[ECW] ECW file 포맷을 다루고 싶어!

출처 : https://www.adobe.com/kr/creativecloud/file-types/image/raster/ecw-file.html

 

ECW 파일 탐구: 향상된 압축 웨이브릿 형식

 

항공 사진이나 위성 사진과 같은 대규모 이미지를 처리할 때 파일 크기를 줄이면서도 품질을 유지하는 것은 매우 중요합니다. 이때 유용한 것이 ECW(Enhanced Compression Wavelet) 파일입니다. 최대 1:100의 놀라운 압축 비율로 잘 알려진 이 형식은 기상학과 해양학처럼 대규모 이미지가 필요한 분야에 이상적입니다.

 

ECW 파일이란?

 

ECW 파일은 호주의 소프트웨어 개발사 Earth Resource (ER) Mapping Ltd.에 의해 개발되었습니다. 이 파일 형식은 대용량 이미지 파일을 효율적으로 압축하고 압축 해제할 수 있도록 설계되었으며, RAM 사용량이 적어 빠른 파일 전송과 처리가 가능합니다. 덕분에 강력한 컴퓨터 없이도 엄청난 크기의 이미지를 픽셀화 없이 표시할 수 있습니다.

 

ECW 파일의 역사

 

ECW 파일의 콘셉트는 테라바이트 규모의 환경 이미지에서 시작되었습니다. ER Mapping Ltd.는 수학적 돌파구를 통해 이미지를 변형하고 탐색하는 방법을 발견하여 이미지의 품질과 사용 속도를 개선했습니다. 이 형식이 대중화되면서 더 많은 사람들이 더 작고 가벼운 컴퓨터에서 파일을 사용할 수 있게 되었고, 이후에는 압축된 전체 파일을 풀지 않고도 압축된 이미지의 일부를 해제할 수 있도록 수정되었습니다.

 

ECW 파일의 용도

 

ECW 파일은 여러 용도로 사용되며, 특히 지구과학, 위성 매핑, 환경 산업에서 유용하게 활용됩니다. 주요 용도는 다음과 같습니다:

 

1. 항공 사진

 

ECW 파일은 산이나 고층 빌딩 꼭대기에서 찍은 풍경 사진은 물론, 저공 비행을 하는 드론과 고공 비행을 하는 비행기가 촬영한 오버헤드 샷 등의 항공 사진을 담기에 적합합니다.

 

2. 위성 이미지

 

해안선, 도시 구획, 강의 전체 길이, 전체 도시 등 우주에서 바라본 매우 큰 피사체를 담을 수 있습니다.

 

3. 지구 과학

 

태양계의 GeoRadar 이미지, 3D 공간에서 가져온 지리 공간 데이터 및 지리 위치 매핑을 캡처하여 광대하고 복잡한 형태의 크기, 모양 및 위치가 바뀌는 방식을 관찰할 수 있습니다.

 

ECW 파일의 장단점

 

ECW 파일은 많은 장점을 가지고 있지만 한계도 존재합니다.

 

장점

 

• 제한 없는 이미지 크기: 테라바이트 규모 이상의 이미지에는 ECW 파일이 이상적입니다. 이미지 크기에 제한이 없기 때문입니다.

• 높은 압축률과 성능: ECW의 압축 및 압축 해제 프로세스는 꾸준히 개선되어 왔으며, 이제는 최대 1:100의 압축 비율로 압축할 수 있습니다.

• 탁월한 저장 공간: ECW 파일에는 방대한 양의 데이터를 저장할 수 있으며, 데이터 크기를 90% 이상 줄일 수 있습니다. 따라서 전체 이미지 세트를 그대로 유지할 수 있으며, 저장 공간이 적은 디바이스에도 이미지 파일을 저장할 수 있습니다.

 

단점

 

• 제한된 편집: ECW 파일은 주로 이미지를 이동하고, 저장하고, 보기 위한 용도로 설계되었습니다. 따라서 이미지를 편집하거나 다루는 작업은 쉽지 않습니다. ECW 파일 대부분이 보기 전용 툴로 남은 이유입니다.

• 큰 파일 크기: ECW 파일은 높은 비율로 압축되지만 여전히 파일 크기가 큽니다. 또한 크기가 변경되면 기가바이트 규모의 임시 파일을 생성할 수 있으며, 일부 저성능 컴퓨터의 성능을 저하시킬 수 있습니다.

• 복잡한 압축 및 압축 해제: 파일 크기를 변경하고자 할 경우 압축 및 압축 해제 프로세스가 복잡합니다. 숙련된 사용자라도 이는 쉽지 않습니다.

 

ECW 파일을 여는 방법

 

다양한 소프트웨어 프로그램을 통해 Windows 컴퓨터 또는 Mac에서 ECW 파일을 열 수 있습니다. ECW 파일을 열기 위해 다음 단계를 따르세요:

 

1. ECW 파일이 있는 폴더로 이동합니다.

2. 파일 이름을 마우스 오른쪽 버튼으로 클릭합니다.

3. “다른 앱으로 열기”를 클릭하고 “다른 앱 선택”을 선택합니다.

4. 파일을 실행할 호환 프로그램을 선택합니다.

 

ECW 파일을 생성 및 편집하는 방법

 

Python을 사용하여 ECW 파일을 다루기 위해서는, 적절한 라이브러리를 활용하여 파일을 읽고 처리할 수 있어야 합니다. ECW는 지리정보시스템(GIS)에서 주로 사용되기 때문에, Python에서는 GDAL(Geospatial Data Abstraction Library)과 같은 라이브러리를 이용하여 ECW 파일을 쉽게 처리할 수 있습니다. 다음은 Python에서 ECW 파일을 다루는 방법에 대한 소개입니다.

 

ECW 파일을 다루기 위한 준비

 

1. GDAL 설치

 

GDAL은 지리 공간 데이터를 처리하기 위한 강력한 라이브러리입니다. GDAL을 설치하려면 pip를 사용할 수 있습니다. 하지만, GDAL 설치는 종속성 문제로 인해 조금 복잡할 수 있습니다. 가장 쉬운 방법은 conda 환경을 사용하는 것입니다.

 

아래는 conda를 사용하여 GDAL을 설치하는 방법입니다:

conda install -c conda-forge gdal

만약 pip로 설치하려면 아래 명령어를 사용합니다:

pip install gdal

이 경우, 컴파일러와 GDAL 개발 헤더 파일이 필요할 수 있으므로 주의해야 합니다.

 

2. GDAL 사용하기

 

GDAL이 설치되면, ECW 파일을 읽고 처리할 수 있습니다. 아래는 ECW 파일을 열고 기본 정보를 출력하는 예제입니다.

 

from osgeo import gdal

# ECW 파일 열기
ecw_file_path = 'path/to/your/ecw_file.ecw'
dataset = gdal.Open(ecw_file_path, gdal.GA_ReadOnly)

# 파일이 제대로 열렸는지 확인
if dataset is None:
    print("파일을 열 수 없습니다.")
else:
    # 이미지 크기 출력
    print(f"Raster X Size: {dataset.RasterXSize}")
    print(f"Raster Y Size: {dataset.RasterYSize}")
    print(f"Raster Count: {dataset.RasterCount}")

    # 밴드 정보 출력
    band = dataset.GetRasterBand(1)  # 첫 번째 밴드 가져오기
    print(f"Band Type: {gdal.GetDataTypeName(band.DataType)}")

    # 해상도 정보 출력
    geotransform = dataset.GetGeoTransform()
    if geotransform:
        print(f"Origin: ({geotransform[0]}, {geotransform[3]})")
        print(f"Pixel Size: ({geotransform[1]}, {geotransform[5]})")

# 데이터셋 닫기
dataset = None

 

3. ECW 파일에서 데이터 읽기

 

ECW 파일에서 실제 데이터를 읽고 numpy 배열로 변환하여 처리할 수도 있습니다. 아래는 첫 번째 밴드의 데이터를 읽어오는 예제입니다.

import numpy as np

# ECW 파일 열기
dataset = gdal.Open(ecw_file_path, gdal.GA_ReadOnly)

# 첫 번째 밴드 가져오기
band = dataset.GetRasterBand(1)

# 데이터 읽기
data = band.ReadAsArray()

# 데이터 정보 출력
print(f"Data Type: {data.dtype}")
print(f"Data Shape: {data.shape}")

# 데이터셋 닫기
dataset = None

이 코드는 ECW 파일의 첫 번째 밴드 데이터를 numpy 배열로 읽어옵니다. 이 배열은 다양한 이미지 처리 및 분석 작업에 사용할 수 있습니다.

 

추가 고려 사항

 

• GDAL 설정: ECW 지원은 GDAL이 빌드된 환경에 따라 다를 수 있습니다. ECW 지원을 활성화하려면 GDAL이 ECW 지원으로 빌드되어야 합니다. 이는 주로 소스에서 직접 빌드하는 경우에 해당하며, 대부분의 패키지 관리자(예: conda)는 기본적으로 ECW 지원이 포함된 GDAL을 제공합니다.

• 메모리 사용량: 큰 ECW 파일을 처리할 때는 메모리 사용량에 주의해야 합니다. GDAL은 데이터의 일부만 읽어와 메모리 사용을 최적화할 수 있는 기능을 제공합니다.

• 대안 라이브러리: 만약 GDAL을 사용하는 것이 어려운 경우, rasterio와 같은 다른 GIS 라이브러리도 고려해볼 수 있습니다. rasterio는 사용하기 쉬운 인터페이스를 제공하며, 대부분의 GDAL 기능을 지원합니다.

 

GDAL을 사용하여 Python에서 ECW 파일을 다루는 것은 매우 강력한 방법입니다. 이 라이브러리를 통해 다양한 GIS 데이터를 처리하고 분석할 수 있습니다. ECW 파일의 고유한 압축 기술 덕분에 대규모의 이미지 데이터도 효율적으로 처리할 수 있습니다.