PIE-Basic 圖像鑲嵌


1.功能概述

圖像鑲嵌是指將兩幅或多幅數字影像(有可能是在不同攝影條件下獲得的)拼在一起,構成一幅整體圖像的技術過程。

由於幅寬等因素的限制,傳感器一次成像覆蓋區域總是有限的。而在多數情況下,用戶的分析往往包括多景影像,此時需要將若干影像進行拼接,生成目標區域的完整影像,以便獲取更多、更准確的關於感興趣區域的信息。

鑲嵌前

鑲嵌后

 

1、遙感測圖與底圖更新。

2、用於計算機自動分類、地物特征的變化監測等應用處理。

3、對圖像信息進行分析,制作各類遙感專題圖。

廣東省正射影像圖

 

2.基本概念

主要流程:

1、是否有地理坐標,待鑲嵌圖像必須有地理坐標,如無地理坐標需進行影像配准、幾何精校正處理。

2、重疊區判斷,待鑲嵌影像需有像素的重疊區域。

3、鑲嵌線生成,在影像重疊區域通過幾何特征、灰度計算等算法生成鑲嵌線,確定兩幅影像鑲嵌的接縫。

4、影像色調調整,解決相鄰影像的灰度色調差異帶來的影響,避免出現明顯的鑲嵌痕跡,實現影像的無縫鑲嵌。

 

常用的鑲嵌線生成有人工和自動兩種方法。鑲嵌線自動生成方法有以下幾種:

1、灰度差最小法確定接縫線

2、中線法設定鑲嵌線

3、根據地形設定鑲嵌線

 

鑲嵌線應盡量選取線狀地物或地塊邊界等明顯分界線,以便使鑲嵌影像中的拼縫盡可能地消除,使不同時相影像鑲嵌時保證同一地塊完整,有利於判讀。

在協同作業的情況下,要保證相鄰圖幅重疊范圍內影像一致,裁切時重疊區域內的鑲嵌線必須保持一致,做到同步改動,同步切圖。

鑲嵌后影像應避開雲、霧、雪及其他質量相對較差的區域,使鑲嵌處無裂縫、模糊、重影現象。

 

鑲嵌線羽化:指將鑲嵌線兩側的影像色調過度均勻、自然,不留拼接縫的痕跡。

在鑲嵌線兩側一定范圍內統計重疊區所有影像的灰度差,采用中值濾波、小波變換、強制改正、多尺度羽化等算法進行混色處理,消除拼接縫。

 

設置羽化范圍的基本原則是不能出現雙眼皮效應。

1)相對精度,圖像相對精度不好時羽化范圍需小一些,過大會出現雙眼皮現象。

2)色彩差異,勻色后色彩差異仍較大,相對精度符合要求,羽化應設置大一些。

3)特殊地區,山區羽化值可適當設大,減少編輯鑲嵌線的工作量。水體羽化設置大一些可使色彩過渡更自然。

4)分辨率,分辨率高的影像羽化范圍應設置小一些,避免雙眼皮現象。

雙眼皮效應

 

鑲嵌質量的好壞直接影響到遙感影像的使用,出現裂縫、重影、模糊等都會降低數據質量。檢查需要從幾何質量和光譜質量這兩方面進行評價。

  • 在幾何質量上,需要檢查相鄰影像重疊區域內同名點的幾何偏差是否超過限制要求;重點檢查鑲嵌區域是否出現裂縫、重影、模糊,看鑲嵌線是否合理。
  • 在光譜質量上,需要檢查紋理、色彩是否過渡自然。相鄰兩景影像鑲嵌后,重疊區色彩是否均勻過渡,是否出現過渡平滑導致失真的現象。

 

3.演示數據

使用數據:

選用兩幅經過幾何校正有重疊區域的圖像進行鑲嵌操作。

 

4.操作演示

PIE采用自主研發智能生成鑲嵌線技術,自動尋找最優鑲嵌線,實現人工地物的完美避讓;並提供了便捷的鑲嵌線人工交互編輯工具,鑲嵌線兩側的羽化緩沖區可達到接縫過渡自然的效果;同時PIE提供高性能、高效的鑲嵌能力,充分使用系統資源,利用並行計算能力,提升鑲嵌速度。

 

鑲嵌面生成:

單擊"生成鑲嵌面"按鈕,彈出"鑲嵌面生成"對話框。

  • 生成方式:選取生成鑲嵌面的方式,簡單線/優化先/智能線。智能線鑲嵌效果最好,但時間較長,適用於鑲嵌接邊復雜的圖像,簡單線用時最短,適用於接邊簡單的圖像,優化線處於簡單線和智能線之間。
  • 導出鑲嵌面:設置保存路徑及名稱,可將生成的鑲嵌面保存為shp文件。

 

鑲嵌線編輯:

  • 面編輯:點擊鼠標左鍵在需要修改的兩景影像接邊處畫與原鑲嵌線相交的多邊形,可將多邊形區域所包含的區域裁切到多邊形第一個點所在的圖層。
  • 折線編輯:使用折線的方式修改兩景影像接邊處的鑲嵌線,在添加折線和現有鑲嵌線的第一個交點和最后一個交點 的中間這一段鑲嵌線將會被替換成新加的折線。
  • 套索編輯:按住鼠標左鍵拖動鼠標,在需要修改的兩景影像接邊處畫與原鑲嵌線相交的任意形狀的封閉圖形,可將套索區域所包含的區域裁切到套索第一個點所在的圖層。

 

參數設置:

單擊"參數設置"按鈕,彈出"參數設置"對話框。

  • 常規羽化:設置羽化范圍和羽化單位,像素或者米。羽化值的大小與影像的相對精度、色彩差異及分辨率有關,基本原則是不能出現雙眼皮效應,一般設置為5個像素左右。
  • 寬羽化接邊處水體、植被色彩差異較大時可勾選寬羽化,導入寬羽化區域矢量文件,設置羽化范圍及羽化單位。

 

輸出成圖:

單擊"輸出成圖"按鈕,彈出"鑲嵌輸出設置參數"對話框;PIE支持整幅輸出和分幅輸出兩種方式。

  • 輸出分辨率:可設置輸出影像的分辨率,一般默認讀取原始影像中第一個圖層影像的分辨率,可根據需求進行設置。
  • 輸出范圍:可設置鑲嵌影像的輸出范圍,該功能針對大范圍影像鑲嵌(例如一個市),優先輸出部分區域(某個區縣),一般默認輸出原始范圍。
  • 整幅輸出:設置輸出類型,3通道8位或者原始數據格式,設置輸出路徑及名稱。
  • 分幅輸出:設置輸出比例尺,勾選待輸出圖幅信息,設置輸出路徑。

 

結果分析:

在軟件中加載鑲嵌結果影像與保存的鑲嵌面文件,使用【常用功能】模塊的【地圖瀏覽】工具,瀏覽檢查鑲嵌影像上鑲嵌線附近是否有裂縫、重影、模糊、紋理不清晰、色彩過渡不自然等現象。


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