鑲嵌資料集的色彩平衡與接縫線  Ⅰ

色彩平衡

鑲嵌資料集一般由多張影像組成的，各幅影像可能由於各種原因存在色彩差異，例如航攝時的天氣、光線等原因。為了讓整個鑲嵌資料集看起來是無縫的一整張，而不是一片一片的，我們需要做的就是色彩校正，或者叫做色彩平衡（均衡）。也就是實現下面的效果：

做色彩校正之前，需要檢查原始資料的所有波段是不是滿足下面幾個條件：

√ 所有波段已經建立統計值（包括直方圖）；
√ 所有柵格資料集具有相同的波段數；
√ 所有柵格資料集的畫素型別和畫素深度都相同（只支援 8 位無符號和 16 位無符號位深度）；
√ 所有柵格資料集都沒有關聯的色彩對映表。

Color Balance Mosaic Dataset 工具用於實現鑲嵌資料集的色彩平衡。

Balance Method

工具提供了三種勻色的演算法：

勻光/Dodging

這是傳統的勻光攝影測量方法。如果選擇“勻光/Dodging”，需要同時選擇 目標顏色表面型別 。此方法會參照目標顏色來更改每個畫素值，使影像均勻過渡到目標顏色。多數情況下，勻光平衡效果最佳。

SINGLE_COLOR  — 所有畫素都參照一個單色點（即，平均值）進行勻光處理。

COLOR_GRID      — 所有畫素都參照分佈在整個鑲嵌資料集中的多組點進行勻光處理。 

FIRST_ORDER    — 所有畫素都參照從二維多項式傾斜平面獲取的多個點進行勻光處理。與“顏色格網”表面相似。                             

SECOND_ORDER —所有畫素都參照從二維多項式拋物線/雙曲線/橢圓表面獲取的一組多點進行勻光處理。與“顏色格網”表面相似。

THIRD_ORDER    —所有畫素都參照從三次表面獲取的多個點進行勻光處理。

PS：

√ 當柵格數量較少且地物型別較少時，單色表面會取得良好的效果。如果柵格資料較多或者地物型別較多時，這種方法輸出顏色可能會變得模糊。

√  如果有大量的柵格或區域含有大量的地面物體型別，這種方法會產生非常好的輸出效果。

√  First Order，Second Order, Third Oder 這三種方法與“顏色格網”表面相比，多項式階表面的顏色變化通常更為平滑，並且使用的輔助表儲存空間更少，但往往需要花費更長的時間進行處理。

直方圖/Histogram

此方法將根據目標直方圖更改各畫素值。可基於所有柵格自動計算目標直方圖，也可以指定一個目標柵格。

當鑲嵌資料集中的所有柵格的直方圖形狀都相似時，直方圖平衡會取得較好的效果。

標準差/Standard Deviation

此方法將根據標準差計算更改每個畫素值。可基於所有柵格或指定的目標柵格自動計算標準差值。

當鑲嵌資料集中的所有柵格的正態值具有相同的直方圖分佈時，標準差平衡的效果最好。

Target Raster

上面三種方法中所使用到的數值，既可以來源於鑲嵌資料集自身，也可以來源於自己指定的目標柵格。

不同的色彩平衡方法：

使用勻光平衡時，得出的目標顏色取決於當時所選擇的目標顏色表面型別。

對於 SINGLE_COLOR，將使用參照目標影像的平均值。

對於 COLOR_GRID，會將參照目標影像重取樣為適合的格網。

對於 多項式階表面，通過最小二乘擬合從參照目標影像獲得多項式的係數。

使用直方圖平衡時，將基於參照目標影像獲得目標直方圖。

使用標準差平衡時，將基於參照目標影像獲得目標標準差。

Block Filed

從鑲嵌資料集的屬性表中指定一個用於“分組”的欄位，在執行計算和操作時，用於標識應被視為單一專案的多個專案。

預處理選項

在執行柵格資料集色彩平衡之前，工具會先執行預處理選項。

Exclude Area Raster 

用於排除不能或者難於進行色彩校正的區域，例如：水、雲和異常區域等。本質上就是建立一個掩膜，從而從鑲嵌資料集色彩校正演算法中排除一些畫素。

PS： 對鑲嵌資料集進行色彩校正時，排除區域並不會經常用到。只有當存在較難校正的區域，且不希望因為這些問題區域產生偏差時，可建立排除區域。另外，畫素分佈中的極值（極低畫素值和極高畫素值）區域也可能成為色彩校正的問題區域。

那如何生成這個排除區域柵格呢？

工具箱中提供 Generate Exclude Area 工具，下面就來看看這個工具。

通過輸入資料選擇 位深 和 生成方法：

Pixel type：

此引數用於選擇輸入柵格資料集的畫素深度。畫素深度非常重要，因為需要對所有 8 位以上的畫素深度調整色彩掩膜和直方圖值。

 8_BIT  —  0 到 255 之間。這是預設值；

11_BIT —  0 到 2047 之間；

12_BIT —  0 到 4095 之間；

16_BIT —  0 到 65535 之間。

Generate Method：

提供了兩種方法：COLOR_MASK ，HISTOGRAM_PERCENTAGE

COLOR_MASK — 可以設定要在輸出中排除的最大顏色值。這是預設設定。

HISTOGRAM_PERCENTAGE — 可以設定畫素的最小和最大直方圖百分比。

Stretch Type
如果我們指定的了拉伸型別，那麼就意味著在色彩平衡的過程中，使用的是柵格資料拉伸後的值，而不是柵格資料的原始像元值。

NONE — 不應用預拉伸。這是預設設定。

ADAPTIVE — 自適應預拉伸。

MINIMUM_MAXIMUM — 最小值-最大值預拉伸。

STANDARD_DEVIATION — 標準差預拉伸。

Gamma 
當選擇了標準差拉伸或最小值-最大值拉伸時，可以額外的設定Gamma值。可通過應用 Gamma 拉伸來控制影像的整體亮度。

如果 Gamma 係數設定得太低，中間色調將太暗；而如果 Gamma 係數設定得太高，中間色調又會太亮。Gamma 係數不僅會改變影像的亮度，還會改變紅綠藍之間的比率。

如果對色彩校正的不滿意，我們也可以移除效果，鑲嵌資料集的右鍵選單中，Remove -- Color Balancing。