[發明專利]一種單景影像瓦片數據組織方法

有效

• 申請號: 201310146029.6
• 申請日: 2013-04-25
• 公開（公告）號: CN103336772B
• 公開（公告）日: 2017-04-12
• 發明（設計）人: 周亞男;駱劍承;胡曉東;郜麗靜;沈占鋒;王偉勝
• 申請（專利權）人: 中國科學院遙感與數字地球研究所
• 主分類號: G06F17/30
• 分類號: G06F17/30
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明屬于海量遙感影像可視化技術領域，特別是涉及一種新的單景影像瓦片數據的組織方法，本發明可極大地提高單景影像瓦片數據的讀取性能，適用海量遙感影像的實時動態渲染。?

背景技術

目前，基于預生成思想的地圖瓦片數據組織方法是主流三維GIS軟件(如Google?Earth、World?Wind、Skyline和GeoGlobe等)提高影像可視化響應速度的重要技術手段。其關鍵在于影像可視化服務器預處理要顯示的海量影像數據，生成覆蓋全球地表的多層次地圖瓦片，并存儲在四叉樹結構或分層文件夾中；當可視化服務器接收到客戶端地圖瓦片請求時，能夠快速檢索并讀取對應的瓦片數據，實現快速響應。但這種預生成全球地圖瓦片的方法，嚴重降低影像數據配置和分析(如視覺增強、波段組合、數據疊合順序等)的靈活性，難以滿足專業化的應用需求。相關文獻有：Google?Earth與專業GIS的區別，http://www.cnblogs.com/GISmanWJ/archive/2009/03/21/1418162.html；Google?Earth和World?Wind比較研究，http://wenku.baidu.com/view/246b7f20dd36a32d737581d3.html；Google?Earth&Google?Map數據存儲、管理、表現及開發機制，http://earth.google.com/intl/zh-CN/userguide/v5/ug_toc.html。?

若要滿足上述靈活的專業配置分析，可視化服務需實現實時動態的地圖瓦片渲染技術；當接收到客戶端的地圖瓦片請求時，可視化服務首先根據客戶端的配置檢索出瓦片范圍的影像文件，然后讀取各個文件中對應瓦片區域的數據，最后進行多層渲染。由于遙感影像數據多分辨率、多時相、多波段、海量和復雜的特點，上述方法中多個影像瓦片數據的檢索和讀取非常耗時(磁盤IO頻繁)，極大地降低了地圖瓦片的渲染速度，難以實現可視效果的實時配置調整。分析和測試表明：在單個地圖瓦片渲染過程中，多個影像瓦片數據的讀取占用了大部分的瓦片渲染時間。如何提高單景影像中瓦片數據的讀取效率成為實時動態地圖瓦片渲染的關鍵。相關文獻有：劉鎮.遙感影像瓦片金字塔模型.科技創新導報，2008，06：199-200；贠建明，汪匯兵，唐新明.多源影像數據庫金字塔結構的研究與實踐.測繪科學，2011，36(4)：53-55；程承旗，張恩東，萬元嵬，宋樹華.遙感影像剖分金字塔研究.地理與地理信息科學，2010，26(1)：19-22.?

縱觀單景遙感影像的渲染，主流的商用軟件(如ArcMap和Erdas?Image)大都采用附屬金?字塔文件提高影像的讀取效率，進而提高渲染效率。附屬金字塔文件有效地降低了文件的大小，提高了數據讀取中影像數據重采樣的速度；然而當讀取的數據位于兩層金字塔之間時，不可避免的數據重采樣依然未能有效降低數據的讀取時間，不能滿足實時動態的渲染需求。相關文獻有：ERDAS?IMAGINE.img?Files，http://home.gdal.org/projects/imagine/iau_docu0.pdf。?

本文在分析海量遙感影像可視化效率瓶頸的基礎上，提出了一種新的單景影像瓦片數據組織方法，極大地提高了瓦片數據的讀取效率，能夠滿足實時動態的渲染需求。?

發明內容

針對海量遙感影像實時動態渲染中，讀取單景影像瓦片數據耗時較多的問題，本發明提供一種新的單景影像瓦片數據組織方式，特別是著重于將單景影像的瓦片數據連續存儲，避免讀取瓦片數據時對影像的重采樣并減少數據讀取位置的隨機跳動，提高瓦片數據的讀取效率，從而極大地降低地圖瓦片渲染的時間消耗，保證海量數據的實時動態渲染。?

本發明的思路為：選擇一種全球地理參考格網對單景影像的地理范圍進行多層次劃分，形成影像瓦片數據的四叉樹結構；對每一個劃分瓦片，讀取瓦片地理范圍內的影像數據(保留影像數據的波段數、位深度等原始屬性)，組成完整的連續的內存數據，并將其壓縮存儲到硬盤文件(本發明稱渲染瓦片金字塔文件)中；四叉樹結構中每個瓦片均記錄有其四個子節點的位置信息，便于瓦片數據的高效檢索和讀取。?

本發明的技術方案提供了單景影像瓦片數據的四叉樹組織及瓦片數據的快速檢索和讀取方法，其特征在于包括以下的實現步驟：?

1)選定一種全球地理參考格網對單景影像進行多層次瓦片劃分，并建立多層次瓦片的四叉樹存儲結構；?

2)建立單景影像瓦片集合的物理存儲文件格式，包括文件頭和瓦片數據塊兩大部分；?