GDAL的RASTERIO功能

Posted 2020-07-01 Libra

 
        为了能快速的显示大影像，最近一直在学习GDAL，GDAL确实是一个功能强大的开源库，其核心部分数据集和波段，下面这个图很详细的描述了它们之间的关系，还有其中的细节：

     GDAL的RASTERIO功能非常强大，简短的一句话就能实现图像的显示，但也是这个简单函数，把我折腾的半死。在学习使用GDAL的过程中，非常感谢李林大哥和貟建明大哥，他们不厌其烦地解答我的疑问，提示关键性要点，使我在解决问题的过程中事半功倍。
      我现在要把最近学习过程中的心得写下来，留给自己以后看看，也希望可以给新手们一点帮助！
     

GDALAllRegister();    
const char*    str ;
    
m_pDataset = (GDALDataset*) GDALOpen( str, GA_ReadOnly );

    这一部分应该很好理解，首先打开一个影像，我们必须注册其驱动，因为每种不同的栅格数据都有不同的驱动，也就是driver。之后我们就可以用GDALOpen()函数来打开一个数据集dataset，如果打开的格式并不是GDAL支持的，我们就需要通过new GDALDriver()创建一个新的driver并设置，这样才能打开。如果GDALOpen()函数返回NULL，表示打开文件失败。
    打开了一个dataset之后，我们就可以对dataset的内部信息进行操作，dtaset的详细信息以及内部的关系在上图表述的非常详细。

m_pDataset->GetGeoTransform( m_AdfGeoTransform );

上面这行代码是用来获取仿射信息用的，m_AdfGeoTransform是一个含6个元素的数组，执行了这行代码后，我们就可以获取m_AdfGeoTransform数组的信息，m_AdfGeoTransform[0]，m_AdfGeoTransform[3]是整个影像的坐下角坐标，m_AdfGeoTransform[1]是影像宽度上的分辨率，m_AdfGeoTransform[5]是影像高度上的分辨率，而对于m_AdfGeoTransform[2]和m_AdfGeoTransform[4]来说，如果影像是指北的，这两个参数的值为0。有了这几个参数，我们就能通过以下两行代码求出影像左下角和右上角的信息：

XMin = m_AdfGeoTransform[0];
YMin = m_AdfGeoTransform[3];

XMax = m_AdfGeoTransform[0] + nX * m_AdfGeoTransform[1] + m_AdfGeoTransform[2]; 
YMax = m_AdfGeoTransform[3] + m_AdfGeoTransform[4] + nY * m_AdfGeoTransform[5]; 

    有了影像的信息之后，我们要做的就是将影像显示出来，这里就有一个分辨率的问题，一个是图像分辨率，一个是显示分辨率。图像分辨率就是单位长度内的像素数，而显示分辨率就是把数字图像在输出设备（比如显示屏或打印机等）上能够显示的像素数目和所显示像素之间的点距。这两个分辨率在显示影像的时候非常有作用。弄清楚原理的东西确实是成功的基石！
    然后就到了GDAL的核心部分了：

pBuffer = (BYTE*) CPLMalloc(sizeof(BYTE)*(xBuf)*(yBuf)*nBand);

m_pDataset->RasterIO( GF_Read, xSrc, ySrc, xWidth, yHight, pBuffer, xBuf, yBuf,GDT_Byte, nBand, NULL, nBand, 0, 1 );    

对于三个波段以上的影像，我们可以直接通过以上两行代码讲影像读入pBuffer这个内存，然后根据我们的需要，比如说OPENGL，我们就可以利用glDrawPixels( )这个函数直接显示出影像了。现在关键的地方就是RasterIO里面的几个参数了，对照GDAL官方的函数说明：

GDALDataset::RasterIO  (  GDALRWFlag  eRWFlag,  
        int  nXOff,  
        int  nYOff,  
        int  nXSize,  
        int  nYSize,  
        void *  pData,  
        int  nBufXSize,  
        int  nBufYSize,  
        GDALDataType  eBufType,  
        int  nBandCount,  
        int *  panBandMap,  
        int  nPixelSpace,  
        int  nLineSpace,  
        int  nBandSpace 
 )  

如果为GF_Read，则是将影像内容写入内存，如果为GF_Write，则是将内存中内容写入文件。
nXOff,nYOff,nXSize,nYSize这四个参数是用于影像的，nXOff,nYOff就是说我们要从影像的这个像素坐标开始取数据，nXSize,nYSize就是从影像上取数据的宽度和高度，也就是说要从影像上取出来的数据范围是(nXOff,nYOff)到(nXOff+nXSize,nYOff+nYSize)。如果我们要显示这个取出来的范围，我们就要把这个数据域写入缓存pData中，nBufXSize，nBufYSize即是这个缓存区的大小范围。
       RasterIO这个函数只有这些说明，那我们在应用的时候就需要根据我们的实际需要计算，如果有一幅100M的影像，你想快速显示，那么这六个参数的设置就是关键，不过有一个前提条件就是这个影像是金字塔影像，这样你设置好了buffer的size，那么GDAL就会根据GDAL内部函数的实现过程，自动帮你完成缩放操作（把nXSize,nYSizen的数据缩放到BufXSize，nBufYSize的buffer里显示），而并不需要你去控制获取哪个overview，由于开始我并没有理解透这个函数的真正含义，在大影像的显示上走了很多弯路，自己去判断要读金字塔的第几层，以至于自己都把自己快搞崩溃了，这里要非常感谢李林大哥，呵呵，每个细节都给我讲的很详细，并且对于一些抽象的东西他也耐心的给我举些例子，加上自己的时间，最后终于明白了这个函数的原理所在。呵呵，在这里要真挚的感谢李大哥。 
       nBufXSize，nBufYSize这个缓存区的大小范围，决定了我们要在多大的屏幕范围显示你想显示的图像内容，因此我们要根据屏幕范围和缩放比例来计算这个buffer的size。
      nPixelSpace表示一个像素所占byte大小，假如是24位的，那么一个像素就占3个字节，那么nPixelSpace =  3。nLineSpace表示一行所占大小，如果设为0的话，就默认为nBufXSize*nBufYSize。
nBandSpace为一个波段数据所占大小，如果设为0的话，就是以RRRGGGBBB这种形式存储，如果设为1的话，就是以RGBRGBRGB这种形式存储。
    不过这个函数还是要自己试了才知道真正的意义，呵呵，希望新手少走我的弯路！！以后还会陆续添加自己的学习心得的，^_^Fighting！！！o(∩_∩)o...

 

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