淺談影像數(shù)據(jù)庫的數(shù)據(jù)壓縮

摘要：遙感技術(shù)的發(fā)展需要以強(qiáng)大的影像數(shù)據(jù)庫來作為基礎(chǔ)，這就為海量影像數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的發(fā)展奠定了基礎(chǔ)。本文就影像數(shù)據(jù)庫的數(shù)據(jù)壓縮中的算法選擇、ECW算法的實(shí)現(xiàn)及其優(yōu)越性、影像建庫的方式作初步探究。

關(guān)鍵詞：影像數(shù)據(jù)庫；數(shù)據(jù)壓縮；算法選擇；ECW；算法；建庫方式

現(xiàn)代遙感技術(shù)的高速發(fā)展使遙感影像呈幾何級形式遞增，從一開始的MB數(shù)量級到現(xiàn)在的GB級，甚至是TB級，如何解決數(shù)據(jù)的壓縮問題，這對遙感技術(shù)的發(fā)展無疑意義重大。

一、壓縮算法的選擇

傳統(tǒng)的Shannon2Fano、 JPEG、LZW等影像壓縮技術(shù)在壓縮比例、速度和海量管理方面已經(jīng)不能適應(yīng)遙感技術(shù)的應(yīng)用發(fā)展，小波分析理論則為遙感技術(shù)的發(fā)展奠定了基礎(chǔ)。如Australia的Resource Mapping開發(fā)的Enhanced Compressed Wavelet就在壓縮率、速度、編碼、速度、比例等方面有了新的發(fā)展。ECW技術(shù)最大的優(yōu)點(diǎn)利用多種壓縮編碼，能將不同圖像進(jìn)行最優(yōu)的編碼方法進(jìn)行。

二、ECW算法的實(shí)現(xiàn)

ECW以二維離散小波變換圖像進(jìn)行編碼，二維離散小波變換能將圖像進(jìn)行多尺度分解、多尺度分析，擁有高壓縮比、解壓后圖像視覺效果優(yōu)的特點(diǎn)。這就使得ECW在壓縮處理尺寸大、分辨率高、數(shù)據(jù)量龐大的遙感圖像方面具有了廣泛的應(yīng)用性。

三、影像建庫的方式

1、影像數(shù)據(jù)分塊

影像數(shù)據(jù)的分塊其實(shí)就是一個(gè)解構(gòu)的過程，將一副較大影像分解成多個(gè)小的影像，這樣就減少了讀盤的時(shí)間，但與此同時(shí)，讀取次數(shù)就增加了。相對于CPU的速度而言，硬盤 I/O的速度無法滿足影像的分塊速度要求，這就會出現(xiàn)一個(gè)問題，數(shù)據(jù)塊如果過大，網(wǎng)絡(luò)傳輸壓力自然加大；相反地，如果數(shù)據(jù)塊過小，又會因頻繁的加載或索引而導(dǎo)致開銷加大。如此，數(shù)據(jù)分塊便得到了“施展才華”的機(jī)會，如果利用影像數(shù)據(jù)的分塊技術(shù)來進(jìn)行，就可避免那種從左到右、自上而下的切割，直接將需要的數(shù)據(jù)讀入到內(nèi)存中進(jìn)行處理即可。

2、影像金字塔

在影像處理中，系統(tǒng)先要將原始圖像生成多級別的影像金字塔，這樣才能保證圖像的實(shí)時(shí)縮放顯示速度，達(dá)到快速獲取分辨率的圖像信息的目的。影像按分辨率分級儲存和管理，底層分辨率高、數(shù)據(jù)量大、厄爾高層則相反，如此，分辨率不同的遙感影像就形成了金字塔結(jié)構(gòu)。

影像數(shù)據(jù)庫采用影像金字塔來進(jìn)行建庫，就利用對影像的組織、儲存和管理，實(shí)現(xiàn)了跨分辨率的瀏覽和索引。

影像金字塔的建立一般有兩種：一是在原始影像塊數(shù)據(jù)基礎(chǔ)上，依次遍歷相鄰的四個(gè)影像塊，然后對四個(gè)影像塊進(jìn)行動態(tài)的拼接后重采樣建構(gòu)成一級金字塔數(shù)據(jù)，再逐次類推建立多分辨率的金字塔。其二是在影像分塊時(shí)進(jìn)行建構(gòu)金子塔，按照影像塊大小的兩倍數(shù)進(jìn)行遞增的方式對原始影像進(jìn)行分割，直到分割到最高層和最底層的影像塊大小一致時(shí)為止。

3、線性四叉樹索引

四叉樹結(jié)構(gòu)是一種每個(gè)非葉子節(jié)點(diǎn)最多只有四個(gè)分支的樹型結(jié)構(gòu)那么如何來判斷四個(gè)孩子節(jié)點(diǎn)是否相等，代碼如class QuadTreeCode{public:

vector m_Numbers;/*判斷兩個(gè)四叉樹碼是否相等*/

bool operator =( QuadTreeCode& tempTree )

{if ( m_Numbers.size()!=tempTree.m_Numbers.size() )

{ return false; }else{for ( int i=0; i

{if ( m_Numbers[i]!=tempTree.m_Numbers[i]){ return false; } }}

return true; { int GetLength(){return m_Numbers.size();}

int operator[](int Index){return m_Numbers[Index]; }}; }}

（備注：如果要進(jìn)行代碼運(yùn)行測試，請按代碼編排方式進(jìn)行代碼的格式調(diào)整，例如：空格、換行等。）

由于影像采用的倍率是2，那么，影像金字塔就可用四叉樹結(jié)構(gòu)進(jìn)行儲存管理。

四、ECW的優(yōu)越性

1、圖像質(zhì)量和壓縮率

首先是ECW采用DWT的局部變換，智能最優(yōu)編碼選擇策略保證了它的高壓縮比，讓解壓圖像和原始圖像之間效果相當(dāng)；其次是ECW的壓縮率可以按用途進(jìn)行自定義設(shè)計(jì)；其三是壓縮合適能具有多種選擇性；最后是影像的相關(guān)信息也可以被壓縮。

2、多分辨率與解壓縮的可選擇性

ECW不但能實(shí)現(xiàn)遙感影像的快速縮放漫游，還能對不同分辨率的圖像I/ O 設(shè)備和不同的傳輸速率的通信系統(tǒng)適應(yīng)。實(shí)現(xiàn)了解壓的可選擇性，速度快捷。

3、無限制壓縮和無縫壓縮

由于ECW采用遞歸算法管道技術(shù)進(jìn)行數(shù)據(jù)壓縮，壓縮過程不受內(nèi)存空間、圖像大小、和格式的限制，從而實(shí)現(xiàn)了對影像數(shù)據(jù)的無限制壓縮；ECW在壓縮過程中的同時(shí)壓縮和鑲嵌壓縮技術(shù)讓ECW實(shí)現(xiàn)了無縫壓縮，保證了圖像的質(zhì)量。

參考文獻(xiàn)：

[1]龔劬.小波的設(shè)計(jì)與圖像壓縮新方法研究[D].重慶大學(xué)，2002.

[2]姜鳳嬌.基于小波零樹編碼的遙感圖像壓縮研究[D].大連海事大學(xué)，2006.

[3]邱玉寶,胡光道.ECW壓縮技術(shù)在高分辨率遙感圖像壓縮與分發(fā)中的應(yīng)用[J].遙感技術(shù)與應(yīng)用，2007.

（作者簡介：王珺，武漢紡織大學(xué)數(shù)學(xué)與計(jì)算機(jī)學(xué)院，數(shù)字媒體專業(yè)。）