Корректное преобразование мультиспектральных растров в RGB с настроенной гистограммой
Введение
В данной статье описывается способ сохранения изображения (растра) с настроенным отображением (с подстроенной гистограммой) в новый файл с использованием ГИС ArcGIS. В большинстве случаев растровое изображение при открытии в ГИС необходимо подстроить для решения необходимых задач. Под подстройкой понимается процесс преобразования входных значений пикселов к виду отображения на экране компьютера. Наиболее часто используются следующие методы: изменение яркости, контраста, растяжка гистограммы, стандартное (среднеквадратичное) отклонение, ручное изменение функции преобразования и др. ГИС ArcGIS по-умолчанию применяет к изображдению (в случае если посчитана статистика) метод стандартного отклонения (Std. deviation) с коэффициентом 2.
Постановка задачи
Если открывать растровое изображение в графическом редакторе (просмотровщике, viewer), то отображение в нем будет отличаться от ГИС ArcGIS, так как не происходит преобразование пикселов - каналы RGB формируются из исходных каналов снимка.
- Спутниковый снимок ETM+ (устье р. Анабар, Якутия, каналы 5-4-3)
без преобразований пикселов
с преобразованием пикселов методом стандартного отклонения
При подготовке изображений спутниковой съемки для публикации в WEB возникла задача сохранения снимка в формате обычного RGB-растра. Такая же задача возникает часто и для подготовки снимков для просмотра вне ГИС-программ, но публикация в WEB имеет определенную специфику - необходимо корректное сохранение значений NoData, чтобы они, соответственно, могли быть сделаны невидимыми. Рассмотрим решение задачи сохранения снимка в формате обычного RGB-растра с использованием ГИС ArcGIS.
Экспорт мультиспектральных растров в RGB
В ArcGIS имеется специальный инструмент для сохранения растра, загруженного в проект в виде отображаемого RGB - щёлкнув правой кнопкой на нужном растровом слое в TOC, и выбираем "Экспорт данных". В открывшемся диалоговом окне выбираем "Использовать метод отображения" "RGB". При этом в выходной файл изображения будет сохранены пикселы с подстройкой.
Однако, как выяснилось, не все так просто как кажется - ряд ненулевых значений экспортируемого растра после такого экспорта "сваливается" в NoData, так что просмотр такого растра с отключенными значениями NoData по крайней мере не эстетичен - водоемы уходят в "провал".
исходное RGB изображение
результат сохранения в файл с выставленным значением NoData равным 0 (в озерах проявляется белый фон)
При помощи инструмента "Инспектор пикселов", имеющегося в ArcGIS, удалось установить причину явления и устранить ее. Выводим на панель инструментов инструмент "Инспектор пикселов" - "Панели инструментов-Настройка-Команды-Растр" - вытягиваем обе кнопки на любую панель инструментов.
При использовании инструмента слева от TOC появится таблица со значениями каналов растра, а сам курсор примет вид "палетки". Идем в район, где у нас "провалились" значения и смотрим, переключаясь между вкладками истинные и отображаемые в RGB с учетом растяжки значения видимых на экране каналов растра, и видим, что при использовании метода стандартного отклонения, наиболее низкие значения каналов "срезались" в 0. А отключение фона в ArcGIS происходит не по отображаемым, а по исходным значениям каналов растра, поэтому мы и не видим этих провалов в отображении.
истинные значения пикселов
отображаемые (подстроенные) значения пикселов
Как выяснилось, избежать этого очень просто. Идем в свойства изображения - символы - гистограма, при этом растяжка по среднеквадратичному отклонению включена, и видим, что часть значений (и значительная!) оказалась срезанной. Просто сдвигаем этот узел гистограммы влево до 0. Подтверждаем изменения и "Инспектором пикселов" смотрим значения RGB. Цветовая картина на мониторе изменится крайне незначительно для целей просто визуальной публикации.
Как видно из таблицы RGB-пикселов, теперь в районе "провала" полностью нулевых значений нет ни в одном пикселе. Теперь экспорт произойдет корректно, и значения NoData (0,0,0) в выходном растре будут только там, где действительно нет данных.
Отображение в QGIS
Необходимо отметить, что некоторое ПО ГИС, например QGIS, по умолчанию делает прозрачным наличие значения NoData в любом канале растра. То есть, если выставить значение "Нет данных" равное нулю, то станут прозрачными все пиксели значение которых равно нулю в любом канале. Чтобы этого не происходило, в поле настройки прозрачности изображения, надо оставить изначальное значение, а нули выставлять в значения всех трех каналов. Таким образом, пиксели для которых значение NoData присутствует только в одном из каналов не будут прозрачными и отображение будет корректным.
Автор благодарит Д.Барышникова (Bishop) за указание правильного направления решения проблемы.