基於GDAL的遙感影像顯示（C#版）

阿新 • • 發佈：2019-02-06

說明：本文章轉載自：http://blog.csdn.net/rsyaoxin/article/details/9220735

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#下呼叫GDAL，所以就開始學習了下，相比C++呼叫，C#下使用GDAL做影象處理的效率有點低，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庫後才能為我們程式呼叫，如果需要在C#/.Net環境下呼叫，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[email protected]。

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，那麼呼叫的時候就需要將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窗體應用程式，將上面得到的9個DLL檔案拷貝到專案所在的資料夾，然後在解決方案面板下找到引用項，右鍵新增引用，選擇gdal_csharp.dll將它新增進來，這樣就可以在C#呼叫GDAL函數了。

再次，初始化GDAL環境。具體做法是：

using OSGeo.GDAL;

將上面這一句新增到namespace這一行前面。

然後在建構函式或者Form_Load函式中新增下面兩行：

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原始碼讓它支援中文路徑，C++程式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，可以直接呼叫GDAL函式進行影象處理了。

2、關鍵程式碼

C#下影象的顯示方法有多種，最簡單的方法就是構建點陣圖。我們可以把GDAL下的Dataset轉換為Bitmap供C#呼叫。在C#裡面呼叫GDAL讀取柵格資料的主要函式是ReadRaster，它相當於C++下的RasterIO函式，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是指偏移量，即從影像的左上角起始座標（xOff,yOff）開始讀取資料。xSize和ySize是指讀取影象資料的行列數，即寬度和高度，單位都是畫素。Buffer是影象資料快取。buf_xSize和buf_ySize是快取區的大小，它們須與buffer申請的大小保持一致，通過這兩個引數可以控制縮放，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。

關鍵程式碼如下：

/// <summary>
/// GDAL柵格轉換為點陣圖
/// </summary>
/// <param name="ds">GDAL Dataset</param>
/// <param name="showRect">顯示區域</param>
/// <param name="bandlist">需要顯示的波段列表</param>
/// <returns>返回Bitmap物件</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
//獲取顯示控制元件大小
int BoxWidth = showRect.Width;
int BoxHeight = showRect.Height;
float BoxRatio = imgWidth / (float)imgHeight; //顯示控制元件寬高比
//計算實際顯示區域大小，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);
}
//構建點陣圖
Bitmap bitmap = new Bitmap(BufferWidth, BufferHeight,
System.Drawing.Imaging.PixelFormat.Format24bppRgb);
if (bandlist.Length==3) //RGB顯示
{
int[] r = newint[BufferWidth * BufferHeight];
Band band1 = ds.GetRasterBand(bandlist[0]);
band1.ReadRaster(0, 0, imgWidth, imgHeight, r, BufferWidth ,BufferHeight, 0, 0); //讀取影象到記憶體
//為了顯示好看，進行最大最小值拉伸顯示
double[] maxandmin1 = { 0, 0 };
band1.ComputeRasterMinMax(maxandmin1,0);
int[] g = newint[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 = newint[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//灰度顯示
{
int[] r = newint[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、主函式呼叫

得到Bitmap，我們就可以在程式中呼叫它了。我們可以在窗體上加一個PictureBox控制元件來顯示影象，其name設為pictureBox1。主要呼叫程式碼如下：

privatevoid 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("影像路徑不能為空");
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); //遙感影像構建點陣圖
pictureBox1.Image = bitmap; //將點陣圖傳遞給PictureBox控制元件進行顯示
}

4、結果展示

這樣我們就可以很容易地顯示遙感影像了。

基於GDAL的遙感影像顯示（C#版）

基於GDAL的遙感影像顯示（C#版）

資料結構實現 4.1：集合_基於二分搜尋樹實現（C++版）

資料結構實現 5.1：對映_基於樹實現（C++版）

資料結構實現 10.2：對映_基於AVL樹實現（C++版）

資料結構實現 6.4：優先佇列_基於連結串列實現（C++版）

資料結構實現 6.3：優先佇列_基於動態陣列實現（C++版）

資料結構實現 6.2：優先佇列_基於最大二叉堆實現（C++版）

資料結構實現 6.1：二叉堆_基於動態陣列實現（C++版）

資料結構實現 5.2：對映_基於連結串列實現（C++版）

資料結構實現 4.2：集合_基於連結串列實現（C++版）

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