Цветовая коррекция растровых данных

Цветовая коррекция может помочь при отображении нескольких наборов растровых данных в виде непрерывного изображения. Коррекция может применяться к существующему каталогу растров или набору данных мозаики.

Примечание:

Этот раздел фокусируется на цветовой коррекции с использованием каталога растров. Чтобы понять шаги цветовой коррекции набора данных мозаики, см. Цветовая коррекция набора данных мозаики.

Существуют два способа цветовой коррекции: цветовой баланс и сопоставление цветов. Цветовой баланс регулирует контраст и цвет каждого набора растровых данных к базовому растру. Сопоставление цветов использует референсный набор растровых данных, с которым сопоставляется каждый входящий набор растровых данных. При этом используется один из трех способов: статистическое сопоставление, сопоставление гистограммы или линейная корреляция. Сопоставление цветов состоит из двух процессов: сначала производится сравнительное вычисление для перекрывающихся районов, затем значения пикселов интерполируются на остальные участки наборов растровых данных.

Цветовая коррекция может применяться к слою каталога растров или к мозаичному набору растровых данных в процессе его создания.

• Коррекция на лету. Когда в ArcMap добавляется растровый каталог или на его основе создается слой, появляется вкладка Коррекция цвета (Color Correction) в диалоговом окне Свойства слоя (Layer Properties). С помощью этой вкладки вы можете настроить параметры цветовой коррекции для слоя каталога растров. Дополнительно, вы можете применить цветовую коррекцию на наборе данных мозаики.
• С сохранением результатов. В приложении ArcMap вы можете преобразовать мозаичный растровый каталог в набор растровых данных с помощью контекстного диалогового окна. При создании мозаичного набора растровых данных в диалоговом окне Каталог растра мозаики (Mosaic Raster Catalog) можно отметить опцию Применить настройки коррекции цвета в окне Страница свойств (Apply the color correction settings from Property Page).
• Инструменты Растровый каталог в набор растровых данных (Raster Catalog To Raster Dataset), Мозаика и Рабочая область в набор растровых данных (Workspace To Raster Dataset) содержат параметры, позволяющие выбрать метод цветовой коррекции, который требуется применить к создаваемому набору растровых данных.

Цветовая коррекция возможна только при выполнении следующих условий:

• Все каналы имеют вычисленную статистику.
• Все каналы имеют построенную гистограмму.
• Все наборы растровых данных имеют одинаковое количество каналов.
• Все наборы растровых данных имеют одинаковые типы пикселов и их глубину. Поддерживается только 8-битовая без знака (unsigned) и 16-битовая без знака (unsigned) глубина цветности.
• Ни один из наборов растровых данных не имеет ассоциированной цветовой карты.

Предварительная растяжка

Можно выполнить предварительную растяжку на каждом каталоге растров или элементе набора данных мозаики до того, как будет выполнена другая коррекция цвета. Это означает, что исходный элемент каталога растров будет использовать растянутые значения пикселов, а не их исходные значения, в процессе цветовой коррекции. Вы можете использовать эту опцию, чтобы поменять цвет на нужное распределение до применения цветовой коррекции.

Опция Предварительная растяжка (Pre-stretching) для каталогов растров становится доступной, если отмечена опция Баланс цвета (Color Balancing) или Сопоставление цветов (Color Matching). В наборах данных мозаики эта опция доступна в окне Цветовая коррекция мозаики (Mosaic Color Correction) инструмента Баланс цвета в наборе данных мозаики (Color Balance Mosaic Dataset). Доступны три метода предварительной растяжки:

• Адаптивная растяжка (Adaptive stretch) — Для предварительной растяжки элементов растрового каталога используется растяжка контраста гаммы.
• Растяжка Минимум-Максимум (Minimum-Maximum) — Для предварительной растяжки элементов растрового каталога используется растяжка контраста минимального и максимального значений.
• Растяжка Стандартное отклонение (Standard Deviation) — Для предварительной растяжки элементов растрового каталога используется растяжка контраста двойного стандартного отклонения.

Цветовой баланс

Цветовой баланс использует один из трех методов для цветовой коррекции элементов каталога растра или наборов данных мозаики: балансировка уклонения, балансировка гистограммы и балансировка стандартного отклонения.

• Балансировка отклонения - Это традиционный метод фотограмметрического уклонения, где каждое из значений пикселов изменяется в сторону целевого цвета. Эти значения используются для определения выходных значений каждого пиксела. Если вы выберете Уклонение (Dodging), то вы должны также выбрать используемый тип поверхности целевого цвета, который будет влиять на целевой цвет. Балансировка уклонения стремится дать лучший результат в большинстве случаев.
• Балансировка гистограммы - Этот метод меняет все значения пикселов в соответствии с целевой гистограммой. Целевую гистограмму можно автоматически рассчитать из элементов каталога растра, или можно задать целевой растр. Балансировка гистограммы работает хорошо, если все элементы каталога растров имеют одинаковую форму гистограммы.
• Балансировка стандартного отклонения - Этот метод изменит все значения пикселов в соответствии с расчетом стандартного отклонения. Значение стандартного отклонения можно вычислить автоматически из элементов каталога растров или из заданного целевого растра. Балансировка стандартного отклонения работает лучше, если все элементы каталога растров имеют распределение гистограммы нормализованных значений.

Целевая цветовая поверхность доступна, только если выбран метод балансировки отклонения. При использовании метода отклонения, каждому пикселу нужен целевой цвет, который берется из целевой цветовой поверхности. Существует пять типов целевых цветовых поверхностей, которые вы можете выбрать из: одного цвета, грида цветов, поверхности первого порядка, поверхности второго порядка и поверхности третьего порядка.

• Один цвет - Все пикселы уклоняются к одной точке цвета, которая является средней. Поверхность одного цвета работает лучше, если есть небольшое количество элементах каталога растров, которые имеют только несколько типов объектов Земли. Если слишком много элементов каталога растров или слишком много типов поверхностей Земли, выходной цвет может стать размытым.
• Грид цветов - Все входные пикселы уклоняются к набору точек, который распространяются по всему каталогу растров. Грид цветов дает хорошие выходные данные для большого количества элементов каталога растров или областей с разным количеством объектов Земли.
• Поверхность первого порядка - Все входные пикселы уклоняются к многим точкам, которые получены из двухмерной полиномиальной наклонной плоскости. В сравнении с поверхностью Цветового грида(Color Grid), поверхность полиномиального порядка - это, как правило, более гладкое изменение поверхности, которому нужно меньше хранения в вспомогательной таблице, но оно стремится занять больше времени на обработку.
• Поверхность второго порядка - Все входные пикселы уклоняются к набору точек, который получен из двухмерной полиномиальной параболической/гиперболической/эллиптической поверхности. В сравнении с поверхностью Цветового грида(Color Grid), поверхность полиномиального порядка - это, как правило, более гладкое изменение поверхности, которому нужно меньше хранения в вспомогательной таблице, но оно стремится занять больше времени на обработку.
• Поверхность третьего порядка - Все входные пикселы уклоняются к нескольким точкам, которые получены из кубической поверхности. В сравнении с поверхностью Цветового грида(Color Grid), поверхность полиномиального порядка - это, как правило, более гладкое изменение поверхности, которому нужно меньше хранения в вспомогательной таблице, но оно стремится занять больше времени на обработку.

Опция Использовать базовое целевое изображение (Use Reference Target Image) позволяет задать целевой растр, используемый для балансировки элементов набора данных мозаики или каталога растров. Если эта опция отмечена, вы можете задать целевое изображение. Если эта опция не отмечена, система автоматически вычислит целевые данные.

• Если используется балансировка отклонения - Целевой цвет, который будет получен в зависимости от типа поверхности целевого цвета, который был выбран. Для одного цвета используется среднее значение базового целевого изображения. Для грида цветов базовое целевое изображение перессчитывается до подходящего грида. Для поверхностей полиномиального порядка, коэффициенты полинома получаются по размещению наименьших квадратов, из базового целевого изображения.
• Если используется балансировка гистограммы - Целевая гистограмма получается из базового целевого изображения.
• Если используется балансировка стандартного отклонения - Целевое стандартное отклонение получается из базового целевого изображения.

Опция Применить настройку контраста (Apply Contrast Adjustment) используется для применения растяжки контраста к выходным результатам цветовой коррекции. Если вы отметили опцию, выходные данные будут острее, т.к. будет применена растяжка контраста.

Сопоставление цветов

При сопоставлении цветов происходит сравнение перекрывающихся областей референсного и входящего наборов растровых данных. После определения механизма сопоставления для перекрывающихся областей, он применяется к входящим растрам. Цветовое сопоставление использует один из трех способов интерполяции цветового соответствия референсного растра на входящие растры (см. ниже).

В дополнение к требованиям для цветовой коррекции, существуют два сценария, при которых сопоставление цветов не может быть выполнено:

• В случае отсутствия достаточного наложения между референсным растром и растром-источником.
• В случае низкого коэффициента корреляции между референсным растром и источником, метод линейной корреляции не возможен. В этом случае, можно выбрать другой метод сопоставления.

Примечание:

Цветовое сопоставление недоступно с наборами данных мозаики. Оно доступно только с каталогами растров.

Первый шаг сопоставления цветов - определить референсный пункт каталога растров, автоматически или вручную. Перекрывающиеся области между референсным и соседними входящими наборами растровых данных подвергаются обработке выбранным способом для определения необходимости трансформации цветов. Такая трансформация применяется ко всем входящим растрам, при этом исходные значения пикселов референсного растра не изменяются. Данная процедура выполняется до тех пор, пока не будут обработаны все растры.

На рисунке ниже показаны два перекрывающихся набора растровых данных, имеющие слегка отличающиеся цвета. Используя сопоставление цветов, вы можете привести цвета одного из изображений в соответствие цветам другого (референсного растра). Сначала, необходимо выбрать референсный растр; на этом примере, набор растровых данных, выделенный желтым, выбран в качестве референсного растра. Набор растровых данных, обозначенный голубым, является входящим, т.е. его цвета будут сопоставляться с референсным.

Следующий этап - сопоставление цветов перекрывающихся областей. Сопоставление цветов будет выполнено только для тех областей, в которых желтый накладывается на голубой. После того, как механизм трансформации определен, он будет применен ко всему входному изображению; исходные значения пикселов базового растра останутся неизменными.

Для сопоставления цветов могут использоваться три метода сопоставления:

• Статистическое сопоставление - При этом способе сравниваются статистические различия (минимальное, максимальное и среднее значения) между референсной и входной областями перекрытия, затем цветовая трансформация применяется ко всем входным наборам данных.
• Уравнивание яркостных гистограмм - Этот метод использует сопоставление гистограмм референсной и входной областей перекрытия, затем цветовая трансформация применяется ко всем входным наборам данных.
• Линейная корреляция - При этом методе происходит сравнение перекрывающихся пикселов, затем результаты интерполируются на остальную часть входного набора данных. Пикселы, не имеющие отношения один-к-одному, будут использовать средневзвешенное значение.

Референсный растр - это пункт каталога растров (набор растровых данных), исходные значения пикселов которого остаются неизменными. Использование выравнивания контрастности может привести к незначительному изменению внешнего вида референсного растра, но значения растра останутся неизменными. Входные растры будут приведены в соответствие референсному. Референсный растр может быть выбран автоматически, или вы можете выбрать его вручную с помощью диалогового окна Свойства слоя (Layer Properties).