基於GDAL的遙感影像顯示（C#版）

        接觸GDAL有四五年多時間了，平時都是在C++下使用，最近需要在C#下調用GDAL，所以就開始學習了下，相比C++調用，C#下使用GDAL做影像處理的效率有點低，但是其簡單易學，適合菜鳥上手，現把自己剛學到的心得跟大夥分享下，以遙感影像的顯示為例。

1、  程式環境搭建

        首先，需要編譯GDAL庫的原始碼。

       GDAL是一個非常強悍的遙感資料格式解析庫，支援多種遙感資料格式的讀寫，而且還有一些演算法實現。然而，它只是一個開源庫，並不是一個單獨的軟體，而是C++寫的原始碼，需要編譯成動態連結程式庫後才能為我們程式調用，如果需要在C#/.Net環境下調用，還需特別編譯C#版的DLL。關於編譯的方法網上很多教程，我就不介紹了，具體編譯步驟可以參照民錄大哥的部落格：http://blog.csdn.net/liminlu0314/article/details/6937194

      如果很難編譯成功，需要編譯後的版本，可以留下郵箱，或者給我發郵件RSyaoxin@163.com。

      編譯完成後，我們會得到9個DLL檔案（以GDAL1.10版為例）：gdal110.dll、gdal_csharp.dll、gdal_wrap.dll、gdalconst_csharp.dll、gdalconst_wrap.dll、ogr_csharp.dll、ogr_wrap.dll、osr_csharp.dll、osr_wrap.dll。

注意：需要強調的一點是，如果編譯GDAL時添加了額外的依賴庫，需要將其動態連結程式庫一併拷貝過來。比如，我編譯GDAL庫時就添加了HDF4、HDF5、JPEG2000、NetCDF、Proj4等檔案格式支援，那麼調用的時候就需要將hd425m.dll等拷貝到同上面幾個DLL一起。

         其次，C#下的環境配置。

        我們首先建立一個Windows表單應用程式，將上面得到的9個DLL檔案拷貝到項目所在的檔案夾，然後在解決方案面板下找到引用項，右鍵添加引用，選擇gdal_csharp.dll將它添加進來，這樣就可以在C#調用GDAL函數了。

         再次，初始化GDAL環境。具體做法是：

        using  OSGeo.GDAL;

        將上面這一句添加到namespace這一行前面。

        然後在建構函式或者Form_Load函數中添加下面兩行：

        OSGeo.GDAL.Gdal.AllRegister();

        OSGeo.GDAL.Gdal.SetConfigOption("GDAL_FILENAME_IS_UTF8","YES");

        說明：第一行是註冊所有的格式驅動，第二行是支援中文路徑和名稱，由於GDAL預設不支援中文路徑，所以在編譯的時候會修改源碼讓它支援中文路徑，C++代碼就可以直接支援了，但是會發現C#版還是會不支援，所以需要加上第二句。

       這樣開發環境就搭建好了，可以直接調用GDAL函數進行影像處理了。

2、  關鍵代碼

         C#像的顯示方法有多種，最簡單的方法就是構建位元影像。我們可以把GDAL下的Dataset轉換為Bitmap供C#調用。在C#裡面調用GDAL讀取柵格資料的主要函數是ReadRaster，它相當於C++下的RasterIO函數，其有多重形式：

public CPLErr ReadRaster(int xOff, int yOff, int xSize, int ySize, byte[] buffer,     int buf_xSize, int buf_ySize, int pixelSpace, int lineSpace)public CPLErr WriteRaster(int xOff, int yOff, int xSize, int ySize, byte[] buffer,     int buf_xSize, int buf_ySize, int pixelSpace, int lineSpace)public CPLErr ReadRaster(int xOff, int yOff, int xSize, int ySize, short[] buffer,     int buf_xSize, int buf_ySize, int pixelSpace, int lineSpace)public CPLErr WriteRaster(int xOff, int yOff, int xSize, int ySize, short[] buffer,     int buf_xSize, int buf_ySize, int pixelSpace, int lineSpace)public CPLErr ReadRaster(int xOff, int yOff, int xSize, int ySize, int[] buffer,     int buf_xSize, int buf_ySize, int pixelSpace, int lineSpace)public CPLErr WriteRaster(int xOff, int yOff, int xSize, int ySize, int[] buffer,     int buf_xSize, int buf_ySize, int pixelSpace, int lineSpace)public CPLErr ReadRaster(int xOff, int yOff, int xSize, int ySize, float[] buffer,     int buf_xSize, int buf_ySize, int pixelSpace, int lineSpace)public CPLErr WriteRaster(int xOff, int yOff, int xSize, int ySize, float[] buffer,     int buf_xSize, int buf_ySize, int pixelSpace, int lineSpace)public CPLErr ReadRaster(int xOff, int yOff, int xSize, int ySize, double[] buffer,     int buf_xSize, int buf_ySize, int pixelSpace, int lineSpace)public CPLErr WriteRaster(int xOff, int yOff, int xSize, int ySize, double[] buffer,     int buf_xSize, int buf_ySize, int pixelSpace, int lineSpace)public CPLErr ReadRaster(int xOff, int yOff, int xSize, int ySize, IntPtr buffer, i    nt buf_xSize, int buf_ySize, DataType buf_type, int pixelSpace, int lineSpace)public CPLErr WriteRaster(int xOff, int yOff, int xSize, int ySize, IntPtr buffer,     int buf_xSize, int buf_ySize, DataType buf_type, int pixelSpace, int lineSpace)

        這裡面，xOff和yOff是指位移量，即從影像的左上方起始座標（xOff,yOff）開始讀取資料。xSize和ySize是指讀取映像資料的行列數，即寬度和高度，單位都是像素。Buffer是映像資料緩衝。buf_xSize和buf_ySize是緩衝區的大小，它們須與buffer申請的大小保持一致，通過這兩個參數可以控制縮放，如果它們小於xSize和ySize就是將原圖縮小，反之如果它們大於xSize和ySize就是將原圖放大。pixelSpace和lineSpace一般預設取0即可。

       關鍵代碼如下：

       

/// <summary>        /// GDAL柵格轉換為位元影像        /// </summary>        /// <param name="ds">GDAL Dataset</param>        /// <param name="showRect">顯示地區</param>        /// <param name="bandlist">需要顯示的波段列表</param>        /// <returns>返回Bitmap對象</returns>        public Bitmap GetImage(OSGeo.GDAL.Dataset ds, Rectangle showRect, int[] bandlist)        {            int imgWidth = ds.RasterXSize;   //影像寬            int imgHeight = ds.RasterYSize;  //影像高            float ImgRatio = imgWidth / (float)imgHeight;  //影像寬高比            //擷取顯示控制項大小            int BoxWidth = showRect.Width;            int BoxHeight = showRect.Height;            float BoxRatio = imgWidth / (float)imgHeight;  //顯示控制項寬高比                        //計算實際顯示地區大小，防止影像畸變顯示            int BufferWidth, BufferHeight;               if (BoxRatio >= ImgRatio)            {                BufferHeight = BoxHeight;                BufferWidth = (int)(BoxHeight * ImgRatio);            }            else            {                BufferWidth = BoxWidth;                BufferHeight = (int)(BoxWidth/ImgRatio);            }            //構建位元影像            Bitmap bitmap = new Bitmap(BufferWidth, BufferHeight,                                     System.Drawing.Imaging.PixelFormat.Format24bppRgb);                        if (bandlist.Length==3)     //RGB顯示            {                int[] r = new int[BufferWidth * BufferHeight];                Band band1 = ds.GetRasterBand(bandlist[0]);                band1.ReadRaster(0, 0, imgWidth, imgHeight, r, BufferWidth ,BufferHeight, 0, 0);  //讀取映像到記憶體                //為了顯示好看，進行最大最小值展開顯示                double[] maxandmin1 = { 0, 0 };                band1.ComputeRasterMinMax(maxandmin1,0);                int[] g = new int[BufferWidth * BufferHeight];                Band band2 = ds.GetRasterBand(bandlist[1]);                band2.ReadRaster(0, 0, imgWidth, imgHeight, g, BufferWidth, BufferHeight, 0, 0);                double[] maxandmin2 = { 0, 0 };                band2.ComputeRasterMinMax(maxandmin2, 0);                                int[] b = new int[BufferWidth * BufferHeight];                Band band3 = ds.GetRasterBand(bandlist[2]);                band3.ReadRaster(0, 0, imgWidth, imgHeight, b, BufferWidth, BufferHeight, 0, 0);                double[] maxandmin3 = { 0, 0 };                band3.ComputeRasterMinMax(maxandmin3, 0);                int i, j;                for (i = 0; i < BufferWidth; i++)                {                    for (j = 0; j < BufferHeight; j++)                    {                        int rVal=Convert.ToInt32(r[i + j * BufferWidth]);                        rVal = (int)((rVal - maxandmin1[0]) / (maxandmin1[1] - maxandmin1[0]) * 255);                        int gVal=Convert.ToInt32(g[i + j * BufferWidth]);                        gVal = (int)((gVal - maxandmin2[0]) / (maxandmin2[1] - maxandmin2[0]) * 255);                        int bVal=Convert.ToInt32(b[i + j * BufferWidth]);                        bVal = (int)((bVal - maxandmin3[0]) / (maxandmin3[1] - maxandmin3[0]) * 255);                        Color newColor = Color.FromArgb(rVal, gVal, bVal);                        bitmap.SetPixel(i, j, newColor);                    }                }            }             else               //灰階顯示            {                int[] r = new int[BufferWidth * BufferHeight];                Band band1 = ds.GetRasterBand(bandlist[0]);                band1.ReadRaster(0, 0, imgWidth, imgHeight, r, BufferWidth, BufferHeight, 0, 0);                double[] maxandmin1 = { 0, 0 };                band1.ComputeRasterMinMax(maxandmin1, 0);                                int i, j;                for (i = 0; i < BufferWidth; i++)                {                    for (j = 0; j < BufferHeight; j++)                    {                        int rVal = Convert.ToInt32(r[i + j * BufferWidth]);                        rVal = (int)((rVal - maxandmin1[0]) / (maxandmin1[1] - maxandmin1[0]) * 255);                        Color newColor = Color.FromArgb(rVal, rVal, rVal);                        bitmap.SetPixel(i, j, newColor);                    }                }            }            return bitmap;        }

 

3、  主函數調用

  得到Bitmap，我們就可以在程式中調用它了。我們可以在表單上加一個PictureBox控制項來顯示映像，其name設為pictureBox1。主要調用代碼如下：

private void ImageShow(){    string filename="";            OpenFileDialog dlg = new OpenFileDialog();            dlg.Filter = "Tiff檔案|*.tif|Erdas img檔案|*.img|Bmp檔案|*.bmp|jpeg檔案|*.jpg|所有檔案|*.*";            if (dlg.ShowDialog() == DialogResult.OK)            {                filename = dlg.FileName;            }            if (filename == "")            {                MessageBox.Show("影像路徑不可為空");                return;            }    OSGeo.GDAL.Dataset ds= Gdal.Open(filename, Access.GA_ReadOnly);    if(ds==null)    {MessageBox.Show("影像開啟失敗");return;    }    Rectangle pictureRect = new Rectangle();            pictureRect.X = 0;            pictureRect.Y = 0;            pictureRect.Width = this.pictureBox1.Width;            pictureRect.Height = this.pictureBox1.Height;    int[] disband = {3,2,1};    Bitmap bitmap = GetImage(ds, pictureRect, disband);   //遙感影像構建位元影像            pictureBox1.Image = bitmap;                   //將位元影像傳遞給PictureBox控制項進行顯示}

4、  結果展示

    這樣我們就可以很容易地顯示遙感影像了。