利用Photoshop进行遥感影像的色彩处理

利用Photoshop进行遥感影像的色调处理 刘伟华 黄健 （江苏省测绘工程院 南京 210013） 数字正射影像作为一种重要的数字测绘产品，已经广泛地被社会各行业所认可，尤其在建设基础地理信息框架、数字城市构建、交通和城市规划、居家旅游、土地资源调查、环境和灾难的监测等很多行业，发挥了越来越重要的作用。无论是通过航空或卫星方式获得的影像资料，由于地域特点、天气和季节条件、传感器等因素的存在，原始遥感影像一般不能干脆应用于各种工程项目，通常要做大量的处理，才能进行供应应用户运用。这些处理包括几何订正、格式转换、色调增加等等，其中影像的色调处理最困难又特别重要，往往须要投入大量的人力和时间。通常状况下，运用一些诸如ERDAS、PCI、ER Mapper等专业遥感图像处理软件可进行影像的辐射增加和色调处理，从而达到确定的结果。但是这些软件价格昂贵、操作特别困难，处理的效果也比较一般，成本太大。而Photoshop作为一种国际上通用的图像处理工具，价格便宜，操作简便，图像处理工具比较齐全，工作效率和处理效果都不错，因此渐渐被遥感技术人员所推崇，在图像数据输入输出、色调调整、遥感影像订正融合、镶嵌和裁切、滤波和数字分析等方面运用广泛。几年来，我们利用Photoshop在遥感图像处理方面做了一些尝试，并取得了确定的阅历，这里主要就影像的色调处理方面作简洁的介绍。 一、 色阶调整 在Photoshop中，“色阶调整”工具是常用的颜色调整工具，利用它可以调整图象的明暗度，反差，色调等很多内容。所谓“色阶”原来是指彩色图像各基本色的灰阶，但是在Photoshop中，已经将这个概念扩展到图像的每个波谱重量，并且用直方图来表示图像中每个重量的像素分布状况，因此对色阶进行调整就是设法变更影像的直方图。彩色图像的色阶可以一起进行调整，也可以分通道来实现，比如RGB模式的图像可以分别调整R、G、B重量， CMYK模式的图像，可以分别调整C、M、Y、K四个重量，HIS模式的图像可以分别调整图象的亮度、饱和度和色度等等。 色阶调整主要指标包括最大色阶、最小色阶和中间值，这三个滑块往右滑动，使得图像颜色加深；往左，则颜色渐淡。直方图是理解图像明暗颜色的常用工具。对于遥感影像来说，比较好的影像效果，其直方图一般呈正态分布，直方图的峰顶在中间值旁边，直方图的底部尽量在最大和最小色阶旁边，假如这样的话影像的色调、饱和度比较适中，看起来比较舒适，否则应当调整色阶。但是假如遥感影像具有大片的单一地物，比如水面、云雾以及特别的山地等等，往往使得直方图形态比较奇妙，比如有几个山峰，直方图两侧很不对称或者每个通道直方图形态差异过大，这样状况，处理的时候就另当别论了。必需留意的是，在色阶调整时，不要将直方图拉伸多大而造成最亮和最暗的色阶信息的丢失。直方图供应的中间值与有些系统（图像软件、数码相机或扫描仪）的“Gamma”概念， 它衡量图像中间调的对比度，变更Gamma值可变更图像中间调的亮度值，但不会对暗部和亮部有太大的影响。将Gamma值向右稍动，可以使中间调变暗，向右稍动可使中间调变亮。 我们运用的绝大部分彩色遥感影像是RGB模式和多通道的模式，每个通道对应了遥感数据的每一个光谱。对影像各光谱的色阶分别调整，可以达到变更颜色的目的，比如调整红波段可以使图像上增加红色或者增加青色。通过色阶调整可以将有些反差太小、比较沉闷的影像调到比较逼真、比较生动、反差较大的效果。 假如有些图像质量太差，或者数据大于8位灰阶，可以先进行自动色阶处理，软件依据影像的直方图，将图像自动调整到较好的状态。比如IKONOS数据是11位灰阶，打开时候呈现黑色，主要是Photoshop只显示256色的直方图，而IKONOS图像主要信息集中在11位的低阶部分，因此在显示器上很难看清，通过自动色阶的处理才能看清影像详细内容。 二、 色调平衡 色调平衡是图像处理软件最简洁常用的色调调整方法，但是一般只用来变更图像的色度，即图像的颜色变更，对于亮度、反差、饱和度的调整是有限的。色调平衡的方法比较简洁，可以调整影像暗调、中间调和高光的各种颜色。所以只想调整图像色调，而对于明暗度等其他要素不加变更的遥感影像可以运用这种方法，例如河流在有些遥感影像中，合成后的彩色遥感图像城区和水系颜色偏色太大，城区显示为红色，而水面通常显示成品红色，在Photoshop中选取这些地物，运用“色调平衡”进行调整削减城区的红色，将水面调整为天蓝色，更加接近于真实状况。 三、 可选颜色 在Photoshop“中可选颜色”也是一种调整图像色调的有效方法。可选颜色是高档扫描仪和分色程序运用的一项技术，它在图像中的每个加色和减色的原色图素中增加和削减颜色的量。即使“可选颜色”运用 CMYK 颜色校正图像，也可以将其用于校正 RGB 图像以及将要打印的图像。运用这种方法可以在不影响其他原色的状况下修改图像中某种原色中印刷色的数量。 调整的时候首先选择须要调整的颜色，然后变更所选颜色的成分，从而实现颜色的调整，调整时候有两个概念Relative（相对）和Absolute（确定）。选择Relativec选项时，Photoshtop依据总量的百分比更改现有的青色、洋红、黄色和黑色量。例如，图像中现有50的青色，假如你增加了30，那么相对于原有的50来说，实际增加了15％。选择Absolute选项时，Photoshop5.5会按确定值调整颜色。例如，图像中现有５０％的青色，假如你从增加了30，那么增加后图像中就会有8０％的青色。 在遥感影像的处理中运用这种方法通常来调整影像的绿色植被和城区偏色现象。例如通过TM或者SPOT合成的彩色图像，城区通常显示紫色，用“可选颜色”方法选取洋红，并较少数值，还可以影像状况加减黄色、青色或黑色，使得他更接近于真实的效果。还有一些影像上植被颜色不艳丽，颜色偏红偏蓝，也可以运用“可选颜色”方法选取绿色同时削减洋红、增加黄色，使得影像的绿色植被更加显明、真实。 与“色调平衡”相比，“可选颜色”有很多优势，运用前者变更了图像整体色调，而后者只变更了一种颜色。所以运用“色调平衡”有时须要精确选取需调整的区域渐渐进行处理，还常常出现处理过的色调调整缝隙，后用后者一般不用人工选取调整区域，也不会出现色调缝隙现象，效率要高得多。但是后者的不足是对于遥感影像的有些色调调整效果不好，很难达到你所想要的颜色。 四、 替换颜色 替换颜色是色调调整的有效方法，效率也很高。它运用了HIS（色度饱和度亮度）的概念，来处理RGB等其他模式的图像。 在HIS概念中，亮度I表示颜色的整体强度，而不管它的颜色是什么。一般用R、G、B三个灰度的平均数值来表示颜色的亮度值，因此通过平均RGB重量将彩色图像转化为灰度图像，其实就是得到了影像的亮度重量。色度H由角度表示，它反映了该彩色最接近于什么样的光谱波长，即彩虹中的哪种颜色，一般状况下，0的彩色为红色，120的为绿色，240的为蓝色。色相从0变到240覆盖了全部可见光谱的颜色。在240到300之间是人眼可见