基于GDAL大于2G遥感图像的快速浏览

基于GDAL大于2G遥感图像的快速浏览

ComputerEngineeringandApplications计算机工程与应用2012，48（13）159

基于GDAL大于2G遥感图像的快速浏览

张宏伟，童恒建，左博新，张昕

ZHANGHongwei,TONGHengjian,ZUOBoxin,ZHANGXin

中国地质大学（武汉）计算机学院，武汉430074

SchoolofComputer,ChinaUniversityofGeosciences,Wuhan430074,China

ZHANGHongwei,TONGHengjian,ZUOBoxin,puterEngineeringandApplications,2012,48（13）：159-162.

Abstract：Quickdisplayandbrowseofalargeremotesensingimageisanimportantfeatureforremotesensingim-ageprocessingandanalysissoftware.Itcanquicklydisplayalargeremotesensingimagebyadoptingfastandeffi-cientread/writefunctionofGeospatialDataAbstractionLibrary（GDAL）todynamicallyreadimageblockfromim-agefiletomemoryanddynamicallybuildimagepyramidstructureinmemory.Theeffectof“gradualchange”isim-plementedintheoperationsofZoomin,ZoomoutandRoaming,sousersfeelveryfastandsmoothwhentheydotheseoperations.

Keywords：massiveremotesensingimage;GeospatialDataAbstractionLibrary（GDAL）;dynamicpyramid;rapiddisplayandbrowse;gradualchangedisplay摘

要：快速显示与浏览大的遥感图像是遥感图像处理与分析软件的一个重要的功能。利用GDAL的快速高

效的文件读取功能，动态地分块从文件中读取图像块到内存，动态地建立金字塔结构，从而能快速地显示大的遥感图像。放大、缩小和漫游操作实现了渐变的效果，能给用户非常快速和平滑的感觉。关键词：海量遥感图像；GDAL开源软件；动态金字塔；快速显示与浏览；渐变显示文章编号：1002-8331（2012）13-0159-04

文献标识码：A

中图分类号：TP393

1引言

随着传感器技术和计算机科学技术的快速发

File（）、WriteFile（）和MFC提供的CFile类，当文件大于2G时，不能正确定位文件读写的指针，所以不能直接支持大文件的读写。因此，吕京国[1]和胡伟忠[2]等采用内存映射文件技术实现了海量图像的快速读取与显示。章孝灿[3]指出：（1）内存映射文件映射到进程的地址空间时大小有限，可用的空间为2G，因此，大于2G的图像还要进行分块映射；而且MapView-OfFile（）函数要求文件偏移量参数是分配单元大小（64K）的整数倍[4]。（2）不同的Windows操作系统对内存的管理有较大的差异，内存映射的实现也不一致。章孝灿[3]将不同的图像格式转换为中间图像格

展，获取的遥感图像的地面分辨率越来越高，数据量越来越大。如：IKONOS商业卫星可采集1m分辨率全色和4m分辨率多光谱图像，同时全色和多光谱图像可融合成1m分辨率的彩色图像；QuickBird商业卫星可采集0.61m分辨率全色和2.44m分辨率多光谱图像，同时全色和多光谱图像可融合成2.44m分辨率的彩色图像。因此，快速显示和浏览大的遥感图像就成为遥感图像处理与分析软件的一个必备的重要功能。由于Win32API的文件读写函数Read-

基金项目：国家自然科学基金（No.41171339，No.41004049）；“云南1∶5万九农、阿登各、德钦县、红坡幅区域地质调查项目地质灾

害遥感解译”项目资助（No.1212010880404）。

作者简介：张宏伟，男，硕士研究生，研究领域：遥感图像分割与分类；童恒建，男，博士后，副教授，研究领域：遥感图像分割与分

类；左博新，男，博士后，讲师，研究领域：图像分析和地球物理数据反演；张昕，男，硕士研究生，研究领域：遥感图像分割与分类。E-mail：zhw19105426@

收稿日期：2011-02-23

修回日期：2011-05-24

CNKI出版日期：2011-07-29

DOI：10.3778/j.issn.1002-8331.2012.13.034

/kcms/detail/11.2127.TP.20110729.1122.023.html

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1602012，48（13）ComputerEngineeringandApplications计算机工程与应用

式，对中间图像进行分块，对分块的图像采用中间图像序列技术（即多分辩率金字塔技术）存贮不同分辩率的图像序列；为了使漫游操作更快，采用了高速缓存技术减少读写硬盘的次数。许涌[5]也采取类似的方法，详细说明了分块和建金字塔的目的，其中高速缓存采用了先进先出（FIF0）的调度策略。宋江洪[6]强调了图像分块分层结构在海量数据处理中的作用，并且对图像数据块采用数组的方式进行索引和组织。但是，将不同的图像格式转换为中间图像格式的工作量是非常大的，要搞清楚不同图像的文件格式，而且还要对不同图像文件进行读和写的操作是一件十分繁重的工作。GDAL开源软件（http：//）支持常见的各种图像文件格式，能动态建立图像金字塔，任意读取指定图像块的数据，因此，长期以来图像处理和分析软件的设计与开发都是基于GDAL之上的。此外，本文建立金字塔的方式与以上参考文献的方式不同，动态调度策略采用的是LRULeastRecentlyUsed）算法，实现了快速显示大的遥感图像。放大、缩小和漫游操作实现了渐变的效果，给用户十分快速和平滑的感觉。

2GDAL类库简介

GDAL是一个开源栅格空间数据转换库（http：

//），它利用抽象数据模型来表达所支持的各种文件格式，还有一系列命令行工具来进行数据转换和处理。

GDAL提供对多种栅格数据的支持，包括Arc/InfoASCIIGrid（asc）、GeoTiff（tiff）、ErdasImagineImages（img）、ASCIIDEM（dem）等格式。GDAL使用抽象数据模型（AbstractDataModel）来解析它所支持的数据格式，抽象数据模型包括数据集（Dataset）、坐标系统、仿射地理坐标转换（AffineGeoTransform）、大地控制点（GCPs）、元数据（Metadata）、栅格波段RasterBand）、颜色表（ColorTable）、子数据集域SubdatasetsDomain）、图像结构域（Image_StructureDomain）、XML域（XML：Domains）。

GDAL是非常强大的栅格和矢量数据读取处理库，具有多波段读取、高效的多分辨率块读写接口函数、高精确度的坐标转换能力等功能；既能动态建立图像金字塔，又能建立静态图像金字塔。由于其强大而高效的海量数据读取能力，而且调用简捷和方便，许多商业地理信息系统（GeographicInformationSystem，GIS）软件和开源软件都基于GDAL的底层数据读取功能进行设计与开发，如：GoogleEarth、

ESRIArcGIS9.2+、ERMapper、GRASS、QuantumGIS（QGIS）等。

与本文密切相关的函数有：（1）从多波段图像中读写图像块数据GDALDataset：：RasterIO（）。（2）从单波段中读写图像块数据GDALRasterBand：：Ras-terIO（）。（3）建立图像金字塔的函数GDALDataset：：BuildOverviews（）。具体参数和用法限于篇幅，在此不详细介绍，请参考网站（http：//）上的说明。

3动态图像金字塔结构

图像金字塔分为静态金字塔结构和动态金字塔

结构两种。静态金字塔结构是将建立好的金字塔结构保存文件中，在显示和浏览时，根据当前的窗口范围和显示分辩率，直接从文件中读取，这是最快的一种方式。缺点是要占有更多的硬盘空间，静态金字塔结构所占空间约为原图像的1.33倍。因此，一些商用遥感图像处理和分析软件（如：PCI等），把是否保持静态金字塔结构的功能提供给用户进行选择，而建立动态金字塔结构的功能是一个必备的功能。相对于建立在文件中的静态图像金字塔结构，动态图像金字塔是建立在内存中的，动态图像金字塔，又称 …… 此处隐藏：3338字，全部文档内容请下载后查看。喜欢就下载吧 ……