一种双拼摄影测量相机的相片匀色方法和系统与流程

1.本发明属于航空测绘领域，尤其涉及一种对大幅面双拼摄影测量相机的拼接相片进行匀色的方法以及系统。


背景技术：

2.数字航空摄影测量相机是航空测绘中应用最广泛的传感器之一，主要用于采集地面的影像数据。为了提高航摄效率，航测单位一般更青睐大幅面摄影测量相机。如果相机感光元件ccd/cmos的尺寸做得非常大，则相机制作成本极高。为了兼顾成本和效率，目前大幅面摄影测量相机一般通过拼接合成的方式获得更大的幅面，以提升数据采集效率。目前可用的方式包括单相机摆扫拼接、多倾斜相机虚拟合成、多垂直相机内视场拼接、分光法拼接等。通过综合使用镜头的几何和辐射检校、相片特征匹配等技术和pos数据、摄影参数，将多个或单个相机获得的多幅相片拼接成一幅具有虚拟投影中心、固定虚拟焦距的“合成”相片。
3.由于光学技术和机械加工工艺的限制，即便是同一型号由不同批次的模组制造的相机，光学镜头也不是完全相同的。除镜头外，快门、ccd增益等因素的差异也会导致即使采用同型号的不同相机在相同成像条件下进行拍摄，得到的相片也会存在亮度、色彩等的差异。为此，在大幅面拼接相机出厂前，相机厂家可能采用白板检校等方法获得各组成相机在同一成像条件下的曝光差异，并据此对相机曝光参数进行调整并写入相机固件，以确保不同组成相机在相同成像条件下得到的相片基本一致。在此基础上，拼接生成的相片在接缝处的亮度和色彩过渡自然，没有明显色差。
4.为了方便使用和维护，增强相机可靠性，大幅面拼接相机一般允许更换组成相机。在某个组成相机出现故障时，可以及时更换为同型号的相机。但是，这带来一个明显的问题，即更换过的相机和未更换的相机之间未经过曝光检校和参数调整，导致拼接出的大幅面相片内部存在色差。在能见度差、光照不足的气象条件下以及水域、植被密集区域等处，这种色差会被进一步放大。如果不消除这种色差，则影像成果的质量会受到巨大的不利影响。因此，必须在预处理阶段就消除拼接相片中的色差。
5.当前在生产中，作业员一般依靠图像处理软件手工进行拼接相片的匀色处理。在相片数量较大时，往往需要耗费数个星期的时间，费时费力。
6.在目前拼接相片匀色处理的研究中，对多相机拍摄的原始相片的拼接和匀色，通常采用基于特征的匹配算法实现同名点的提取与匹配，并进一步估计出相片间的重叠区域和非重叠区域。在匀色时，使用的是重叠区域或者影像整体的色彩分布信息。如文献1：吕楠，苟永刚，龙川，等.多相机图像拼接匀色算法[j].测绘通报，2016，(7)：44-47；文献2：李勇.图像无缝拼接及匀色技术的研究[d].西安电子科技大学，2013；文献3：重庆市勘测院.一种多相机图像拼接匀色方法：zl 20151 0375104.5[p].2018-6-1；文献4：王晓丽，戴华阳，余涛，等.基于多分辨率融合的无人机图像拼接匀色研究[j].测绘通报，2013，(6)：27-30；文献5：林景亮，陈岳林.多摄像机图像拼接自动色彩均衡算法[j].计算机应用，2010，30
(12)：3236-3237，3251所公开的技术方案。上述方法难以排除由地类变化导致的亮度色彩差异。此外，对于已拼接好的相片，无法获得原始相片的重叠区和非重叠区，上述方法无法执行。


技术实现要素：

[0007]
发明目的：针对现有技术中存在的问题，本发明提供一种双拼摄影测量相机的拼接相片匀色方法，该方法能够对已拼接好的相片进行匀色，无需获取原始相片的重叠区和非重叠区，能够有效消除接缝处的色差，使接缝处的色彩过渡更自然。
[0008]
技术方案：本发明一方面公开了一种双拼摄影测量相机的拼接相片匀色方法，当两张原始相片沿列方向拼接为一张相片时，包括步骤：
[0009]
s1、第一滑动窗在两张相片的过渡带从一端向另一端滑动，得到n个匀色块；所述过渡带为以接缝为中心，向两侧分别扩展n
width
个像素得到的区域；所述第一滑动窗的宽为2n
width
，高为n
hgt
+2
δr
，覆盖的影像块为匀色块；所述第一滑动窗的滑动步长为n
hgt；
δr为匀色块重叠参数，δr为大于等于0的整数；
[0010]
s2、在拼接相片的接缝两侧中选择一侧作为基准侧，对得到的每个匀色块，计算明度平均值偏差δvi，i＝0，1，2，......，n-1；所述明度平均值偏差为接缝两侧中非基准侧与基准侧的明度平均值之差；
[0011]
s3、对匀色块进行明度平均值偏差优化；
[0012]
s4、对非基准侧进行明度值调整；
[0013]
s5、对接缝处进行羽化。
[0014]
进一步地，所述s2中对第i个匀色块bi计算明度平均值偏差δvi的具体步骤为：
[0015]
s21、对bi位于接缝左侧的左侧块b
i，left
内的像素计算明度平均值包括步骤：
[0016]
s211、设b
i，left
内的所有像素构成集合s
pxl
；
[0017]
s212、对s
pxl
内的所有像素计算明度的平均值和标准差σv；
[0018]
s213、在s
pxl
内筛选明度位于内的像素，构成新的像素集合s
′
pxl
，其中z为明度平均值偏移系数，z》0；
[0019]
s214、如果s
pxl
和s
′
pxl
为不同的集合，令s
pxl
＝s
′
pxl
，进入步骤s212迭代处理，否则停止迭代，令
[0020]
s22、计算bi位于接缝右侧的右侧块b
i，right
的明度平均值
[0021]
s23、如以接缝左侧为基准侧，bi的明度平均值偏差为：
[0022]
如以接缝右侧为基准侧，
[0023]
进一步地，所述步骤s3中对匀色块进行明度平均值偏差优化的具体步骤为：
[0024]
s31、计算n个匀色块的明度平均值偏差的均值和标准差σ
δv
；
[0025]
s32、n个匀色块中，明度平均值偏差在区间i
δv
内的匀色块构成集合s
δv
，s
δv
中的元素为(l，δv
l
)，其中l为匀色块序号，δv
l
为匀色块明度平均值偏差；
[0026]
明度平均值偏差不在区间i
δv
内的匀色块构成集合s
invalidδv
，s
invalidδv
中的元素为匀色块序号，i
δv
的定义为：
[0027][0028]
其中，u为明度平均值偏差偏移系数，u＞0；δv
max
＞0，为预设的明度平均值偏差的最大值；
[0029]
s33、对s
δv
内的匀色块采用三次样条曲线进行拟合，自变量为匀色块序号，因变量为匀色块明度平均值偏差；
[0030]
s34、利用s33拟合出的三次样条曲线为s
invalidδv
内的匀色块以序号为自变量内插出新的明度平均值偏差δv
′
，如果δv
′
＞δv
max
，则令δv
′
＝δv
max
，如果δv
′
＜-δv
max
，则令δv
′
＝-δv
max
，将新内插出的匀色块加入集合s
δv
；
[0031]
s35、将s
δv
内的匀色块按照序号排序；
[0032]
s36、采用滑动窗口均值滤波对s
δv
内匀色块的明度平均值偏差进行平滑，并四舍五入为整数值。
[0033]
进一步地，所述步骤s4具体为：
[0034]
s41、令i＝0；
[0035]
s42、对非基准侧中行号位于区间[in
hgt
，(i+1)n
hgt-1]内的每一个像素，采用s
δv
中序号为i的匀色块的明度平均值偏差δvi调整明度值：
[0036]vmodify
＝v
orig-δvi[0037]
其中v
orig
为像素原始明度值，v
modify
为像素调整后的明度值；
[0038]
s43、如果i＝n-1，结束；否则令i的值加一，重新执行s42。
[0039]
进一步地，所述步骤s5具体为：
[0040]
s51、第二滑动窗在两张相片的羽化带从一端向另一端滑动，得到m个羽化块；所述羽化带为以接缝为中心，向两侧分别扩展n
blk
/2个像素得到的区域；所述第二滑动窗的宽和高均为n
blk
，覆盖的图像块为羽化块，n
blk
为偶数；所述第二滑动窗的滑动步长为n
blk
；
[0041]
s52、提取第j个羽化块yj的背景颜色步骤具体包括：
[0042]
s521、对yj依据明度值进行k均值聚类，设得到k个聚类；
[0043]
s522、在k个聚类中，如果两个聚类的中心的距离小于阈值δv
cluster
，则合并这两个聚类，设最终得到k
′
个聚类；
[0044]
s523、在k
′
个聚类中查找组成像素最多的聚类c
max
，计算c
max
中像素明度的最小值v
min
和最大值v
max
；
[0045]
s524、遍历fj中的像素，如果其明度值在区间[v
min
，v
max
]内，则将该像素加入背景像素集合s
bg
；
[0046]
s525、计算yj在rgb色彩空间的平均背景颜色的第n个通道的值为s
bg
组成像素的第n个通道的平均值；n＝1，2，3；
[0047]
s53、对羽化块背景颜色进行统一，步骤具体包括：
[0048]
s531、对yj位于接缝左侧的左侧块y
j，left
和位于接缝右侧的右侧块y
j，right
均采用核大小为n
kernel
、标准差为σ
kernel
的高斯滤波器进行滤波，设滤波结果分别为g
j，left
和g
j，right
；
[0049]
s532.对左侧块和右侧块分别计算融合高频信息和平均背景的影像f
j，left
和fj，right
：
[0050][0051][0052]
s533、将f
j，left
和f
j，right
沿列方向拼接为fj；
[0053]
s54、对s
bg
中的像素进行羽化，具体步骤包括：
[0054]
s541、设s
bg
中的某个像素位于yj的第r行c列，计算其羽化权重参数p：
[0055][0056]
如果p＞1，则令p＝1；其中ra的计算方法是：
[0057]
ra＝(r-n
blk
/2)2+(c-n
blk
/2)2[0058]
d的计算方法是：
[0059][0060]
其中f
feather
为羽化水平系数，位于区间[0，1]内；
[0061]
s542、计算第b通道最终的羽化值dn
j，r，c，b
：
[0062]
dn
j，r，c，b
＝py
j，r，c，b
+(1-p)f
j，r，c，b
[0063]
其中，y
j，r，c，b
是yj在第r行第c列的像素在第b通道的值，f
j，r，c，b
是fj在第r行第c列的像素在第b通道的值；b＝1，2，3；
[0064]
s543、将dn
j，r，c，b
限制在数据类型合法值域内：如果dn
j，r，c，b
大于dn值数据类型上限dn
max
，则令dn
j，r，c，b
＝dn
max
，如果dn
j，r，c，b
小于dn值数据类型下限dn
min
，则令dn
j，r，c，b
＝dn
min
。
[0065]
进一步地，所述明度平均值偏移系数z的取值范围为[1.282，1.960]。
[0066]
进一步地，所述步骤s532之后，步骤s533之前，还包括：
[0067]
s532b、令y
j，left
＝f
j，left
，y
j，right
＝f
j，right
；
[0068]
跳转至步骤s531对y
j，left
和y
j，right
再次采用核大小为n
kernnel
、标准差为σ
kernel
的高斯滤波器进行滤波，更新滤波结果g
j，left
和g
j，right
，根据式(1)和式(2)重新计算f
j，left
和f
j，right
；并对高斯滤波次数进行计数，如果计数值达到预设的滤波次数t，则执行步骤s533。
[0069]
进一步地，还包括：
[0070]
当两张相片为沿行方向拼接时，对拼接后的图像旋转90
°
或-90
°
；
[0071]
对旋转后的图像按照步骤s1-s5进行处理；
[0072]
对处理后的图像旋转-90
°
或90
°
。
[0073]
另一方面，本发明还公开了实现上述双拼摄影测量相机的相片匀色方法的系统，包括：
[0074]
匀色块获取模块1，用于采用第一滑动窗在两张相片的过渡带从一端向另一端滑动，得到n个匀色块；所述过渡带为以接缝为中心，向两侧分别扩展n
width
个像素得到的区域；所述第一滑动窗的宽为2n
width
，高为n
hgt
+2δr；所述第一滑动窗的滑动步长为n
hgt；
δr为匀色块重叠参数，δr为大于等于0的整数；
[0075]
明度平均值偏差计算模块2，用于计算匀色块的明度平均值偏差δvi，i＝0，1，2，......，n-1；所述明度平均值偏差为接缝两侧中非基准侧与基准侧的明度平均值之差；
所述基准侧为拼接相片接缝两侧中被选中明度值不变的一侧；
[0076]
明度平均值偏差优化模块3，用于对匀色块的明度平均值偏差进行优化；
[0077]
明度值调整模块4，用于对非基准侧进行明度值调整；
[0078]
羽化模块5，用于对接缝处进行羽化。
[0079]
进一步地，还包括：图像旋转模块6，用于对图像进行90
°
或-90
°
旋转。
[0080]
有益效果：本发明公开的双拼摄影测量相机的拼接相片匀色方法，通过对接缝两侧的过渡带和羽化带进行处理，具有良好的自适应性，可以适应接缝处不同的地物类型，尤其适用于水面和植被。通过以匀色块和羽化块等小区域为基础对局部的双侧明度差和背景颜色进行估计，能够较好地避免地类变化对估计的影响，良好地消除接缝处的色差，使色彩过渡平稳自然。针对水面，本发明可以保留水面的特征信息，而不会改变水面耀斑的颜色和亮度。
附图说明
[0081]
图1为实施例中过渡带的划分示意图；
[0082]
图2为实施例中羽化带的划分示意图；
[0083]
图3为本发明公开的双拼摄影测量相机的拼接相片匀色方法的流程图；
[0084]
图4为本发明公开的双拼摄影测量相机的拼接相片匀色系统的组成示意图。
具体实施方式
[0085]
下面结合附图和具体实施方式，进一步阐明本发明。
[0086]
本发明公开了一种双拼摄影测量相机的拼接相片匀色方法，当两张原始相片沿列方向拼接为一张相片时，包括步骤：
[0087]
s1、第一滑动窗在两张相片的过渡带从一端向另一端滑动，得到n个匀色块；所述过渡带为以接缝为中心，向两侧分别扩展n
width
个像素得到的区域；所述第一滑动窗的宽为2n
width
，高为n
hgt
+2δr，覆盖的影像块为匀色块；所述第一滑动窗的滑动步长为n
hgt
；δr为匀色块重叠参数，δr为大于等于0的整数；
[0088]
如图1所示，两张相片pic1和pic2沿列方向拼接为一张图像，接缝两侧扩展n
width
个像素的区域为过渡带100，如图1中斜线填充区域。过渡带为拼接相片接缝两侧的颜色过渡区域。第一滑动窗200从上到下在过渡带滑动，将过渡带区域划分为多个匀色块。本实施例中，为了避免相邻匀色块独立计算，导致明度差变化过大，将第一滑动窗的高设置为大于滑动步长的值，即δr》0，由此使得相邻匀色块之间有部分重叠，重叠区域的行高为2δr。本实施例中，n
hgt
取值与n
width
相同，δr≤n
hgt
/2。
[0089]
s2、在拼接相片接缝的两侧中选择一侧作为基准侧，对得到的每个匀色块，计算明度平均值偏差δvi，i＝0，1，2，......，n-1；所述明度平均值偏差为接缝两侧中非基准侧与基准侧的明度平均值之差；
[0090]
拼接缝两侧的明度具有差别，本发明中匀色是保持其中一侧的明度不变，调整另外一侧的明度，使二者明度接近。明度保持不变的一侧为基准侧。这样可以尽可能保留基准侧的原始特征。
[0091]
对第i个匀色块bi计算明度平均值偏差δvi的具体步骤为：
[0092]
s21、对bi位于接缝左侧的左侧块b
i，left
内的像素计算明度平均值包括步骤：
[0093]
s211、设b
i，left
内的所有像素构成集合s
pxl
；
[0094]
s212、对s
pxl
内的所有像素计算明度的平均值和标准差σv；
[0095]
s213、在s
pxl
内筛选明度位于内的像素，构成新的像素集合s
′
pxl
，其中z为明度平均值偏移系数，z＞0；
[0096]
通过上述筛选，可以排除较大或较小的明度离群值对统计的影响。本实施例中，z的取值范围为[1.282，1.960]。
[0097]
s214、如果s
pxl
和s
′
pxl
为不同的集合，令s
pxl
＝s
′
pxl
，进入步骤s212迭代处理，否则停止迭代，令
[0098]
s22、计算bi位于接缝右侧的右侧块b
i，right
的明度平均值
[0099]
的计算方法与相同。
[0100]
s23、如以接缝左侧为基准侧，bi的明度平均值偏差为：
[0101]
如以接缝右侧为基准侧，
[0102]
s3、对匀色块进行明度平均值偏差优化，具体步骤为：
[0103]
s31、计算n个匀色块的明度平均值偏差的均值和标准差σ
δv
；
[0104]
s32、n个匀色块中，明度平均值偏差在区间i
δv
内的匀色块构成集合s
δv
，s
δv
中的元素为(l，δv
l
)，其中l为匀色块序号，δv
l
为匀色块明度平均值偏差；
[0105]
明度平均值偏差不在区间i
δv
内的匀色块构成集合s
invalidδv
，s
invalidδv
中的元素为匀色块序号，i
δv
的定义为：
[0106][0107]
其中，u为明度平均值偏差偏移系数，u》0；本实施例中，u的取值范围为[1.282，1.960]；δv
max
＞0，为预设的明度平均值偏差的最大值；本实施例中，通过测量接缝两侧的最大明度差作为δv
max
。
[0108]
s33、对s
δv
内的匀色块采用三次样条曲线进行拟合，自变量为匀色块序号，因变量为匀色块明度平均值偏差；
[0109]
s34、利用s33拟合出的三次样条曲线为s
invalidδv
内的匀色块以序号为自变量内插出新的明度平均值偏差δv
′
，如果δv
′
＞δv
max
，则令δv
′
＝δv
max
，如果δv
′
＜-δv
max
，则令δv
′
＝-δv
max
，即将δv
′
的值限制在[-δv
max
，δv
max
]范围内；将新内插出的匀色块(包括匀色块序号和δv
′
)加入集合s
δv
；
[0110]
s35、将s
δv
内的匀色块按照序号排序；
[0111]
s36、采用滑动窗口均值滤波对s
δv
内匀色块的明度平均值偏差进行平滑，并四舍五入为整数值；
[0112]
s4、对非基准侧进行明度值调整；具体为：
[0113]
s41、令i＝0；
[0114]
s42、对非基准侧中行号位于区间[in
hgt
，(i+1)n
hgt-1]内的每一个像素，采用s
δv
中序号为i的匀色块的明度平均值偏差δvi调整明度值：
[0115]vmodify
＝v
orig-δvi[0116]
其中v
orig
为像素原始明度值，v
modify
为像素调整后的明度值；
[0117]
s43、如果i＝n-1，结束；否则令i的值加一，重新执行s42。
[0118]
s5、对接缝处进行羽化，使接缝过渡自然；具体步骤为：
[0119]
s51、第二滑动窗在两张相片的羽化带从一端向另一端滑动，得到m个羽化块；所述羽化带为以接缝为中心，向两侧分别扩展n
blk
/2个像素得到的区域；所述第二滑动窗的宽和高均为n
blk
，覆盖的图像块为羽化块，n
blk
为偶数；所述第二滑动窗的滑动步长为n
blk
；
[0120]
如图2所示，羽化带300在过渡带100内部，n
blk
＜2n
width
，本实施例中，n
blk
＝n
width
，即羽化带的宽度是过渡带宽度的一半；第二滑动窗400在羽化带从上向下滑动，得到多个n
blk
×nblk
的羽化块。
[0121]
s52、提取第j个羽化块yj的背景颜色步骤具体包括：
[0122]
s521、对yj依据明度值进行k均值聚类，设得到k个聚类；
[0123]
s522、在k个聚类中，如果两个聚类的中心的距离小于阈值δv
cluster
，则合并这两个聚类，设最终得到k
′
个聚类；
[0124]
本发明中是根据羽化块像素的明度值进行聚类，因此两个聚类的中心的距离为两个聚类中心的明度差的绝对值；阈值δv
cluster
为大于等于0，小于δv
max
的值。
[0125]
s523、在k
′
个聚类中查找构成像素最多的聚类c
max
，计算c
max
中像素明度的最小值v
min
和最大值v
max
；
[0126]
s524、遍历yj中的像素，如果其明度值在区间[v
min
，v
max
]内，则将该像素加入背景像素集合s
bg
；
[0127]
s525、计算yj在rgb色彩空间的平均背景颜色的第n个通道的值为s
bg
组成像素的第n个通道的平均值；n＝1，2，3；
[0128]
s53、对羽化块背景颜色进行统一，步骤具体包括：
[0129]
s531、对yj位于接缝左侧的左侧块y
j，left
和位于接缝右侧的右侧块y
j，right
均采用核大小为n
kernel
、标准差为σ
kernel
的高斯滤波器进行滤波，设滤波结果分别为g
j，left
和g
j，right
；
[0130]nkernel
＞0，本实施例中，取n
kernel
＝n
blk
/2+1，σ
kernel
可取区间[1，3]内的值；
[0131]
s532.对左侧块和右侧块分别计算融合高频信息和平均背景的影像f
j，left
和f
j，right
：
[0132][0133][0134]
为得到更统一的背景，可以多次进行计算，即在s532后还包括：
[0135]
s532b、令y
j，left
＝f
j，left
，y
j，right
＝f
j，right
；跳转至步骤s531对y
j，left
和y
j，right
再次采用核大小为n
kernel
、标准差为σ
kernel
的高斯滤波器进行滤波，更新滤波结果g
j，left
和g
j，right
，根据式(1)和式(2)重新计算f
j，left
和f
j，right
；并对高斯滤波次数进行计数，如果计数值达到预设的滤波次数t，则执行步骤s533；
[0136]
s533、将f
j，left
和f
j，right
沿列方向拼接为fj；
[0137]
s54、对s
bg
中的像素进行羽化，具体步骤包括：
[0138]
s541、设s
bg
中的某个像素位于yj的第r行c列，计算其羽化权重参数p：
[0139][0140]
如果p＞1，令p＝1；其中ra的计算方法是：
[0141]
ra＝(r-n
blk
/2)2+(c-n
blk
/2)2[0142]
d的计算方法是：
[0143][0144]
其中f
feather
为羽化水平系数，位于区间[0，1]内，本实施例中，f
feather
取大于等于0.3的值；
[0145]
s542、计算第b通道最终的羽化值dn
j，r，c，b
：
[0146]
dn
j，r，c，b
＝py
j，r，c，b
+(1-p)f
j，r，c，b
[0147]
其中，y
j，r，c，
b是yj在第r行第c列的像素在第b通道的值，f
j，r，c，b
是fj在第r行第c列的像素在第b通道的值；b＝1，2，3；
[0148]
s543、将dn
j，r，c，b
限制在数据类型合法值域内：如果dn
j，r，c，b
大于dn值数据类型上限dn
max
，则令dn
j，r，c，b
＝dn
max
，如果dn
j，r，c，b
小于dn值数据类型下限dn
min
，则令dn
j，r，c，b
＝dn
min
。
[0149]
如果dn
j，r，c，b
采用1字节无符号整型表示，则其上限dn
max
为255，下限dn
min
为0；即其合法取值范围为0～255，超出该范围的值无法用1字节无符号整型表示。由此使得羽化带羽化后的通道值均为有效值。
[0150]
以上步骤s1-s5实现了沿列拼接的相片匀色，流程如图3所示。当两张相片为沿行方向拼接时，先对拼接后的图像旋转90
°
或-90
°
，使接缝为列方向；然后对旋转后的图像按照步骤s1-s5进行处理；最后将处理后的图像旋转-90
°
或90
°
。
[0151]
本发明还公开了实现上述双拼摄影测量相机的拼接相片匀色方法的系统，如图4所示，包括：
[0152]
匀色块获取模块1，用于采用第一滑动窗在两张相片的过渡带从一端向另一端滑动，得到n个匀色块；所述过渡带为以接缝为中心，向两侧分别扩展n
width
个像素得到的区域；所述第一滑动窗的宽为2n
width
，高为n
hgt
+2δr；所述第一滑动窗的滑动步长为n
hgt
；δr为匀色块重叠参数，δr为大于等于0的整数；
[0153]
明度平均值偏差计算模块2，用于计算匀色块的明度平均值偏差δvi，i＝0，1，2，......，n-1；所述明度平均值偏差为接缝两侧中非基准侧与基准侧的明度平均值之差；所述基准侧为拼接相片接缝两侧中被选中明度值不变的一侧；
[0154]
明度平均值偏差优化模块3，用于对匀色块的明度平均值偏差进行优化；
[0155]
明度值调整模块4，用于对非基准侧进行明度值调整；
[0156]
羽化模块5，用于对接缝处进行羽化；
[0157]
图像旋转模块6，用于对图像进行90
°
或-90
°
旋转。

技术特征：
1.一种双拼摄影测量相机的相片匀色方法，其特征在于，当两张原始相片沿列方向拼接为一张相片时，包括步骤：s1、第一滑动窗在两张相片的过渡带从一端向另一端滑动，得到n个匀色块；所述过渡带为以接缝为中心，向两侧分别扩展n
width
个像素得到的区域；所述第一滑动窗的宽为2n
width
，高为n
hgt
+2δr，覆盖的影像块为匀色块；所述第一滑动窗的滑动步长为n
hgt
；δr为匀色块重叠参数，δr为大于等于0的整数；s2、在拼接相片的接缝两侧中选择一侧作为基准侧，对得到的每个匀色块，计算明度平均值偏差δv
i
，i＝0，1,2，......，n-1；所述明度平均值偏差为接缝两侧中非基准侧与基准侧的明度平均值之差；s3、对匀色块进行明度平均值偏差优化；s4、对非基准侧进行明度值调整；s5、对接缝处进行羽化。2.根据权利要求1所述的双拼摄影测量相机的相片匀色方法，其特征在于，所述s2中对第i个匀色块b
i
计算明度平均值偏差δv
i
的具体步骤为：s21、对b
i
位于接缝左侧的左侧块b
i,left
内的像素计算明度平均值包括步骤：s211、设b
i,left
内的所有像素构成集合s
pxl
；s212、对s
pxl
内的所有像素计算明度的平均值和标准差σv；s213、在s
pxl
内筛选明度位于内的像素，构成新的像素集合s
′
pxl
，其中z为明度平均值偏移系数，z>0；s214、如果s
pxl
和s
′
pxl
为不同的集合，令s
pxl
＝s
′
pxl
，进入步骤s212迭代处理，否则停止迭代，令s22、计算b
i
位于接缝右侧的右侧块b
i，right
的明度平均值s23、如以接缝左侧为基准侧，b
i
的明度平均值偏差为：如以接缝右侧为基准侧，3.根据权利要求1所述的双拼摄影测量相机的相片匀色方法，其特征在于，所述步骤s3中对匀色块进行明度平均值偏差优化的具体步骤为：s31、计算n个匀色块的明度平均值偏差的均值和标准差σ
δv
；s32、n个匀色块中，明度平均值偏差在区间i
δv
内的匀色块构成集合s
δv
，s
δv
中的元素为(l，δv
l
)，其中l为匀色块序号，δv
l
为匀色块明度平均值偏差；明度平均值偏差不在区间i
δv
内的匀色块构成集合s
invalidδv
，s
invalidδv
中的元素为匀色块序号，i
δv
的定义为：其中，u为明度平均值偏差偏移系数，u>0；δv
max
>0，为预设的明度平均值偏差的最大值；s33、对s
δv
内的匀色块采用三次样条曲线进行拟合，自变量为匀色块序号，因变量为匀色块明度平均值偏差；s34、利用s33拟合出的三次样条曲线为s
invalidδv
内的匀色块以序号为自变量内插出新
的明度平均值偏差δv
′
，如果δv
′
>δv
max
，则令δv
′
＝δv
max
，如果δv
′
＜-δv
max
，则令δv
′
＝-δv
max
，将新内插出的匀色块加入集合s
δv
；s35、将s
δv
内的匀色块按照序号排序；s36、采用滑动窗口均值滤波对s
δv
内匀色块的明度平均值偏差进行平滑，并四舍五入为整数值。4.根据权利要求1所述的双拼摄影测量相机的相片匀色方法，其特征在于，所述步骤s4具体为：s41、令i＝0；s42、对非基准侧中行号位于区间[in
hgt
，(i+1)n
hgt-1]内的每一个像素，采用s
δv
中序号为i的匀色块的明度平均值偏差δv
i
调整明度值：v
modify
＝v
orig-δv
i
其中v
orig
为像素原始明度值，v
modify
为像素调整后的明度值；s43、如果i＝n-1，结束；否则令i的值加一，重新执行s42。5.根据权利要求1所述的双拼摄影测量相机的相片匀色方法，其特征在于，所述步骤s5具体为：s51、第二滑动窗在两张相片的羽化带从一端向另一端滑动，得到m个羽化块；所述羽化带为以接缝为中心，向两侧分别扩展n
blk
/2个像素得到的区域；所述第二滑动窗的宽和高均为n
blk
，覆盖的图像块为羽化块，n
blk
为偶数；所述第二滑动窗的滑动步长为n
blk
；s52、提取第j个羽化块y
j
的背景颜色步骤具体包括：s521、对y
j
依据明度值进行k均值聚类，设得到k个聚类；s522、在k个聚类中，如果两个聚类的中心的距离小于阈值δv
cluster
，则合并这两个聚类，设最终得到k
′
个聚类；s523、在k
′
个聚类中查找组成像素最多的聚类c
max
，计算c
max
中像素明度的最小值v
min
和最大值v
max
；s524、遍历y
j
中的像素，如果其明度值在区间[v
min
，v
max
]内，则将该像素加入背景像素集合s
bg
；s525、计算y
j
在rgb色彩空间的平均背景颜色在rgb色彩空间的平均背景颜色的第n个通道的值为s
bg
组成像素的第n个通道的平均值；n＝1,2,3；s53、对羽化块背景颜色进行统一，步骤具体包括：s531、对y
j
位于接缝左侧的左侧块y
j，left
和位于接缝右侧的右侧块y
j，right
均采用核大小为n
kernel
、标准差为σ
kernel
的高斯滤波器进行滤波，设滤波结果分别为g
j，left
和g
j，right
；s532.对左侧块和右侧块分别计算融合高频信息和平均背景的影像f
j，left
和f
j，right
：：s533、将f
j，left
和f
j，right
沿列方向拼接为f
j
；s54、对s
bg
中的像素进行羽化，具体步骤包括：s541、设s
bg
中的某个像素位于y
j
的第r行c列，计算其羽化权重参数p：
如果p>1，则令p＝1；其中r
a
的计算方法是：r
a
＝(r-n
blk
/2)2+(c-n
blk
/2)2d的计算方法是：其中f
feather
为羽化水平系数，位于区间[0，1]内；s542、计算第b通道最终的羽化值dn
j，r，c，b
：dn
j，r，c，b
＝py
j，r,c,b
+(1-p)f
j，r,c,b
其中，y
j，r,c,b
是y
j
在第r行第c列的像素在第b通道的值，f
j，r,c,b
是f
j
在第r行第c列的像素在第b通道的值；b＝1,2,3；s543、将dn
j，r，c，b
限制在数据类型合法值域内：如果dn
j，r，c，b
大于dn值数据类型上限dn
max
，则令dn
j，r，c，b
＝dn
max
，如果dn
j，r，c，b
小于dn值数据类型下限dn
min
，则令dn
j，r，c，b
＝dn
min
。6.根据权利要求2所述的双拼摄影测量相机的相片匀色方法，其特征在于，所述明度平均值偏移系数z的取值范围为[1.282,1.960]。7.根据权利要求5所述的双拼摄影测量相机的相片匀色方法，其特征在于，所述步骤s532之后，步骤s533之前，还包括：s532b、令y
j，left
＝f
j，left
，y
j，right
＝f
j，right
；跳转至步骤s531对y
j，left
和y
j，right
再次采用核大小为n
kernel
、标准差为σ
kernel
的高斯滤波器进行滤波，更新滤波结果g
j，left
和g
j，right
，根据式(1)和式(2)重新计算f
j，left
和f
j，right
；并对高斯滤波次数进行计数，如果计数值达到预设的滤波次数t，则执行步骤s533。8.根据权利要求1所述的双拼摄影测量相机的相片匀色方法，其特征在于，还包括：当两张相片为沿行方向拼接时，对拼接后的图像旋转90
°
或-90
°
；对旋转后的图像按照步骤s1-s5进行处理；对处理后的图像旋转-90
°
或90
°
。9.一种双拼摄影测量相机的相片匀色系统，其特征在于，包括：匀色块获取模块(1)，用于采用第一滑动窗在拼接相片接缝附近的过渡带从一端向另一端滑动，得到n个匀色块；所述过渡带为以接缝为中心，向两侧分别扩展n
width
个像素得到的区域；所述第一滑动窗的宽为2n
width
，高为n
hgt
+2δr；所述第一滑动窗的滑动步长为n
hgt
；δr为匀色块重叠参数，δr为大于等于0的整数；明度平均值偏差计算模块(2)，用于计算匀色块的明度平均值偏差δv
i
，i＝0，1，2，......，n-1；所述明度平均值偏差为接缝两侧中非基准侧与基准侧的明度平均值之差；所述基准侧为拼接相片接缝两侧中被选中明度值不变的一侧；明度平均值偏差优化模块(3)，用于对匀色块的明度平均值偏差进行优化；明度值调整模块(4)，用于对非基准侧进行明度值调整；羽化模块(5)，用于对接缝处进行羽化。10.根据权利要求9所述的双拼摄影测量相机的相片匀色系统，其特征在于，还包括：图像旋转模块(6)，用于对图像进行90
°
或-90
°
旋转。

技术总结
本发明公开了一种双拼摄影测量相机的拼接相片匀色方法和系统。当两张原始相片沿列方向拼接为一张相片时，相片匀色方法包括步骤：S1、第一滑动窗在两张相片的过渡带从一端向另一端滑动，得到N个匀色块；S2、在拼接相片的接缝两侧中选择一侧作为基准侧，对得到的每个匀色块，计算明度平均值偏差ΔVi


技术研发人员：程晓光 赵梓言 汪百川 严明 江芝娟 白惠茹 刘雷 马爱萍 徐梅 倪萍 冯俊杰 雷存越 付一涵
受保护的技术使用者：飞燕航空遥感技术有限公司
技术研发日：2023.03.23
技术公布日：2023/7/18