遥感从业者了解什么是“晕边”么？

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最近接了一个国土业务部门常用的土地变更调查任务。我翻了翻合同书，在制作DOM的质量要求上有这么一句话：“DOM 保持纹理清晰，亮度、色彩反差适中，无晕边、扭曲等质量问题”。对于一般会使数码相机的人来说其他一些要求都能明白，但是到底什么是“晕边”呢？我们拍的数码相片中有什么东西能够称为“晕边”呢？

别琢磨了，普通数码相机不会有这样的东西，这是大型遥感卫星上特有的问题。我们可以找一个普通人都可能看到过的现象说起。

谷歌地球上常见的彩虹飞机 Rainbow Plane

可以看到这里的飞机有四个身子，黑白的一个、红、绿、蓝各一个，但是不是所有飞机都是这样，停在机场上的飞机是正常的，只有飞在天上的飞机是这样。

这是因为遥感卫星的大相机用的是线阵CCD而不是面阵，是把红、绿、蓝以及其他波段的CCD条，分别错开一定距离放在相机的焦面上，随着卫星的飞行，将地物在各条CCD上逐次呈现。所以同一个地物在CCD上成像的时间不同，通过后续协调可以把这些位置重新修正成一体，但是快速飞行的飞机就不可能了。

但是如果没有能够把地物的红绿蓝拼在一起，这就形成了第一类晕边，在这样的情况下会导致图像模糊，彩色图像甚至不如黑白图像清楚。然而在我国国产卫星历史上这种情况实在非常常见，你要是不会修复这个是做不好遥感这样工作的，所以用国产卫星开展工作需要的技能远远超过国外卫星。

其实红绿蓝波段之间的相关性还是比较强的，通过配准还是容易完成校正的工作。难度大的是可见光和近红外波段，他们之间的相关性就很弱。

而更加复杂的是为了能够获得波谱和空间上的更高分辨率，遥感卫星通常采用分离的多光谱和全色传感器，其中全色的分辨率和多光谱的分辨率通常是1：4的关系。在地面接收到卫星传下来的全色传感器和多光谱传感器两组独立的数据后，再用软件将两者融合到一起，形成多光谱高分辨率的最终产品。如果两者之间没有对齐，融合就会形成第二类晕边。

这个还不是全部，因为CCD条的长度有限，为了获得很宽的视场，还需要用多个CCD拼起来，下面复杂的构图是法国主力高分辨率卫星Pleiades的焦平面构图。

法国Pleiades卫星的焦平面上的CCD分布结构

回到我们国产卫星，为什么国产卫星的图像质量经常被诟病？因为高分二号这样的卫星的分发数据如果采用一般商业遥感软件处理，这两类晕边现象都会存在，而且非常严重。我们开发的像素刻刀（PixelKnife）软件可以适应这样先天不足的国产卫星数据。下面是对于一幅高分二号分发数据，如果没有处理好CCD之间的配准关系的结果差异。

高分二号卫星的局部，是否做了精细配准

通过这个比较，就能看出什么是晕边了。动图其中一张的左半部份虚化的厉害，这是因为高分二号的多光谱CCD是由五段拼接的，在这个位置存在严重错位现象。

更细节的内容就不在这篇短文中描述了，有兴趣的可以进一步阅读像素刻刀（PixelKnife）软件的介绍，那里有更深入更详细的讨论。

作者简介：陈甫，简书作者，中国科学院中国遥感卫星地面站副研究员，《慧天地》特约撰稿人[e-mail]

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编辑 / 江哲伟   审核 / 裴家珍 郭梅

指导：万剑华教授