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“嫦娥二号”影像数据分层切片技术的研究

作　者: 饶玫瑰
导　师: 苗放
学　校: 成都理工大学
专　业: 地球探测与信息技术
关键词: G/S模式数字月球嫦娥二号分层切片
分类号: TP391.41
类　型: 硕士论文
年　份: 2012年
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内容摘要

虚拟现实技术在数字月球平台的应用，让数字月球朝模拟还原月球方向发展，一些公司和研究机构相继开发出了一些三维虚拟化的数字月球产品，以谷歌公司的Google Moon和NASA出的World Wind为代表。随着世界各国月球探测技术的进步，月球探测影像的分辨率逐渐提高，最新获取的高分辨率影像如何在平台上加载和显示是一个需要解决的问题。G/S模式是一种新型的空间信息服务云模式，能够有效解决海量、异构、多源空间数据的组织和管理，实现了空间信息服务的聚合。基于G/S模式的数字月球平台的地理信息浏览器是在开源的World Wind基础上开发出来的，数据基础主要来源于我国嫦娥探月工程的探测数据，目标是建立我国自主、可控的、面向服务架构的月球空间信息服务平台应用模型。基于G/S模式的数字月球平台建设是以数据为基础，虚拟月球的实现是全月影像数据的展示是一个关键研究点，基于这个研究点的一个方面，本研究选取“嫦娥二号”全月影像为数据基础，根据地理信息浏览器的金字塔结构模型，对其进行影像的分层切片方法研究。在对地理信息浏览器的分层模型、现有其他类似软件的分层结构、现有的切片和压缩方法展开创新性研究后，取得的以下两个主要成果：（1）设计出了一个满足地理信息浏览器要求的“嫦娥二号”50米分辨率全月影像的分层结构。地理信息浏览器的分层结构也是采用金字塔模型，其采用经纬网格划分球体，瓦片块规格为正方形，这对影像的分层带来了麻烦。根据这些特点进行研究，设计出了一套合理的分层方案，将原始影像的信息保留到了最大。（2）实现了对“嫦娥二号”50米分辨率全月球影像金字塔切片。在深入研究G/S模式下的数字月球平台的基础上，按照设计的分层结构，利用现有的影像切片方法和压缩方法，实现了一种针对提高效率和保障影像质量的多机并行切片方法原型，并利用原型完成切片。在上述研究成果的基础上，取得了以下两个创新点：（1）提出了一种基于G/S模式的“嫦娥二号”全月影像数据的分层方案。在深入研究现有虚拟月球平台的金字塔分层结构模型特点的基础上，针对地理信息浏览器的特点，提出了一种最大化保证原始影像质量的分层方案。将原始影像加载到虚拟月球平台上时，根据其产品的设置的需求，原始影像几乎不可能无损的加载到平台上，需要对影像进行相应的压缩处理，那么研究的从这一点出发完成设计，有效地降低了原始影像在平台上显示的质量损失。（2）提出了一种多机并行的影像金字塔切割方法模型。计算机计算能力的提高和算法的改进对切片效率都有了很大提高，但是单机计算能力始终有限，效率上无法突破太多，出于这点考虑，设计出了一种多机并行切片的方法模型，保证切片块满足要求的同时，用多台机器进行切片，效率上有了很大的提高。

全文目录

摘要  4-6
Abstract  6-8
目录  8-10
第1章绪论  10-16
  1.1 研究背景与意义  10-11
  1.2 课题来源  11
  1.3 国内外研究现状  11-13
    1.3.1 国外数字月球平台的发展现状  11-12
    1.3.2 国内数字月球平台发展现状  12
    1.3.3 影像分层切片方法现状  12-13
  1.4 研究内容和技术路线  13-14
    1.4.1 研究内容  13-14
    1.4.2 技术路线  14
  1.5 创新点和主要成果  14-16
    1.5.1 创新点  14-15
    1.5.2 主要成果  15-16
第2章遥感影像数据的存储与管理  16-23
  2.0 WebGIS 的特点  16-17
  2.1 终端/空间信息服务云模式概述  17-18
  2.2 遥感影像数据的存储  18-20
    2.2.1 海量数据存储技术的进步  18
    2.2.2 影像数据管理方式的改变  18-19
    2.2.3 空间信息服务云模式的数据存储  19-20
  2.3 遥感影像数据的管理  20-23
    2.3.1 元数据概述  20-21
    2.3.2 空间信息服务云模式的数据注册中心  21-22
    2.3.3 注册中心对遥感影像数据的管理  22-23
第3章影像切片技术研究  23-33
  3.1 典型的影像切片软件研究  23-25
    3.1.1 ArcGIS 地图切片策略研究  23-24
    3.1.2 GeoWebCatch 切片机制  24-25
  3.2 遥感图像切片方式研究  25-27
    3.2.1 地图缓存技术概述  25
    3.2.2 影像切片方式研究  25-27
  3.3 图像切割方法研究  27-29
  3.4 影像压缩技术研究  29-33
    3.4.1 影像压缩原理概述  29
    3.4.2 影像压缩基本方法  29-30
    3.4.3 JPEG 压缩原理及特点  30-32
    3.4.4 JPEG 2000 压缩原理及特点  32-33
第4章 “嫦娥二号”数据分层切片方法设计  33-50
  4.1 影像分层研究和设计  33-43
    4.1.1 影像分层概述  33-34
    4.1.2 相关平台软件的分层情况研究  34-36
    4.1.3 国家相关标准  36-38
    4.1.4 嫦娥二号全月影像分层设计  38-43
  4.2 影像切片方法设计  43-50
    4.2.1 切片相关公式  43-45
    4.2.2 影像切片流程  45-50
第5章 “嫦娥二号”全月影像切片结果测试  50-54
  5.1 测试环境  50
  5.2 切片示例  50-51
  5.3 原型系统上的局部放大效果  51-54
结论  54-56
致谢  56-57
参考文献  57-59
攻读学位期间取得学术成果  59

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