情況下，應剔除此區域或分區域進行色階調整。必須注意的是，在色階調整時，不要將直方圖拉伸過大，以免最亮和最暗色階區域影像信息丟失，造成地物紋理缺失，影響影像質量。

3）曲線工具的使用。Photoshop的曲線功能也是利用通道和直方圖一次性對圖像的反差（對比度）、 明暗度、色彩等內容進行調整，其實質是利用直方圖均衡對圖像所有灰度值范圍進行非線性拉伸以達到圖像特定局部或全部輻射增強。曲線工具還可以調整圖像從陰影到高光整個色調范圍內的點（最多可以向曲線中添加14個控點），色階工具只對白場、黑場、灰度系數3個點進行調整。

從應用及調整結果看，曲線工具的針對性更強，操作更復雜，效果更理想。在遙感影像的處理中主要使用這種工具對影像進行精細化調整。例如沙漠地區遙感影像，使用亮度/對比度工具及色階等工具去除灰霧效果不理想，可以使用曲線工具進行調整，將曲線拖移成適當的“S”形，增大曲線中部的斜度可以增強中間調的對比度，則效果明顯，影像清晰。

4）飽和度調整。飽和度又稱純度、彩度、艷度，表示反射或透射光線接近光譜色的程度，簡寫為S。色相/飽和度工具具有極強的針對性，可針對圖像的C、M、T、R、G、B、W、B、Neutrals等色系的顏色進行網點百分比增減，此操作對其他顏色影響極小或根本不產生影響。因此，該工具在糾正特定顏色的色偏時特別有用，尤其適用于微調CMYK圖像中的顏色，使它們處在輸出設備的色域內。在遙感影像的輸出打印時，使用效果較好，對于同批次輸出打印，可以在調整活動面板中存儲色相/飽和度工具相關設置，以便在其他圖像中重復使用，保持同批次影像輸出色彩一致。

5 結 語

本文介紹的內容都是在生產實踐中總結出來的，有著較好的應用效果。但是，在DOM的制作過程中，影響其質量的環節和因素很多，特別是利用DEM進行正射糾正時，還需要進一步試驗，探討更好的方法。

[1]官云蘭,周世健,魯鐵定.基于ERDASIMAGINE的數字正射影像圖的制作[J].測繪通報,2005(12):31-33

[2]方輝.數字正射影像圖生產工藝流程及質量控制[J].城市勘測,2007(3):70-72

[3]張慶闖.正射影像圖的制作與應用[J].山西建筑,2009(14):357-359

[4]駱文英.淺談數字正射影像圖制作中的鑲嵌技術[J].北京測繪,2002(4):24-27

[5]賈秋英,張科學,朱榮.數字正射影像圖的調色方法與技巧[J].煤炭技術,2007(11):95-96

[6]韓濤,李新峰,李紅,等.Photoshop軟件在處理遙感影像中的一些應用[J].測繪與空間地理信息,2012(10):121-126

[7]劉偉華,黃健.利用Photoshop進行遙感影像的色彩處理[J].現代測繪,2005(增刊):206-208

[8]褚文奎.淺談Photoshop中曲線的應用[J].照相機,2008(6):69-70