多媒体海量数据压缩与复原技术是数字地球技术系统中有关海量数据的存贮和传输的核心问题之一。数字地球技术系统要求存贮与传输数倍个1015字节的数据，单纯用增加存贮器容量和通信信道的带宽，以及提示电脑的运算速度等技术是不够的，还应采用多媒体压缩与复原技术。

    1．压缩编码与解码技术综述

    多媒体数据的压缩编码技术是在C．E．Shannon信息理论的基础发展起来的。编码方法可以分为三类（杨扬，1999）：

    （1）根据信息源的统计特性，采用预测编码、变换编码、矢量量化编码、子带编码、神经网络编码等方法（第一代编码方法）。

    （2）根据人眼视觉特性，采用基于方向滤波的图像编码、基于图像轮廓—伦理编码，基于小波分析的编码等方法（第二代编码方法）。

    （3）根据传递景物特征：采用分形编码、基于模型的编码等方法（第二代编码方法）。

    2．多媒体数据的压缩与复原的要求

    （1）高压缩比；

    （2）高压缩效率：即编码、解码时间应满足数字地球应用的需求；

    （3）高复原质量：要求数据的压缩的无损性和满足人眼视觉特性的压缩效果。

    3．分形编码与解码技术

    分形编码（Fractal Coding）压缩技术是指寻求一幅图像中的一组分形，由于这些分形具有“自相似性和尺度变化的无限性”特征，所以只需保留数量非常小的分形数据，就可以重构或描述原整幅图像。分形数据压缩编码的理论基础是迭代函数系统（IFS）定理、压缩映射定理和拼贴定理，其编码过程是根据拼贴定理寻找一组压缩映射，使其组成的迭代函数的吸引子逼近给定图像然后记录下相应的参数。解码或复原过程是由相应参数确定迭代函数系统，并根据迭代函数系统定理，经过迭代生成图像（杨扬等，1999）

    4．分形编码压缩技术的特点

    （1）它既考虑了“局部与局部”，又考虑了“局部与整体”之间的相关性，适合于自相似或自映射的几何形状。

    （2）能产生很高的压缩比：可达到1∶1万，甚至1∶几万的效果。如M．F．Barnsley采用迭代函数系统IFS和递归迭代函数系统RIFS方法，曾获得：10000 ∶1压缩比的图像。

    （3）分形编码是非对称的，编码时间长，但解码简单、复原速度快。

    （4）在高压缩比的情况下，分形图像压缩自动编码有很高的信噪比SNR和很好的视觉效果（杨扬等，1999）。

    5．分形编码的方法

    （1）分形图像压缩编码有两种基本方法：人工干预的交互式分形图像编码方法和自适应块状分形编码方法。

    （2）针对提高压缩比和编码效果的改进方法有：改进分割方法、覆盖式方法、后处理法等。

    （3）针对提高编码速度的改进方法有：分类法、搜索法等。

    （4）与其他工具相结合的方法有：与小波变换结合的编码，与非线性模型结合的编码等（杨扬，1999）。

    6．基于小波变换的编码压缩技术

    小波变换（Wavelet Transform）的编码是数字地球的最有发展前途的数据压缩方法。小波分析优于傅立叶分析的方面是：它的时间域或频率域同时具有良好的局部化性质，而且由于对高频成分采用逐渐精细的时域或空域取样步长，从而可以聚集到对象任意细节，所以它称为“数字显微镜”。小波变换的编码压缩技术，已被用于进行语音的波形压缩编码技术，图像压缩编码和视频信号压缩编码等方面，取得了很高的压缩比和压缩效果。如用于语音信号的压缩编码的一维Mallat算法，用于图像压缩编码的二维Mallat算法，以及将量化和编码合二为一的嵌入式零树小波编码（Imbedded）Wareled Warelet Zerotree Coding，EWZ）等（杨扬，1999）。

    7．多媒体数据压缩编码技术标准

    杨扬等（1999）指出：国际上流行的多媒体数据编码技术标准，可以分为两种基本类型：

    （1）侧重于时间和空间冗余信息压缩的技术标准：

    JPEG标准：一种视觉特性的量化方法标准，

    H，261（PX64）标准；

    H，263标准；

    MPEG-1标准：是基于帧的、非交互和高质量编码标准；

    MPEG-2标准：是基于帧的、非交互和高质量编码标准。

    （2）侧重采用人工智能和模式识别的数据压缩标准：

    MPEG-4标准：采用分块、分层方法进行压缩编码，可伸缩的质量编码标准；

    MPEG-7标准：同上。基于内容压缩与检索方法，是多媒体内容描述接口标准。