天津市测绘院 天津市西青区李七庄昌凌路9号 300381
摘要：本文介绍了ECW、MrSID和eYaImage三种常用的遥感影像压缩技术的主要特点，详细总结了他们之间的异同点。同时，选择某一区域的100幅1：2000比例尺的正射影像分别使用三种压缩技术进行压缩及解压数据实验。实验采取了三种压缩比例进一步对比分析三种压缩技术在影像压缩效率、压缩后的影像质量、压缩影像大小以及远程访问响应速度等方面的差异。最后通过实验总结三种压缩技术的适用方向。
关键词：小波变换；ECW；MrSID；eYaImage；遥感影像
1 引言
随着航空航天遥感技术的快速发展，特别是随着卫星传感器空间分辨率逐步提高，遥感应用研究也越来越普及，获取的影像数据量也呈几何级数的增大。因此，数据压缩技术作为解决这一问题的有效途径就显得尤为必要。虽然目前数据压缩技术很多，但是在遥感影像的压缩和解压使用最多、最先进的压缩技术还是ECW、MrSID和eYaImage压缩三种。三种压缩技术虽基于小波变换，但各有特点和优势。如何结合生产实际合理选择具有更高压缩效率和压缩质量的影像压缩技术，实现海量数据有效存储和快速分发是本文研究的主要内容。
2 三种遥感影像压缩技术特点
从理论基础上看，ECW压缩、MrSID压缩、eYaImage压缩这三种影像压缩技术的编码都采用了离散小波变换（DWT）。小波变换用于图象编码的基本思想是把影像进行多分辨率分解，分解成不同空间、不同频率的子影像，然后再对子影像进行系数编码，压缩的实质是对系数的量化压缩。小波变换可以对反映大轮廓低分辨率细节部分使用减少失真或无失真的编码方案来降低信息损失，而对高分辨率部分可以采用压缩比较高的编码方案。所以小波变换后的影像既能达到很高的压缩比，同时又能很好地保持原有的影像信息。而且还可以实现多幅影像镶嵌图的压缩，不影响视觉效果，在解压速度上具有较大优势。离散小波变换则是在小波变换基础上的改进，包含了影像金字塔（Image Pyramids）与次频编码（SubbandCoding）等新技术。
3三种遥感影像压缩技术对比分析
3.1三种遥感影像压缩技术的异同点
三种影像压缩技术都很优秀，压缩效率、质量以及实用性都很强。但是哪种方法能够在更高的压缩比下保持最好的影像质量，压缩同样大小的影像耗时最短，解压最快捷，压缩影像浏览速度更快，需要通过实验进一步对这三种压缩技术进行对比分析，了解其真实的压缩效率和质量。
3.2三种遥感影像压缩方式的效率与质量对比
数据源：选择某地区的1：2000真彩色影像100幅，每幅影像大小58.6M，共5.59G完成压缩、解压等实验。
计算机：intel Xeon（R）双核2.67GHz，内存4G。
压缩软件：三种影像压缩技术都有对应的成熟的商业软件实现影像压缩、解压等实验过程，本次实验分别使用了以下三种软件：1）ERDAS ER Mapper2011，实现ECW影像压缩。2）LizardTech GeoExpress8.5软件，实现MrSID影像压缩。3）eYaImage 2.2，实现eYaImage影像压缩。
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实验目的：将100幅1∶2000图无缝拼接并分别按照20：1、50：1、100：1三种倍率压缩，对比在影像压缩耗时、压缩后影像质量以及单幅1：2000图的压缩、解压时间等方面的差异；将同一压缩影像通过网络发布比较他们在客户端影像显示浏览的响应速度，从而分析使用哪种压缩技术压缩效率更高、影像质量更好，哪种压缩技术更适合海量数据存储以及网络快速发布。
3.2.1 三种影像压缩方式压缩效率比较
通过实验，三种影像压缩技术的对比分析可以看出：
一）完成约100幅2000图约5.9G的影像压缩，总时间用时最少的是MrSID压缩方法，其耗时与ECW压缩相差不大，而eYaImage用的时间最长。
二）ECW影像压缩倍率可依据影像状况自动调整，其实际压缩倍率比给定的压缩倍率高出很多，压缩效率更高，其它两种压缩技术实际压缩倍率与给定的倍率基本不变。
三）从单幅影像压缩时间上看，使用MrSID压缩的时间最长，eYaImage压缩时间次之，使用ECW影像压缩方法压缩耗时最短，并且压缩文件也较小，故ECW压缩效率更高。
四）从单幅影像解压缩时间上看，三种方法差异不明显，依然是ECW解压时间最短。
五）在同一倍率下压缩完成约5.9G的影像，从最终文件大小来看，使用ECW压缩的结果最小，大约是其他两种方法的0.75～0.8倍，最节省存储空间。
六）从20：1、50：1、100：1三种压缩倍率看，影像压缩以及解压缩的时间与压缩倍率无关。不管是将影像压缩到什么倍率，所需要的时间都基本相同。
总之，从三种压缩技术的压缩效率上看，那么使用ECW影像压缩方法最佳，它不仅压缩和解压缩所需要时间短，速度快，实际压缩倍率可自动调整，而且压缩的文件也最小；其次是eYaImage压缩方法，排名最后的是MrSID压缩方法。
3.2.2 三种影像压缩方式的成果质量比较
影像压缩技术优劣指标关键还要看压缩后影像的质量情况，需综合考虑压缩效率和质量等因素才能选择最合适的压缩方法。使用ArcGIS10同时打开使用三种影像压缩技术压缩后的影像成果，叠加后放大到同一比例尺下查看对比影像质量。
在ArcGIS10上浏览时，三种压缩成果在1：4000比例尺下视觉效果没有差别。但是放大到1：500比例尺后，发现MrSID压缩成果的影像最清晰，质量最好（如图上红色圆圈处的白色护栏对细节更清楚），噪声少。ECW压缩和eYaImage压缩成果质量基本一致，只是 eYaImage压缩的影像色彩信息更丰富一些。
总体上看，以50：1倍率压缩的三种影像质量相对于以20：1倍率压缩的影像在实际像素下浏览时，没有明显区别，三种影像质量都较好。在将影像逐步放大到1：500比例尺下时，局部地物逐渐变模糊，比较而言还是使用MrSID压缩技术的影像地物边缘最清晰，保留更多地物细节，地面没有噪声斑点；影像质量稍次的是eYaImage；最后的是ECW影像成果，放大后在红色圆圈处的高架网已基本分辨不出纹理。
影像以100：1的倍率压缩后，三种压缩成果在1：4000比例尺下浏览时视觉效果依然很好。当影像放大到1：500后，影像上地物就很模糊，细节已经不清晰。三种压缩方法比较，质量最好的还是MrSID压缩，其次是eYaImage压缩，最后才是ECW压缩。
总之，从三种影像压缩成果质量比较分析可以得出以下结论：
一）相对于其他一般影像压缩方法，ECW压缩、MrSID压缩、eYaImage压缩在20：1、50：1、100：1的压缩倍率下的成果影像质量都较好，在实际像素下浏览时，都可满足影像网络发布的需要。
论文作者:刘争战
论文发表刊物:《基层建设》2016年9月下27期
论文发表时间:2016/12/8
标签：影像论文; 三种论文; 倍率论文; 压缩技术论文; 质量论文; 遥感论文; 比例尺论文; 《基层建设》2016年9月下27期论文;