柵格資料儲存壓縮編碼方法

2022-09-12 14:51:09 字數 2209 閱讀 5747

柵格資料儲存壓縮編碼方法主要有:(1).鏈式編碼 (2).行程編碼 (3).塊式編碼 (4).四叉樹編碼

(1).鏈式編碼:由某一原點開始並按某些基本方向確定的單位向量鏈。基本方向可定義為:東=0,南=3,西=2,北=1等,還應確定某一點為原點。

(2).行程編碼:只在各行(或列)資料的**發生變化時依次記錄該**以及相同**重複的個數,即按(屬性值,重複個數)編碼

(3).塊式編碼:塊式編碼是將行程編碼擴大到二維的情況,把多邊形範圍劃分成由像元組成的正方形,然後對各個正方形進行編碼。

(4).四叉樹編碼而塊狀結構則用四叉樹來描述,將影象區域按四個大小相同的象限四等分,每個象限又可根據一定規則判斷是否繼續等分為次一層的四個象限,無論分割到哪一層象限,只要子象限上僅含一種屬性**或符合既定要求的少數幾種屬性時,則停止繼續分割。否則就一直分割到單個像元為止。

而塊狀結構則用四叉樹來描述。按照象限遞迴分割的原則所分影象區域的柵格陣列應為2n×2n(n為分割的層數)的形式。下面就著重介紹四叉樹編碼。

直接柵格編碼是最簡單最直觀而又非常重要的一種柵格結構編碼方法,通常稱這種編碼為影象檔案或柵格檔案。直接編碼就是將柵格資料看作乙個資料矩陣,逐行(或逐列)逐個記錄**,可以每行都從左到右逐象元記錄,也可奇數行從左到右,而偶數行由右向左記錄,為了特定目的還可採用其它特殊的順序,右圖直接編碼可表示為矩陣:

四叉樹編碼又稱為四分樹、四元樹編碼。它是一種更有效地壓編資料的方法。它將2n×2n像元陣列的區域,逐步分解為包含單一型別的方形區域,最小的方形區域為乙個柵格像元。

影象區域劃分的原則是將區域分為大小相同的象限,而每乙個象限又可根據一定規則判斷是否繼續等分為次一層的四個象限。其終止判據是,不管是哪一層上的象限,只要劃分到僅代表一種地物或符合既定要求的幾種地物時,則不再繼續劃分否則一直分到單個柵格像元為止。

所謂四叉樹結構,即把整個2n×2n像元組成的陣列當作樹的根結點,n為極限分割次數,n+1為四分樹的最大高度或最大層數。每個結點有分別代表西北、東北、西南、東南四個象限的四個分支。四個分支中要麼是樹葉,要麼是樹叉。

樹叉、樹葉用方框表示,它說明該四分之一範圍全屬多邊形範圍(黑色)或全不屬多邊形範圍(空心四方塊),因此不再劃分這些分枝;樹用圓圈表示,它說明該四分之一範圍內,部分在多邊形內,另一部分在多邊形外,因而繼續劃分,直到變成樹葉為止。

為了在計算機中既能以最小的冗餘儲存與影象對應的四叉樹,又能方便地完成各種圖形操作,專家們已提出多種編碼方式。下面介紹美國馬里蘭大學地理資訊系統中採用的編碼方式。該方法記錄每個終點(或葉子結點)的位址和值,值就是子區的**,其中位址包括兩個部分,共占有32位(二進位制),最右邊四位記錄該葉子結點的深度,即處於四叉樹的第幾層上,有了深度可以推知子區的大小;位址由從根結點到該葉子結點的路徑表示。

0,1,2,3分別表示nw、ne、sw、se,從右邊第五位開始2n位元組記錄這些方向。如圖3-9第10個結點深度為4,第一層處於sw象限記為1,第四層處於象限se,記為3,表示為二進位制為:

20位8位4位

0000…00100001110100

每層象限位置由二位二進位制表示,共八位。上述二進位制換算成十進位制整數為2164。這樣,記錄了各個葉子的位址,再記上相應的**值,就記錄了整個影象,並可在此編碼的基礎上進行多種影象操作。

四叉樹編碼有許多優點:①容易而有效地計算多邊形的數量特徵。②陣列各部分的解析度是可變的,邊界複雜部分四叉樹較高,即分級多,解析度也高,而不需表示的細節部分則分級少,解析度低。

因而既可精確表示圖形結構,又可減少儲存量。③柵格到四叉樹及四叉樹到簡單柵格結構的轉換比其它壓縮方法容易。④多邊形中巢狀不同型別小多邊形的表示較方便。

四叉樹編碼的最大缺點是,樹狀表示的變換不具有穩定性,相同形狀和大小的多邊形可能得出不同四叉樹結構,故不利於形狀分析和模式識別。但因它允許多邊形中巢狀多邊形,即所謂「洞」的結構存在,使越來越多的地理資訊系統工作者對四叉樹結構很感興趣。上述這些壓縮資料的方法應檢視形的複雜情況合理選用,同時應在系統中備用相應的程式。

另外,使用者的分析目的和分析方法也決定著壓縮方法的選取。

姓名:陶承才

學號:05210220

(1)隱式(向量)表示法用於儲存地理事物的資料量較少,即需要的儲存空間少(向量表示的x,y座標和連線指示字較少而柵格表示需要的像元較多);(2)向量法比柵格法(顯式)要精美得多。柵格法要達到相同的解析度,格網要非常小才行,這就需要更多的x,y座標;(3)向量法中的連線資訊使資料搜尋能沿著一定的方向進行。柵格法則能方便地改變地理事物的形狀和大小,因為柵格資料修改只包括清除某些舊值和輸入新值兩個步驟。

而向量資料的修改除改變座標值外,還需要重建連線關係(指示字)。

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