Erdfernerkundung - Numerische Physik: Modellierung

348 KAPITEL 7. DATENAUFBEREITUNG
onsdiagramm nicht gerade klein werden und man wirklich mehrere Kanäle verwenden muss,
um eine einigermaßen zuverlässige Klassifikation zu erreichen.
§ 1154 Vegetationsuntersuchungen müssen nicht notwendigerweise so kompliziert durchgeführt
werden. Um sich z.B. einen Eindruck über das Ausmass des Abholzens tropischer
Regenwälder zu verschaffen, ist eine einfache Betrachtung der Aufnahmen z.B. in einem Kanal
im nahen Infrarot ausreichend, ein Beispiel hierfür gibt Abb. 3.27.
7.4 Managing Gigabytes
§ 1155 Bisher haben wir Satellitendaten als Images betrachtet derart, dass jedem Pixel pro
Kanal ein Helligkeitswert zugeordnet ist. Mit einer bescheidenen Bildgröße von 2560 mal
1920 Pixel mit einer Farbtiefe von 24 Bit bzw. 8 Bit für jeden der drei Kanäle ergibt sich
ein Bitmap von 117 MBit oder knapp 15 MB. Bei einer Szene pro Minute entspricht das
unkomprimiert einer Datenmenge von knapp 1 GB, d.h. eine Speicherung als Bitmap ist
nicht sinnvoll.
§ 1156 Die Kompression von Bilddaten kann unter verschiedenen Gesichtspunkten erfolgen,
eine Übersicht gibt [255]. Kompressionsverfahren können unterteilt werden in verlustfreie und
verlustbehaftete Verfahren: in ersteren wird die vollständige, im Bild enthaltene Information
codiert und entsprechend auch decodiert, in letzterem wird ein Teil der enthaltenen Information
selektiv nicht codiert – entsprechend ist das Bild nach der Decodierung mit Verlusten
behaftet.
7.4.1 Verlustfreie Bildformate
§ 1157 Standardformate zur Verlust freien Speicherung von Bilddaten sind GIF (Graphics
Interchange Format) und PNG (Portable Network Graphics). Beide Verfahren basieren auf
einem modifizierten Lempel–Ziv-Algorithmus, d.h. die Kompression ist ähnlich, als würde
man ZIP auf ein Bitmap-Bild anwenden.
§ 1158 Im Gegensatz zu GIF erlaubt PNG optional ein weiteres Element der Kompression,
die Kontext-basierte Kodierung. Dazu werden vor der Komprimierung einige Filter verwendet,
z.B. ein horizontaler Differenzfilter, bei dem statt des Pixelwerts nur die Differenz zum
Wert des Nachbarpixels bestimmt und kodiert wird; das Verfahren verfolgt also ähnliche
Ansätze wie die Lauflängencodierung beim Fax. Da normalerweise in einer Szene benachbarte
Pixel auch ähnliche Werte haben, treten viele kleine und wenige große Differenzen auf.
Bei entsprechende Codierung, z.B. Huffman, ist das über die Differenzen gebildete Bild in
codierter Form kleiner als das Original. Statt einer horizontalen Filters lässt sich auch ein
vertikaler Filter verwenden oder ein mittlerer Filter, der die Differenz zum darüber und zum
links davon liegenden Pixel bestimmt.
§ 1159 Für Grauskalenbilder ist FELICS ein weiteres Verlust freies Komprimierungsverfahren.
Auch FELICS ist Kontext-basiert, berücksichtigt aber im Gegensatz zu PNG nicht nur
den direkt benachbarten Pixel sondern 2 benachbarte Pixel. Da FELICS auf einem festen
Codierungsschema basiert, kann es niemals besser komprimieren als 1 Bit pro Pixel.
7.4.2 Und JPEG?
§ 1160 JPEG (Joint Photographic Experts Group) ist ein weit verbreiteter Standard der
Bildkomprimierung – allerdings ist JPEG für unsere Fragestellungen nicht geeignet, da JPEG
ein Verlust behaftetes Verfahren zur Datenkompression ist. Eine Verlust freie Variante, JPEG-
LS, wird in Witten et al. [255] diskutiert.
2. Juli 2008 c○ M.-B. Kallenrode