
2007年04月27日 星期五 18:00
一种图像压缩解决方案,小波影像压缩技术,据说最多可以1:100无损压缩。
“地球变得更小了”
当今世界上最强大的图像压缩软件——MrSID介绍
图像处理用户常遇到以下问题
数据量大,文件大,处理速度太慢,而且需要很大的存储空间,费钱耗时
如果进行图像压缩,解压后的图像质量无法接受
对大于50兆的图像根本无法有效地压缩
不可能进行海量图像的网上发布与传输
浏览多幅图像非常麻烦
多分辨率无缝影像数据库 MrSID(Multiresolution Seamless Imge Database)的出现,以上问题迎刃而解。
MrSID是什么
MrSID是专门为海量栅格图像数据而设计的新一代图像压缩、解压、存储和提取技术。有了它,便可以在本地计算机或在网络上轻松自如地处理海量图像数据。与其他压缩技术完全不同,基于离散小波变换MrSID在保持完好图像质量的前提下实现了空前惊人的压缩比例,可以对任意大小的图像进行压缩。利用MrSID特有的技术,可以对海量图像数据进行压缩、快速浏览,大大节省存储空间和浏览时间。
MrSID提供一系列适合不同用户的压缩器及浏览器,用户可以通过CD-ROM、计算机网络或国际互联网来快速传输海量栅格图像数据。除了高压缩比和良好的图像质量外,MrSlD还具有如下特性:多分辨率浏览、选择解压、自动无缝镶嵌和浏览、全球地理参数系统支持、易学易用等。
高压缩比和良好的图像质量
MrSlD实现了业内最大的文件整体压缩比率,一般灰阶图像的压缩比为20∶1左右,真彩色图像为50∶1左右(实际的压缩比取决于图像的内容和颜色深度)。一个50兆未经压缩的典型的TIFF图像文件,如果用LZW技术压缩(压缩比为2∶l),需要20分钟来打开其压缩文件;如果压缩成MrSID格式,则只需要5秒钟便可打开,而且,所打开的是一幅真正的图像,而不是一幅浏览图或低分辨率图。除了高的压缩比外,MrSID还力求保持最高的图像质量。一般地,即使压缩比非常之高,得到的图像与原图像仍然很难分辩彼此。JPEG的压缩比虽然不错,但其图像质量太差。
多分辨率
MrSlD可以用同一文件来快速生成多种分辨率。这样,当一幅图进行连续放大时,图像会变得更清晰,而不是更模糊,就好象走进目标时目标会显得愈来愈清晰。多分辨率是MrSID独有的,已经拥有专利。它通过上一级己经完成解压的数据与将要用于形成下一级浏览的数据合二为一,形成一系列连续的分辨率,这保证了MrSID比其他多分辨率压缩器要快得多,使得海量图像也可以在普通用户的系统上快速解压和浏览。
无缝压缩(专利技术)
MrSID技术对任意大小的图象使用的都是无缝的压缩方式。无缝压缩技术能够自动地、无缝地将具有坐标信息的多幅图像镶嵌为一张高分辨率的MrSID图像(例如具有大地坐标信息的多幅卫星遥感图像、正射纠正后的航空像片、多幅分区栅格专题地图),这种图像在数秒之内便可在本地计算机或国际互联网上缩放和测览,而且保持完整的几何精度和地理空间精度。
选择解压(专利技术)
MrSID可以即时调取、解压任意图像的任意部位棗即选择解压技术。也就是说,MrSID可以有选择地将所需的有关区域的部分图像解压,而不需要对整个文件进行处理,因为内存中所存放的仅仅是所要显示的数据,因此只需要2M的内存就可以访问任意大小的图象和图象数据库。这就使您能在几秒钟之内快速打开、浏览任意大小的图像。
与同类产品的比较
未经压缩的原图为:8’×10’大,24位彩色,扫描物理分辨率为300dpi,文件大小为20.6M
| 参数 | MrSID | LZW | JPEG |
| 压缩后文件大小 | 639K | 9,340K | 1,872K |
| 压缩比 | 33:1 | 2:1 | 12:1 |
| 分辨率 | 优秀 | 优秀 | 差 |
| 解压速度 | 2秒 | 14分 | 5.11分 |
| 无缝压缩 | 有 | 无 | 无 |
| 多分辨率 | 有 | 无 | 无 |
| 选择解压 | 有 | 无 | 无 |
| 几何精度 | 有 | 有 | 无 |
| 任意大小图象的压缩/解压 | 可以 | 不可以 | 不可以 |
| 效率 | 非常好 | 较差 | 较差 |
MrSID是一种常见的遥感图像存储格式。为了在Linux下使用和处理MrSID,我进行了几天的寻找和测试,成果虽寥寥,但和其它工具配合,刚好够使,现将结果整理如下,以方便别的朋友:
测试平台:CoCreate Linux 2005
1、Linux下的MrSID图像察看工具:Unix Viewer 1 .0
lizardtech ,INC.公司的MrSID Unix Viewer 1 .0,目前该公司已经不提供下载,经搜索,可以从这里下载:http://patrimoine.met.wallonie.be/c...nload_mrsid.htm
过程:
1、下载MrSID_linux2.0.32.tar.Z,到Linux终端下:
2、解压缩:tar -xvzf MrSID_linux2.0.32.tar.Z
3、将解压缩后的bin下的MrSID复制到你喜欢的一个路径下,不动也可以
4、添加环境变量:export MrSID_HOME="/Real/Path/"
/Real/Path/指它所在的绝对路径
5、在命令行运行 ./MrSID 或者 /Real/Path/MrSID
启动时,会报一个字体文件找不到的错误,关闭错误窗口就可以。
该工具能察看MrSID图片,还能将MrSID图片存为其它格式。
可以将4和5的两条命令放在一个脚本文件中,以后直接运行该脚本文件就可以。
2、MrSID Decode
命令行工具,可以将以MG2或MG3格式压缩的sid文件转转为tif,GeoTiff或者其它格式文件。
http://www.lizardtech.com/download/...ns.php?page=geo
如果图片比较大,要注意空间问题,从MrSID到TIFF,文件尺寸的比率能到1:10
3、MrSID Info
命令行工具,查看sid,tif和其它格式文件中的meta数据信息。
http://www.lizardtech.com/download/...ns.php?page=geo
4、MrSID Retrieve
地址:
http://www.dlxs.org/products/archiv...ve-linux-x86.gz
说明:
http://sig.cwriter.org/index.php/Formats/Proprio/MrSID
但是下载的包解不开,所以未验证。
下面的地址可以下载MrSID图像做测试或实际使用:
https://zulu.ssc.nasa.gov/mrsid/
http://library.wustl.edu/vlib/mrdc/wayman.html
功能描述——IMAGINE MrSID Encoders
MrSID是一种由伯克利的加利福尼亚大学开发出来的,并由LizardTech公司使其商品化。使用MrSID压缩的栅格影像以LizardTech的Portable影像格式提供。该增强功能增加了将任何影像格式转化成ERDAS IMAGINE能直接读入的Portable的本地能力。
IMAGINE MrSID Encoders 保证所有的投影和几何变换信息除了输出为SID文件,通过建立一个AUX文件进行。这保证了ArcView的Image Analysis,ArcGIS,和老板本的ERDAS IMAGINE不会丢掉任何的地理参照。
用户安装该增强功能后可以压缩5千万以下像元的影像,该功能是免费的。如果有更大的影像需要压缩就需要购买ERDAS的一个附加加密模块。IMAGINE MrSID Desktop Encoder可以处理输入的5千万到5亿个像元的影像,IMAGINE MrSID Workstation Encoders则可以处理超过5亿个像元的影像。
MrSID
高效影像压缩/解压工具。MrSID Portable Image Format是LizardTech公司为专业GIS人员提供的,针对海量影像数据,实现便携性的、性的影像数据处理环境和数据格式。MrSID可以在几乎不影响原始高分辨率影像质量和精度的情况下,把原始数据压缩到5%以下,现在多幅影像可以自动镶嵌到一起,在本地或Internet上浏览。MrSID和所有主流GIS软件和Web浏览器兼容。
MrSID(Multiresolution seamless image database ——多分辨率无缝图像数据库)是一个功能强大以小波变换为算法的图像压缩、浏览工具,也是一种数据格式。它真正实现了海量栅格数据在本地、标准网络、INTERNET及无线网络间的方便传输。MrSID便携式图像格式压缩高分辨率图像低于其原始大小的3%,而维持原始图像的质量及完整性。利用MrSID的独特优势,LizardTech开发了产品为地理-空间、出版及医疗等专业领域提供服务。其特点是与绘图、图形及遥感、地理信息系统软件如:ERDAS Imagine, ESRI ArcInfo8 ArcView, MapObjects, Adobe Photoshop, Adobe InDesign, Adobe Acrobat及QuarkXpress无缝兼容。在PhotoShop中形成MrSID文件就如保存文件一样简单。其另一特点是只显示、打印需要的象素。根据设定的打印设备分辨率精确传输需要的数据量。这减少了数据传输时间,加快了传输速度,减少了数据存储空间。通过WEB流览器可以快速浏览、放大MrSID PIF格式的大图象。其有如下优点:
便携性——高分辨率图像的快速传输
不必要隔夜传输
增加存储空间
自然融于现存的工作流程,不需额外操作
改善预览质量
改善远距离校对
PDF+PIF=图像质量无损且方便携带
与MAM解决方法适应
其特征为:
文件的高倍率压缩
视觉损失不小于原图像的3%
需要的象素可以:优化放大及漫游、优化打印速度、快速INTERNET/INTRANET发布
控制携带量
支持元数据
支持不规则形状掩盖
支持CMYK和RGB
支持彩色管理
Res-up内插
维持几何精度
Single-Source图像管理
MrSID全面支持ArcInfo、ERDAS技术:
1、LizardTech与ESRI
MrSID技术已经和ESRI产品结合,你可以在ArcView3.1、ArcInfo8、MapObjects2.0 上调用MrSID影像,MrSID影像可以存储在ArcSDE8中进行管理。
2、LizardTech 与ERDAS
ERDAS与LizardTech达成一项技术协议,ERDAS IMAGINE8.4的用户不作数据转换可以直接读取、显示MrSID文件。这可以节省磁盘空间,方便利用EMAIL及INTERNET共享文件。这一协议也使LizardTech通过ERDAS建立完善的全球用户群体极大地拓展了其销售渠道。根据协议,LizardTech使用IMAGINE开发工具包CToolKit使MrSID的编码器可以读取ERDAS IMAGINE .img文件。这使ERDAS IMAGINE的用户利用MrSID的编码器以50:1的比例压缩大的图像文件,并可以地在IMAGINE中自由应用。ERDAS利用MrSID的编码器工具产生栅格DLL便于用户在ERDAS IMAGINE中直接读取、快速显示MrSID文件。ERDAS和LizardTech正在共同努力使MrSID编码器镶嵌到ERDAS IMAGINE8.4的后续版本中。
| MrSID技术在GIS中的应用 |
| 作者:中山大学计算机科学系 来源:网络 |
| 文字大小:【大】【中】【小】 |
| (中山大学计算机科学系,510275 中国科学院地理信息产业发展中心,100101) 【摘要】本文对基于离散小波变换的多分辨率无缝影像数据库MrSID(Multiresolution Seamless Image Database)进行了深入的探讨,并通过与基于离散余弦变换的JPEG (Joint Photographic Experts Group)技术的全面比较揭示出MrSID技术的特点及其在GIS中应用的优势。 【关键词】图象压缩,离散小波变换,多尺度分析,多分辨率无缝图象数据库 引言 随着卫星遥感和航空摄影技术的发展,通过遥感获得的地理信息越来越多,特别是小卫星高分辨率遥感图象的商业化(如EOSAT),遥感影像成为地理信息系统(GIS)一个非常重要的信息源,这对海量数据的及时存储与传输提出了很高的要求。互联网技术的迅速发展导致了Web GIS的出现,这时则需要以较少的数据量来存放高质量的图象信息。这些技术趋势展示了数字灰度或彩色图象的潜力和更高的需求。过去常用的数据压缩方法已逐渐无法满足大量高质量图象的存储和传输的要求,从而成为了GIS发展的技术障碍。 近年来飞速发展的小波分析理论为这一问题的解决提供了契机。由多尺度分析、时频分析、金字塔算法等发展起来的小波分析理论已经成为了图象压缩、处理和分析最有用的工具。基于离散小波变换(DWT)的多分辨率无缝影像数据库MrSID(Multiresolution Seamless Image Database)是由美国LizardTech公司开发的新一代图象压缩、解压、存储和提取技术。它利用离散小波变换对图象进行压缩、拼接和镶嵌,通过局部转换,使图象内部任何一部分都具有一致的分辨率和非常好的图象质量。MrSID使高质量的海量遥感影像的存储与传输成为了可能。由于离散小波变换和离散余弦变换本质上的区别,使MrSID具备了JPEG所无法比拟的明显优势,因而有着非常广阔的应用前景。 目前MrSID技术已经在国外的图象处理和GIS软件中得到了广泛的应用,但在国内才刚刚起步,本文将对这一技术进行深入的探讨。 1.二维离散小波变换对图象的多尺度分解 由于Fourier变换只反映频谱特征,为了祢补其不足发展起了多尺度分析的理论。利用频普分析我们可以把信号分解成具有不同简谐振动的分量。这些分量分别包含了若干个振动周期。但在图象分析中,我们常常对被局部化了的分量的振动并不十分感兴趣,因为这些振动只包含一个甚至不到一个的周期。这样的例子有点、线、边等。 一幅图画中的对象可以用各种不同的尺度来观察。例如一条边缘可以是从黑色到白色很明显的跳转,也可以是经过灰度值的逐渐变化来产生。多尺度显示或分析方法通常就是利用这种思想来实现的。 假设我们从一幅1024*1024的数字图象先后生成另外10幅图象,其中每一幅图象的尺寸是前一幅图象的一半。我们将得到512*512、256*256、……直到1*1的各幅图象。如果我们再对每一幅图象进行边缘检测,我们将发现在原始图象中有小的边缘,512*512和256*256的图象中会有较大的边缘,16*16或更小的图象中只有很大的边缘。Haar变换是这一方法的开端,它通过边缘的检测对不同尺度的图象进行查找。 二维离散小波变换对图象的多尺度分解将图象分解成一个简单的多层次框架,即图象的多分辨率表示。该框架的每一个分量具有独特的频率特性和空间取向特性,这些特性为图象的分析和处理提供了良好的基础。 每次小波分解将当前图象分解成四块子图,其中一块对应平滑版本,另外三块对应细节版本。由于小波变换的减抽样性质,经若干次小波分解后,平滑版本系数和所有的细节版本系数之和等于原始图象灰度系数个数,总数据量未变,但因分解出来的不同子图具有不同的特性,可以采用最适宜的数据压缩编码策略以达到对原图象的高压缩比,同时使恢复后的影像具有良好的视觉效果。 2.MrSID技术的特点及其在GIS中应用的优势 在基于离散小波变换的MrSID技术出现以前的其它图象压缩技术在地理栅格影像的应用中普遍存在着以下的问题: 压缩数据量大的文件太慢并且需要大量的磁盘空间,海量数据在网上传输非常不实际甚至是不可能的; 在有损压缩中若采用高压缩比其压缩质量难以令人接受; 不能有效地压缩超过50Mb的图象文件。 基于以上原因,用一个单独的文件来压缩、存储、显示和定位一幅数千兆(G)字节的影像数据几乎是不可能的。这时就不得不把整幅图象进行分块,用各个单独的相对较小的文件来存储,这给图象的解压、显示和定位带来了极大的不便。 基于离散小波变换的MrSID技术是为制图/GIS、文档管理、医学、游戏以及基于互联网(Internet)的图象传播等领域所设计的。它所使用的新一代技术提供了:最高的压缩比和最好的图象质量;丰富的图象数据库提供了空前的数据整体性;即时得到压缩后的影像;更加方便易用。 3.高压缩比及良好的图象质量 JPEG技术基于的是离散余弦变换(DCT)而MrSID技术基于的是离散小波变换(DWT),这两种方法的不同以及MrSID技术自身的改进使其在与JPEG技术的对比中有着明显的优势。 离散余弦变换是从图象空间到频率空间的全局变换而离散小波变换是一种局部的变换。两种变换都需要图象边界外的象素作为输入。因为这些象素实际上是不存在的,我们通过假设图象在边界上的反射而得到这些“数据”。这些“数据”导致了压缩后的图象在边界上分辨率的下降。这种情形在两种变换中都会发生。 由于离散余弦变换的全局本质,在变换空间中任何一块数据的误差都会影响到图象中的每一个象素,为了离散余弦变换的全局影响,JPEG技术把图象分成了8*8的象素块,但这样在进行压缩时就不可避免地出现了“块失真”的现象。因为每个象素在各个方向上都会有边界。由于上面所提到的边界上的分辨率下降,整幅JPEG图片上的图象分辨率会显得非常的不均匀,并且全局的分辨率因为每一块的边界上的低分辨率而受到严重影响。 由于MrSID技术使用的是局部的变换,因此并不存在这一问题。它在图象内的任一处都有一致的分辨率和很好的质量。( |
