网络环境下的遥感影像金字塔纹理压缩算法与实验.pdf

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1、第14卷第1期地球信息科学学报Vo1．14．NO．12012年2月JOURNALOFGEO-INFORMATIONSCIENCEFeb．。2012网络环境下的遥感影像金字塔纹理压缩算法与实验李艳红，庞小平，李海亭(1．武汉大学资源与环境科学学院，武汉430079；2．武汉市勘测设计研究院，武汉430022)摘要：建立不同分辨率的遥感影像金字塔模型是现阶段虚拟地球平台的主要技术手段，遥感影像数据的高效压缩是模型应用的基础。论文在分析多种图像压缩技术的基础上，提出以小波变换的JPEG2000标准来压缩网络环境中遥感影像金字塔的纹理瓦片数据。首先，介绍了小波变换的JPEG2000标准的基本原理和

2、EBCOT算法特点，然后，结合实例实现了网络环境中遥感影像金字塔纹理压缩／解压缩的具体过程，对4幅影像图像进行5级离散小波变换，分别对在1024×1024、512×512、256×256、128×128、64×64不同分块大小和1：15、1：30、1：6O不同压缩倍率情况下进行图像压缩和重构耗时实验，通过改变分块大小参数和压缩倍率，对压缩性能进行了对比分析，最后，从主观视觉质量和客观辐射质量，对JPEG2000压缩、DXT压缩和JPEG压缩几种方法的压缩图像进行了评价与对比分析。实验结果表明，小波变换的JPEG2000具有高质量、高压缩率、良好的抗误码能力等特性，重构图像的视觉质量与原始图

3、像相比人眼看不出失真，而峰值信噪比较好，是一种简单有效、易于快速实现的压缩方法，更适合于网络环境下空间遥感图像数据的近无损实时压缩。关键词：遥感影像；金字塔纹理；数据压缩；小波变换；JPEG2000DOI：10．3724／SP．J．1047．2012．001091引言编码，具有独立的编码片段并且容易解码；主要缺点是DXT是一种有损压缩的编码方法，无法恢复压缩前的原图像[8]。对此，韩培友提出了一种混合金字塔模型是当前使用最普遍的一种全球地编码的纹理压缩算法，该算法具有固定码率编码和形数据组织方法，在网络环境下的虚拟地球平台独立纹理查找的优点，并且具有较高的压缩比和较中，遥感影像金字塔模型的

4、数据量非常大，这些影好的图像重建品质I9J。汤颖提出了一种新的面向像数据在被切割成瓦片以后，不仅消耗大量的硬盘绘制的增量式纹理压缩算法，较好地解决了纹理存空问，而且直接影响到系统的网络传输。对遥感影储容量与真实感之间的矛盾，并在硬件上实现了实像金字塔模型的纹理进行压缩，不仅可以较大程度时解压绘制；缺点是算法复杂度较大，导致纹理数地节省存储空间，降低系统带宽需求，还可以装载据实时解压所耗费的时间较长_】。本文从图像压数量更多、分辨率更高的影像纹理瓦片，对于数据的传输与重构具有决定意义。在虚拟地球平台中，缩的基本原理出发，在处理遥感影像金字塔数据的虽然影像金字塔纹理的压缩工作可以预先完成，但过

5、程中，经过实验测试与对比，提出了网络环境下解压缩的过程必须是实时的，因此，速度慢、算法复小波变换的JPEG200O金字塔纹理压缩方法。杂度高的纹理压缩方案则不能用于网络环境下虚拟地形的渲染，如何对遥感影像金字塔纹理进行有2JPEG2000基本原理与算法效地压缩和解压缩一直是学者们研究的焦点问题。目前，遥感影像数据的压缩算法非常多ll]，并JPEG2000编码系统基于DavidTaubmanE”]且多数比较复杂。S3公司开发了一种称为DXT提出的EBCOT(EmbeddedBlockCodingwithOp—的纹理压缩方案，它的优势是对于固定大小的图像timalTruncation，嵌入式分

6、块优化截断编码)算法，收稿日期：2Oll一05—25；修回日期：2011—12—27．基金项目：国家自然科学基金项目(41101449)。作者简介：李艳~K(1979一)，女，山东聊城人，博士研究生，工程师，主要从事地图学与地理信息工程方面的研究。E-mail：lyhsdnu@sohu．CON_l1O地球信息科学学报具体算法使用离散小波变换，采用两级编码方式：级用于处理比特流层信息和率失真最优化，即分层装第一级是上下文的自适应算术编码，即块编码；第二配_l。算法详细的编码／解码流程图如图1所示。预处理HHl量化臻H分怒织一叠曰匿匡鼹图1JPEG2000编码／解码流程图Fig．1Flowch

7、artofJPEG2000encoding／decoding在编码过程中，首先，对输入图像进行预处理，分成不同的图像分量和基本的编码单元块；然后，3遥感影像金字塔纹理压缩程序的实现对每个编码单元块进行小波变换；变换后的数据根据要求选择是否进行标量量化处理；再将处理后的本文采用国际图像联合专家组推荐的JJ20o0各个子带数据分裂成固定尺寸的代码块(Code软件实现了对遥感影像金字塔纹理的压缩程序。Block)，每个代码块单