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1、MrSID技術(shù)在GIS中的應(yīng)用【摘要】本文對基于離散小波變換的多分辨率無縫影像數(shù)據(jù)庫MrSID（MultiresolutionSeamlessImageDatabase）進(jìn)行了深入的探討，并通過與基于離散余弦變換的JPEG（JointPhotographicExpertsGroup）技術(shù)的全面比較揭示出MrSID技術(shù)的特點(diǎn)及其在GIS中應(yīng)用的優(yōu)勢?！娟P(guān)鍵詞】圖象壓縮，離散小波變換，多尺度分析，多分辨率無縫圖象數(shù)據(jù)庫 引言 隨著衛(wèi)星遙感和航空攝影技術(shù)的發(fā)展，通過遙感獲得的地理信息越來越多，特別是小衛(wèi)星高分辨率遙感圖象的商業(yè)化（如EOSAT），遙感影像成為地理信息系統(tǒng)（GI
2、S）一個非常重要的信息源，這對海量數(shù)據(jù)的及時存儲與傳輸提出了很高的要求?；ヂ?lián)網(wǎng)技術(shù)的迅速發(fā)展導(dǎo)致了WebGIS的出現(xiàn)，這時則需要以較少的數(shù)據(jù)量來存放高質(zhì)量的圖象信息。這些技術(shù)趨勢展示了數(shù)字灰度或彩色圖象的潛力和更高的需求。過去常用的數(shù)據(jù)壓縮方法已逐漸無法滿足大量高質(zhì)量圖象的存儲和傳輸?shù)囊?，從而成為了GIS發(fā)展的技術(shù)障礙。 近年來飛速發(fā)展的小波分析理論為這一問題的解決提供了契機(jī)。由多尺度分析、時頻分析、金字塔算法等發(fā)展起來的小波分析理論已經(jīng)成為了圖象壓縮、處理和分析最有用的工具?；陔x散小波變換（DWT）的多分辨率無縫影像數(shù)據(jù)庫MrSID（MultiresolutionSe
3、amlessImageDatabase）是由美國LizardTech公司開發(fā)的新一代圖象壓縮、解壓、存儲和提取技術(shù)。它利用離散小波變換對圖象進(jìn)行壓縮、拼接和鑲嵌，通過局部轉(zhuǎn)換，使圖象內(nèi)部任何一部分都具有一致的分辨率和非常好的圖象質(zhì)量。MrSID使高質(zhì)量的海量遙感影像的存儲與傳輸成為了可能。由于離散小波變換和離散余弦變換本質(zhì)上的區(qū)別，使MrSID具備了JPEG所無法比擬的明顯優(yōu)勢，因而有著非常廣闊的應(yīng)用前景?！ ∧壳癕rSID技術(shù)已經(jīng)在國外的圖象處理和GIS軟件中得到了廣泛的應(yīng)用，但在國內(nèi)才剛剛起步，本文將對這一技術(shù)進(jìn)行深入的探討?！。?二維離散小波變換對圖象的多尺度分解 由
4、于Fourier變換只反映頻譜特征，為了禰補(bǔ)其不足發(fā)展起了多尺度分析的理論。利用頻普分析我們可以把信號分解成具有不同簡諧振動的分量。這些分量分別包含了若干個振動周期。但在圖象分析中，我們常常對被局部化了的分量的振動并不十分感興趣，因為這些振動只包含一個甚至不到一個的周期。這樣的例子有點(diǎn)、線、邊等。一幅圖畫中的對象可以用各種不同的尺度來觀察。例如一條邊緣可以是從黑色到白色很明顯的跳轉(zhuǎn)，也可以是經(jīng)過灰度值的逐漸變化來產(chǎn)生。多尺度顯示或分析方法通常就是利用這種思想來實現(xiàn)的。 假設(shè)我們從一幅1024*1024的數(shù)字圖象先后生成另外10幅圖象，其中每一幅圖象的尺寸是前一幅圖象的一半。
5、我們將得到512*512、256*256、……3直到1*1的各幅圖象。如果我們再對每一幅圖象進(jìn)行邊緣檢測，我們將發(fā)現(xiàn)在原始圖象中有小的邊緣，512*512和256*256的圖象中會有較大的邊緣，16*16或更小的圖象中只有很大的邊緣。Haar變換是這一方法的開端，它通過邊緣的檢測對不同尺度的圖象進(jìn)行查找。二維離散小波變換對圖象的多尺度分解將圖象分解成一個簡單的多層次框架，即圖象的多分辨率表示。該框架的每一個分量具有獨(dú)特的頻率特性和空間取向特性，這些特性為圖象的分析和處理提供了良好的基礎(chǔ)。 每次小波分解將當(dāng)前圖象分解成四塊子圖，其中一塊對應(yīng)平滑版本，另外三塊對應(yīng)細(xì)節(jié)版本。由于
6、小波變換的減抽樣性質(zhì)，經(jīng)若干次小波分解后，平滑版本系數(shù)和所有的細(xì)節(jié)版本系數(shù)之和等于原始圖象灰度系數(shù)個數(shù)，總數(shù)據(jù)量未變，但因分解出來的不同子圖具有不同的特性，可以采用最適宜的數(shù)據(jù)壓縮編碼策略以達(dá)到對原圖象的高壓縮比，同時使恢復(fù)后的影像具有良好的視覺效果?！。?MrSID技術(shù)的特點(diǎn)及其在GIS中應(yīng)用的優(yōu)勢 在基于離散小波變換的MrSID技術(shù)出現(xiàn)以前的其它圖象壓縮技術(shù)在地理柵格影像的應(yīng)用中普遍存在著以下的問題：壓縮數(shù)據(jù)量大的文件太慢并且需要大量的磁盤空間，海量數(shù)據(jù)在網(wǎng)上傳輸非常不實際甚至是不可能的；在有損壓縮中若采用高壓縮比其壓縮質(zhì)量難以令人接受；不能有效地壓縮超過50Mb的圖象
7、文件?；谝陨显?，用一個單獨(dú)的文件來壓縮、存儲、顯示和定位一幅數(shù)千兆（G）字節(jié)的影像數(shù)據(jù)幾乎是不可能的。這時就不得不把整幅圖象進(jìn)行分塊，用各個單獨(dú)的相對較小的文件來存儲，這給圖象的解壓、顯示和定位帶來了極大的不便?；陔x散小波變換的MrSID技術(shù)是為制圖/GIS、文檔管理、醫(yī)學(xué)、游戲以及基于互聯(lián)網(wǎng)（Internet）的圖象傳播等領(lǐng)域所設(shè)計的。它所使用的新一代技術(shù)提供了：最高的壓縮比和最好的圖象質(zhì)量；豐富的圖象數(shù)據(jù)庫提供了空前的數(shù)據(jù)整體性；即時得到壓縮后的影像；更加方便易用。?。?高壓縮比及良好的圖象質(zhì)
