多源圖象處理與分析系統的設計

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摘 要 多源圖象處理與分析系統(MSIMAGES)是地理資訊系統(MAPGIS)的一個子系統.闡述了多源圖象處理與分析系統的設計思想、原則、結構的選擇,介紹了系統功能的分類和系統平臺的選擇,分析了圖象系統所涉及的檔案型別及其功用.

多源圖象處理與分析系統的設計

關鍵詞 地理資訊系統,圖象處理,圖象分析.   

多源圖象處理與分析系統的主要研究目的是為了解決柵格化的二維空間分佈資料的處理和分析.柵格化的二維空間分佈資料包括各種遙感資料、航測資料、航空雷達資料、各種攝影的圖象資料,以及通過資料化和網格化的地質圖、地形圖、各種地球物理、地球化學資料和其他專業圖象資料.多源圖象處理與分析系統研究的意義是在微機上實現多源圖象資料的快速處理和分析,為柵格型地理資訊系統的實現開闢一條新的途徑.

1 系統總體設計思想和原則      

(1)多源圖象處理與分析系統的設計應遵循軟體工程學的原理,採取模組化的方法來進行設計;對軟體的各個底層模組要求具有可移植性和可維護性,以便於在多種軟體和硬體平臺上進行移植;對WINDOWS作業系統環境的系統高層模組要求具有高度的可移植性和與硬體平臺的無關性;在多源圖象處理與分析系統和WINDOWS作業系統的功能分工上,主張應由作業系統完成的工作由作業系統去完成為原則;對操作介面則是依照人機工程學的觀點來進行設計,以操作使用方便為原則;系統採用C語言進行程式設計.   

(2)多源圖象處理與分析系統的設計目標之一是能處理和分析資料量在幾百兆到幾千兆的大圖象,所以系統的設計必須以大圖象作為出發點,在資料結構的定義上、演算法的實現上以及在系統的軟硬體平臺的選擇上都必須給予充分的考慮.而多源圖象處理與分析系統的功能設計則應建立在系統的資料結構上,在資料結構定義好的前提下,功能可多可少,以形成開放性的系統.   

(3)作為專業的圖象資訊系統,必須具備對各類專業資料進行處理和分析的能力.在分析和總結各專業領域的資料型別後,多源圖象處理與分析系統引入了以下圖象型別:二值圖、灰度圖、256色索引和分類圖(單位元組圖)、64K的高彩圖(索引圖、分類圖和整數專業資料)(雙位元組圖)、RGB真彩色圖(3位元組圖)、RGBP透明真彩色疊加圖(4位元組圖)、4位元組浮點資料圖(用於各種頻域變換和各種專業圖象資料以及圖象計算的中間結果)和複數(用於頻域變換).   

(4)雖然多源圖象處理與分析系統是以柵格資料為主的空間資訊系統,單作為地理資訊系統MAPGIS的一部分,必須支援柵格圖、向量圖混合顯示、綜合處理、綜合分析等功能.   

(5)圖層作為當代地理資訊系統的核心資料結構,對資料的組織、管理,資料的疊加分析以及綜合處理都具有重要的意義.多源圖象處理與分析系統中引入了圖層的思想(支援1024層或256層(WIN 32S)),以動態透明地疊加顯示各個圖層的柵格或向量圖,進行綜合動態比較、分析.   

(6)建立彩色資料庫,以支援RGB,HLS和HSV的選色及色彩的調節和配準,優化的236色調色盤以支援256色顯示器模擬真彩色顯示(建立RGB到236色的索引表);建立HLS,HSV的'色庫,建立一些常用連續色調的彩色資料以表示資料連續且有大小意義的圖象.   

(7)圖象和圖象、圖象和圖形間的處理、分析、疊加比較、疊加分析、鑲嵌等操作均需要各個圖象、圖形具有統一的座標,支援各種投影變換及幾何校正(建立統一的地理座標系).   

(8)在圖象分析的高階和智慧化階段,圖象聚類、圖象分割、圖象自動識別是圖象處理和分析的主要任務,在這類處理、分析的結果圖象上就存在不確定的資料,支援未定義資料以及保留資料位(以表示未定義資料以及保留資料位……)應是多源圖象處理與分析系統的一個重點.   

(9)作為人機互動介面的彩色顯示器將各個圖象、圖形等資訊以紅綠藍(RGB)彩色點的形式傳遞給人彩色模型是一個客觀彩色模型,對硬體而言這是很好的彩色模型;但對人來說RGB彩色模型就很難控制和掌握.要對RGB彩色模型進行控制,就需要引入一個更適合人的中間彩色模型.雙六稜錐彩色模型[1]和單六稜錐彩色模型[1](HLS和HSV)就是其中的兩個適用的主觀彩色模型.這是多源圖象處理與分析系統的彩色合成、彩色分解、彩色調節、彩色自動賦值的理論基礎.   

(10)作為人機互動介面的彩色顯示器以及人眼的輸入與輸出的響應都是非線性系統,支援顯示器的伽瑪校正及色度校正[2],使多源圖象處理與分析系統能更好地進行彩色設計.   

(11)柵格圖象資料量往往很大,而使用者的目標區可能很小,同時為支援小區的試錯操作,多源圖象處理與分析系統支援選區操作和裁剪區操作,支援區域性操作,預設選區為全圖.   

(12)為了顯示系統工作狀態,引入狀態提示行以顯示註釋資訊並引入等待游標;在視窗標題中放入圖象資訊;顯示游標的客戶區座標、圖象位置座標、圖象地理座標.   

(13)支援多類多文件子視窗,包括圖象(圖象和圖形)、文字、表格.   

(14)為支援大圖象和節省記憶體空間,客戶區的顯示內容應是動態生成的.