【C/C++】超大遥感影像读取和存储 GDAL

简介: 说明:本文章转载自:http://zhan.renren.com/chinalee?gid=3602888497997597705&checked=true#nogoGDAL栅格图像操作    GDAL是一个操作各种栅格和矢量(由ogr这个库实现)地理数据格式的开源库。

说明:本文章转载自:http://zhan.renren.com/chinalee?gid=3602888497997597705&checked=true#nogo

GDAL栅格图像操作

    GDAL是一个操作各种栅格和矢量(由ogr这个库实现)地理数据格式的开源库。包括读取、写入、转换、处理各种栅格和矢量数据格式(有些特定的格式对一些操作如写入等不支持)。

即使不是进行地理遥感方面的应用研究,GDAL也是一个非常有用的库,因为它可以支持大量我们常见的图像数据,比如jpggif之类的。完整的格式清单可以到此链接查看http://www.gdal.org/formats_list.html。而且已经有包括GoogleEarth在内的很多软件都是在使用GDAL作为后台库。

本文就以VC为开发平台介绍GDAL对栅格数据的操作方法。      

Include目录是开发中需要的头文件,lib中是所需要的lib文件,在VC8中应当将其存放目录添加到目录列表中,选择菜单的工具-选项-项目和解决方案-VC++目录,分别在包含文件库文件中将此两个目录添加进去。

在项目的属性页中,选择配置属性-链接器-输入,在附加依赖项中添加gdal_i-vc8.libgdal_id-vc8.lib两个使用GDAL中需要的静态库文件,或者在程序中添加以下两行代码也可以。

#pragma comment(lib, "gdal_i-vc8.lib")

#pragma comment(lib, "gdal_id-vc8.lib")

       Bin目录下的动态链接库文件应当放置于程序能够访问的位置,比如windows\system32中。

       此外,在程序中需要引入的头文件是gdal_priv.h

 

现在开始用C++来对图像文件进行操作。

在打开文件之前需要首先注册所需要的驱动程序,一般来说我们可以默认注册所有支持的格式驱动,所使用的函数是GDALAllRegister()。然后就是打开文件操作。

       这里要说一个数据集的概念,也就是所谓的Dataset。在GDAL中可以说数据的核心就是Dataset,简单来说可以将Dataset就理解为图像文件,比如说一个jpeg格式的文件就是一个数据集,当然其他一些文件格式可能在一个数据集中包含多于一个文件,比如可能除了图像数据文件外还可能会有一些附加信息文件等。

在数据集下最重要组成部分就是所谓的波段band,波段可多可少,比如一个RGB真彩色的图像就有3个波段,分别代表红色绿色和蓝色波段,如果是灰度图,那可能就只有一个波段,而很多遥感图像可能就会多于3个波段。

除了波段外,数据集中还含有图像相关的坐标系投影信息,元数据信息等数据。

文件的打开使用的是GDALOpen ( const char *  pszFilenameGDALAccess  eAccess  )pszFilename是文件路径eAccess 是访问权限,可以是GA_ReadOnly只读,也可以是GA_Update来对文件进行修改。比如我们以只读模式打开一个tif文件:

GDALDataset *poDataset; //数据集对象指针

GDALAllRegister();//注册驱动

     poDataset = (GDALDataset *) GDALOpen( "c:\\terra335h_EV_250_Aggr500_RefSB_b0.tif", GA_ReadOnly );

     if( poDataset != NULL /*检查是否正常打开文件*/)

     {

         //do something

}

       delete poDataset; //释放资源

 

在确认poDataset不是NULL的情况下就可以对图像数据集进行操作了。

       首先来看一下有关这个图像的基本信息,比如长宽和波段数。

       cout<<"RasterXSize:"<<poDataset->GetRasterXSize()<<endl;//x方向长度

     cout<<"RasterYSize:"<<poDataset->GetRasterYSize()<<endl;//y方向长度

     cout<<"RasterCount:"<<poDataset->GetRasterCount()<<endl;//波段数量

       我的这个文件输出结果如下:

RasterXSize:5684

RasterYSize:3655

RasterCount:1

       这是个5684×3655的灰度图。

      

有关的投影信息可以由GetProjectionRef函数获得。

cout<<poDataset->GetProjectionRef()<<endl;

       输出一个字符串,是WKT格式的坐标投影信息,形如:

GEOGCS["WGS 84",DATUM["WGS_1984",SPHEROID["WGS 84",6378137,298.2572235630016,AUT

HORITY["EPSG","7030"]],AUTHORITY["EPSG","6326"]],PRIMEM["Greenwich",0],UNIT["deg

ree",0.0174532925199433],AUTHORITY["EPSG","4326"]]

      

有关仿射变换和GCP的信息可以通过GetGeoTransformGetGCPCountGetGCPProjectionGetGCPs获得。比如取得仿射变换的信息如下:

double adfGeoTransform[6];//仿射参数

poDataset->GetGeoTransform(adfGeoTransform);//获取参数

然后就可以使用以下公式来计算仿射坐标了:

Xgeo = adfGeoTransform[0] + Xpixel* adfGeoTransform[1] + Yline* adfGeoTransform[2]

Ygeo = adfGeoTransform[3] + Xpixel* adfGeoTransform[4] + Yline* adfGeoTransform[5]

       这里的坐标系是以左上角为(0,0)点,向右向下为正向。

       Xgeo表示转换后的地理x坐标,Ygeo是其相应y坐标,Xpixel是图像中像素的列坐标,Yline则是行坐标。而且XpixelYline(0,0)坐标是图像左上角像素的左上角,因此左上角像素的中心坐标是Xpixel=0.5Yline=0.5

 

       接下来,我们就开始进入到波段处理。波段的获取使用GetRasterBand函数,参数是波段序号,从1开始。比如还是上面那个图,只有一个波段,那要得到这个波段的操作如下:

GDALRasterBand *poBand;

poBand = poDataset->GetRasterBand( 1 );

关于波段的信息也很多,我们捡几个主要的看看。

首先也是尺寸,在一个Dataset里所有波段的尺寸都一样,也就是上面用Dataset获取的数值,就不多数了。

 

然后是数据类型。不同的图像格式的存储的数据类型是不一样的,比如我的这个tif用的是UInt16,也就是无符号的短整型,其他的用的可能就是byte型或其他类型的了。获取波段数据的数据类型信息可以如下进行:

cout<<"Data Type:"<<poBand->GetRasterDataType()<<endl;

这里返回的信息是一个数据类型的编号,对应枚举类型GDALDataType中的一个值,在此tif的数值是2,对应GDT_UInt16,如果希望返回可读性比较强的信息,可以如下

cout<<"Data Type:"<<GDALGetDataTypeName(poBand->GetRasterDataType())<<endl;

返回的是数据类型名的字符串:Data Type:UInt16

 

关于波段色彩类型的情况类似数据类型,也是可以由GetColorInterpretation获取关于类型分类的GDALColorInterp枚举值,同时由GDALGetColorInterpretationName来返回名称字符串:

cout<<"Color interpretation :"<<poBand->GetColorInterpretation()<<endl;

cout<<"Color interpretation:"<<GDALGetColorInterpretationName(poBand->GetColorInterpretation())<<endl;

输出:

Color interpretation :1

Color interpretation:Gray

表明这个波段是个灰度图波段。如果是真彩色图可能得到的结果就是RedBlueGreen了。

 

GetMaximumGetMinimum分别返回的是波段数据值可能的最大值和最小值,比如UInt16类型的波段最大值是65535,最小值就是0,知道这两个值就可以将图像转换成0255的数值用于图像的显示操作了。如:

cout<<"Max :"<<poBand->GetMaximum()<<endl;

cout<<"Min :"<<poBand->GetMinimum()<<endl;

 

终于要说到具体数据的读写了。关于波段数据的续写核心函数就是RasterIO。这个函数可以将图像的某一个子块读入或写入。

CPLErr GDALRasterBand::RasterIO ( GDALRWFlag  eRWFlag, int  nXOff, int  nYOff, int  nXSize, int nYSize, void *  pData, int  nBufXSize, int  nBufYSizeGDALDataType  eBufType, int  nPixelSpace, int  nLineSpace  )

eRWFlag:读写标志位,GF_Read读,GF_Write写。

nXOffnYOff:读写数据块的左上角坐标

nXSizenYSize:读写数据块的xy方向像素尺寸

pData:读写数据块缓冲区指针

nBufXSizenBufYSize:缓冲区的像素宽度和高度

eBufType:数据类型,如GDT_UInt16

nPixelSpacepData中一个像素的字节大小,值为0的时候就默认是sizeof(eBufType)

nLineSpace pData中一行数据的字节大小,值为0的时候就默认是sizeof(eBufType)*nBufXSize

       比如说我们要读取第一行数据:

short *pafScanline;

     int   nXSize = poBand->GetXSize();

     pafScanline = ( short *) CPLMalloc(sizeofshort)*nXSize); //分配缓冲区空间

     poBand->RasterIO( GF_Read, 0, 0, nXSize, 1,

     pafScanline, nXSize, 1, GDT_UInt16, 0, 0 );

     CPLFree(pafScanline); //释放缓冲区空间

 

获取波段的像素数据后就可以使用GDIGL的像素操作函数绘制图像了。另外,如果希望一次性读出整个波段的所有数据,根据GDAL文档的说法使用ReadBlock函数效率会更好一些。

至于要对有关数据和信息进行写入,一般都有读取方法对应的Set*Write*函数可以使用,在此不再赘述。

总而言之,GDAL很好很强大。

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