最新地理信息系统数据压缩应用精品课件.ppt

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1、矢量与栅格一体化数据结构线状目标和弧段数据结构 根据基本约定，线状目标只要将其通过的栅格地址全部记录下来即可，由于一个线状地物可能由几个弧段组成，所以应建立弧段的数据文件。其数据结构如图2-35所示。 其中，始结点和终结点是该弧段的两个端点(结点)，它们与结点数据结构联接，可以建立起弧段与结点之间的拓扑关系。中间点串包含了原始取样点(已转换成用M1、M2表示)和该弧段路径通过的所有格网边的交点位置码。面状目标的数据结构 根据基本约定，面状目标应包含边界和边界所包围的整个区域。边界由弧段组成，关联弧段构成多边形区域，通过关联弧段与弧段数据结构的连接，可以建立多边形与弧段之间的拓扑关系。面状目标中

2、间包含的栅格采用线性四叉树或二维行程数据结构表示。 其中，面块头指针是指向该目标的下一个子块的记录或地址码，并在最后指向该目标的对应属性值。 通过带指针的三维行程表(表2-6)，可以用循环指针将属于同一类目标(例如土壤覆盖层的红壤)的叶结点链接起来(图2-37)，形成面向目标或具体地物的面域结构，而且只要进入第一块，就可以顺着指针直接提取该目标的所有子块，避免像栅格矩阵那样，为了查询某一个目标而遍历整个矩阵，从而大大加快了查询速度。 这里规定一个覆盖层 (layer)形成一个二维行程表，若干个覆盖层(例如土地利用、土壤等)则形成若干个二维行程表，以便进行GIS的叠合操作和分析。每个层可用一颗四

3、叉树或一个二维行程编码表表示。叶结点的值可以是属性值或目标的标识号。具体的检索过程是:面状目标标识号搜索边界弧段面块指针所有面块及其属性值。因此，面状目标数据结构的基础是弧段数据结构及带指针的二维行程编码文件。Q:JEPG图像是怎么压缩的？四个步骤 1.颜色模式转换及采样 2.DCT变换 3.量化 4.编码颜色模式转换及采样 RGB色彩系统是我们最常用的表示颜色的方式。JPEG采用的是YCbCr色彩系统。想要用JPEG基本压缩法处理全彩色图像，得先把RGB颜色模式图像数据，转换为YCbCr颜色模式的数据。 Y代表亮度，Cb和Cr则代表色度、饱和度。通过下列计算公式可完成数据转换。 Y=0.29

4、90R+0.5870G+0.1140B Cb=-0.1687R-0.3313G+0.5000B+128 Cr=0.5000R-0.4187G-0.0813B128 人类的眼晴对低频的数据比对高频的数据具有更高的敏感度，事实上，人类的眼睛对亮度的改变也比对色彩的改变要敏感得多，也就是说Y成份的数据是比较重要的。既然Cb成份和Cr成份的数据比较相对不重要，就可以只取部分数据来处理。以增加压缩的比例。JPEG通常有两种采样方式：YUV411和YUV422，它们所代表的意义是Y、Cb和Cr三个成份的数据取样比例。DCT变换 DCT变换的全称是离散余弦变换(Discrete Cosine Transfo

5、rm)，是指将一组光强数据转换成频率数据，以便得知强度变化的情形。若对高频的数据做些修饰，再转回原来形式的数据时，显然与原始数据有些差异，但是人类的眼睛却是不容易辨认出来。 x,y代表图像数据矩阵内某个数值的坐标位置f(x,y)代表图像数据矩阵内的数个数值u,v代表DCT变换后矩阵内某个数值的坐标位置F(u,v)代表DCT变换后矩阵内的某个数值 u=0 且 v=0 c(u)c(v)=1/1.414 u0 或 v0 c(u)c(v)=1 经过DCT变换后的矩阵数据自然数为频率系数，这些系数以F（0，0）的值最大，称为DC，其余的63个频率系数则多半是一些接近于0的正负浮点数，一概称之为AC。量化

6、 图像数据转换为频率系数后，还得接受一项量化程序，才能进入编码阶段。量化阶段需要两个8*8矩阵数据，一个是专门处理亮度的频率系数，另一个则是针对色度的频率系数，将频率系数除以量化矩阵的值，取得与商数最近的整数，即完成量化。 当频率系数经过量化后，将频率系数由浮点数转变为整数，这才便于执行最后的编码。不过，经过量化阶段后，所有数据只保留整数近似值，也就再度损失了一些数据内容编码 Huffman编码无专利权问题，成为JPEG最常用的编码方式，Huffman编码通常是以完整的MCU来进行的。 编码时，每个矩阵数据的DC值与63个AC值，将分别使用不同的Huffman编码表，而亮度与色度也需要不同的H

7、uffman编码表，所以一共需要四个编码表，才能顺利地完成JPEG编码工作。 DC编码 DC是彩采用差值脉冲编码调制的差值编码法，也就是在同一个图像分量中取得每个DC值与前一个DC值的差值来编码。DC采用差值脉冲编码的主要原因是由于在连续色调的图像中，其差值多半比原值小，对差值进行编码所需的位数，会比对原值进行编码所需的位数少许多。 AC编码 AC编码方式与DC略有不同，在AC编码之前，首先得将63个AC值按Zig-zag排序， 63个AC值排列好的，将AC系数转换成中间符号，中间符号表示为RRRR/SSSS，RRRR是指第非零的AC之前，其值为0的AC个数，SSSS是指AC值所需的位数，AC

8、系数的范围与SSSS的对应关系与DC差值Bits数与差值内容对照表相似。 如果连续为0的AC个数大于15，则用15/0来表示连续的16个0，15/0称为ZRL（Zero Rum Length），而（0/0）称为EOB（Enel of Block）用来表示其后所剩余的AC系数皆等于0，以中间符号值作为索引值，从相应的AC编码表中找出适当的霍夫曼码值，再与AC值相连即可。 BMP位图文件的结构 BMP文件头BMP文件头 typedef struct tagBITMAPFILEHEADER UINT bfType; /位图文件的类型，必须为BM DWORD bfSize; /位图文件的大小，以字节为

9、单位 UINT bfReserved1; /位图文件保留字，必须为0 UINT bfReserved2; /位图文件保留字，必须为0 DWORD bfOffBits; /位图数据距文件头的偏移量，以字节为单位 BITMAPFILEHEADER;BMP位图信息头BMP位图信息头用于说明位图的尺寸等信息typedef struct tagBIMAPINFOHEADER DWORD biSize; /本结构所占用字节数 LONG biWidth; /位图的宽度，以像素为单位 LONG biHeight; /位图的高度，以像素为单位 WORD biPlanes; /目标设备的级别，必须为1 WORD

10、biBitCount; /每个像素所需的位数，必须是1（双色）、 /4（16色）、8（256色）或24（真彩色）之一 DWORD biCompression; /位图压缩类型，必须是 0（不压缩）、 /1（BI_RLE8压缩类型）或2（BI_RLE压缩类型）之一 DWORD biSizeImage; /位图的大小，以字节为单位 LONG biXPelsPerMeter; /位图水平分辨率，每米像素数 LONG biYPelsPerMeter; /位图垂直分辨率，每米像素数 DWORD biClrUsed; /位图实际使用的颜色表中的颜色数 DWORD biClrImportant; /位图显示

11、过程中重要的颜色数 BITMAPINFOHEADER; typedef struct tagBITMAPINFO BITMAPINFOHEADER bmiHeader; RGBQUAD bmiColorsi; BITMAPINFO; 颜色表中RGBQUAD结构数据的个数由biBitCount来确定，当biBitCount=1、4、8时，分别有2、16、256个表项；当biBitCount=24时，没有颜色表项。 位图数据记录了位图的每一个像素值，记录顺序是在扫描行内从左到右、扫描行之间从下到上。位图的一个像素值所占的字节数如下： l 当biBitCount=1时，8个像素占1个字节。 l 当b

12、iBitCount=4时，2个像素占1个字节。 l 当biBitCount=8时，1个像素占1个字节。 一张A4(210mm297mm) 幅面的照片，若用中等分辨率(300dpi)的扫描仪按真彩色扫描，其数据量为多少？让我们来计算一下：共有(300210/25.4) (300297/25.4)个象素，每个象素占3个字节，其数据量为26M字节，其数据量之大可见一斑了。TIFF图像格式图像格式 TIFF (TaglmageFileFormat)图像文件是由Aldus和 Microsoft公司为桌上出版系统研制开发的一种较为通用的图像文件格式。 TIFF格式灵活易变，它又定义了四类不同的格式：TIF

13、F-B适用于二值图像：TIFF-G适用于黑白灰度图像；TIFF-P适用于带调色板的彩色图像：TIFF-R适用于RGB真彩图像。 TIFF支持多种编码方法，其中包括RGB无压缩、RLE压缩及JPEG压缩等。 TIFF是现存图像文件格式中最复杂的一种，它具有扩展性、方便性、可改性，可以提供给IBMPC等环境中运行、图像编辑程序。 TIFF图像文件由三个数据结构组成，分别为文件头、一个或多个称为IFD的包含标记指针的目录以及数据本身。 TIFF图像文件中的第一个数据结构称为图像文件头或IFH。这个结构是一个TIFF文件中唯一的、有固定位置的部分；IFD图像文件目录是一个字节长度可变的信息块，Tag标记是TIFF文件的核心部分，在图像文件目录中定义了要用的所有图像参数，目录中的每一目录条目就包含图像的一个参数。另 JPEG的文件格式一般有两种文件扩展名：.jpg和.jpeg，这两种扩展名的实质是相同的，我们可以把*.jpg的文件改名为*.jpeg，而对文件本身不会有任何影响。严格来讲，JPEG的文件扩展名应该为.jpeg，由于DOS时代的8.3文件名命名原则，就使用了.jpg的扩展名，这种情况类似于.htm和.html的区别。谢谢观看！36 结束语结束语