GDAL關於讀寫圖像的簡明總結

讀寫影像可以說是圖像處理最基礎的一步。關於使用GDAL讀寫影像，平時也在網上查了很多資料，就想結合自己的使用心得，做做簡單的總結。

在這裡寫一個例子：裁剪lena圖像的某部分內容，將其放入到新創建的.tif文。以此來說明GDAL讀寫影像的具體實現。

1.打開圖像

用GDAL打開lena.bmp,實現如下。注意這裡打開圖像，指的是獲取圖像的頭文件，以此得到圖像的一些信息，沒有涉及到讀取像素操作。

GDALAllRegister();          //GDAL所有操作都需要先注冊格式
const char* imgPath = "E:\\Data\\lena.bmp";
GDALDataset* img = (GDALDataset *)GDALOpen(imgPath, GA_ReadOnly);
if (img == nullptr)
{
    cout << "Can't Open Image!" << endl;
    return 1;
}

圖像需要關注的信息很多，可以重點關注以下四個值。圖像寬、高總所周知了，而波段數就是通道，如RGB圖像的波段數為3。深度標識的就是圖像的存儲單位，比如一般圖像就是8位，用無字節字符型unsigned char來表達0~255的像素值；而除以8標識1個字節，方便讀取像素buf。

int imgWidth = img->GetRasterXSize();   //圖像寬度
int imgHeight = img->GetRasterYSize();  //圖像高度
int bandNum = img->GetRasterCount();    //波段數
int depth = GDALGetDataTypeSize(img->GetRasterBand(1)->GetRasterDataType()) / 8;    //圖像深度

如果已經讀取完畢或者不需要這張圖像的相關操作了，最後要關閉打開的文件，否則會內存洩漏。

GDALClose(img);

2.創建圖像

用GDAL創建一個新的圖像，例如這裡創建了一個256X256大小,被讀取圖像波段，深度8位的tif。

GDALDriver *pDriver = GetGDALDriverManager()->GetDriverByName("GTIFF"); //圖像驅動
char** ppszOptions = NULL;
ppszOptions = CSLSetNameValue(ppszOptions, "BIGTIFF", "IF_NEEDED"); //配置圖像信息
const char* dstPath = "E:\\Data\\dst.tif";
int bufWidth = 256;
int bufHeight = 256;
GDALDataset* dst = pDriver->Create(dstPath, bufWidth, bufHeight, bandNum, GDT_Byte, ppszOptions);
if (dst == nullptr)
{
    printf("Can't Write Image!");
    return false;
}

需要注意的是創建圖像可能需要一些特別的設置信息，是需要到GDAL對應格式的文檔中去查看的，也可以什麼都不設置用默認值。我這裡設置的是如果需要的話，就創建支持大小超過4G的bigtiff。

如果已經寫入完畢或者不需要這張圖像的相關操作了，最後一定要注意關閉關閉打開的文件，之前只會內存洩漏，而這裡還會可能創建失敗。

GDALClose(dst);

如果創建後什麼都不做，關閉後GDAL會自動寫入0像素值，打開後就是純黑色圖像。

3.圖像讀寫

GDAL讀寫圖像是通過RasterIO()這個函數實現的,這個函數提供了非常強大的功能，目前筆者也只總結了這以下方面的內容。

3.1.一般情況下讀寫

GDAL讀取圖像是以左上角為起點的，讀取起點位置開始的256X256的內容，寫入dst.tif中的實現如下：

//申請buf
size_t imgBufNum = (size_t) bufWidth * bufHeight * bandNum * depth;
GByte *imgBuf = new GByte[imgBufNum];   
//讀取
img->RasterIO(GF_Read, 0, 0, bufWidth, bufHeight, imgBuf, bufWidth, bufHeight,
    GDT_Byte, bandNum, nullptr, bandNum*depth, bufWidth*bandNum*depth, depth);
//寫入
dst->RasterIO(GF_Write, 0, 0, bufWidth, bufHeight, imgBuf, bufWidth, bufHeight,
    GDT_Byte, bandNum, nullptr, bandNum*depth, bufWidth*bandNum*depth, depth);
//釋放
delete[] imgBuf;
imgBuf = nullptr;

逐個說明RasterIO()參數的含義：

• 參數1：讀寫標記。如果為GF_Read，則是將影像內容寫入內存，如果為GF_Write，則是將內存中內容寫入文件。
• 參數2、3：讀寫開始位置。相對於圖像左上角頂點(從零開始)的行列偏移量。
• 參數4、5：要讀寫的塊在x方向的象素個數和y方向的象素列數。
• 參數6：指向目標緩沖區的指針，由用戶分配。
• 參數7、8：目標塊在x方向上和y方向上的大小。
• 參數9：目標緩沖區的數據類型，原類型會自動轉換為目標類型。
• 參數10：要處理的波段數。
• 參數11：記錄要操作的波段的索引(波段索引從1開始)的數組，若為空則數組中存放的是前nBandCount個波段的索引。
• 參數12：X方向上兩個相鄰象素之間的字節偏移，默認為0，則列間的實際字節偏移由目標數據類型eBufType確定。
• 參數13：y方向上相鄰兩行之間的字節偏移, 默認為0，則行間的實際字節偏移為eBufType * nBufXSize。
• 參數14：相鄰兩波段之間的字節偏移，默認為0,則意味著波段是順序結構的，其間字節偏移為nLineSpace * nBufYSize。

有的參數推薦使用上面的標准寫法而不是采用默認值0，可以更好地理解圖像buf的存放排布。最後得到的dst.tif如下：

3.2.16位影像讀寫

上述RasterIO()的寫法可以兼容16為圖像的讀寫，只不過要注意的是buf中是用2個Gbyte來表達1個16像素值的。當然為了更方便圖像處理，也可以采用16位整型來讀取buf：

//申請buf
size_t imgBufNum = (size_t)bufWidth * bufHeight * bandNum;
GUInt16 *imgBuf = new GUInt16[imgBufNum];
//讀取
img->RasterIO(GF_Read, 0, 0, bufWidth, bufHeight, imgBuf, bufWidth, bufHeight,
    GDT_UInt16, bandNum, nullptr, bandNum*depth, bufWidth*bandNum*depth, depth);
//寫入
dst->RasterIO(GF_Write, 0, 0, bufWidth, bufHeight, imgBuf, bufWidth, bufHeight,
    GDT_UInt16, bandNum, nullptr, bandNum*depth, bufWidth*bandNum*depth, depth);
//釋放
delete[] imgBuf;
imgBuf = nullptr;

可以發現，除了要更改buf的容量和RasterIO()的第九個參數GDT_UInt16，其余什麼都不需要更改。注意創建16位圖像時參數也需要更改成16位：

GDALDataset* dst = pDriver->Create(dstPath, bufWidth, bufHeight, bandNum, GDT_UInt16, ppszOptions);

3.3.讀取特定波段

某些情況下需要讀取特定波段，或者需要重組波段順序。例如VC中顯示圖像往往需要將buf按照BGR傳遞給BITMAP，再顯示BITMAP。這時只需要修改第11個參數就行了：

//波段索引
int panBandMap[3] = { 3,2,1 };
//申請buf
size_t imgBufNum = (size_t) bufWidth * bufHeight * bandNum * depth;
GByte *imgBuf = new GByte[imgBufNum];   
//讀取
img->RasterIO(GF_Read, 0, 0, bufWidth, bufHeight, imgBuf, bufWidth, bufHeight,
    GDT_Byte, bandNum, panBandMap, bandNum*depth, bufWidth*bandNum*depth, depth);
//寫入
dst->RasterIO(GF_Write, 0, 0, bufWidth, bufHeight, imgBuf, bufWidth, bufHeight,
    GDT_Byte, bandNum, nullptr, bandNum*depth, bufWidth*bandNum*depth, depth);
//釋放
delete[] imgBuf;
imgBuf = nullptr; 

這時得到的dst.tif為：

3.4.左下角起點讀寫

默認情況RasterIO()是以左上角起點讀寫的，不過也是可以以左下角為起點讀寫，只需要重新設置排布buf的位置。這裡讀寫lena圖像上同一塊位置：

//申請buf
size_t imgBufNum = (size_t) bufWidth * bufHeight * bandNum * depth;
size_t imgBufOffset = (size_t) bufWidth * (bufHeight-1) * bandNum * depth;
GByte *imgBuf = new GByte[imgBufNum];
//讀取
img->RasterIO(GF_Read, 0, 0, bufWidth, bufHeight, imgBuf + imgBufOffset, bufWidth, bufHeight,
    GDT_Byte, bandNum, nullptr, bandNum*depth, -bufWidth*bandNum*depth, depth);
//寫入
dst->RasterIO(GF_Write, 0, 0, bufWidth, bufHeight, imgBuf + imgBufOffset, bufWidth, bufHeight,
    GDT_Byte, bandNum, nullptr, bandNum*depth, -bufWidth*bandNum*depth, depth);
//釋放
delete[] imgBuf;
imgBuf = nullptr; 

注意這裡Y方向起點位置，也就是第三個參數仍然要用左上角起算，但是buf已經是左下角起點了。

3.5.重采樣讀寫

RasterIO()另外一個用法是可以自動縮放，重采樣讀寫影像，例如這裡將512X512大小的lena圖像重采樣成256X256大小：

//申請buf
size_t imgBufNum = (size_t) bufWidth * bufHeight * bandNum * depth;
size_t imgBufOffset = (size_t) bufWidth * (bufHeight-1) * bandNum * depth;
GByte *imgBuf = new GByte[imgBufNum];   
//讀取
img->RasterIO(GF_Read, 0, 0, imgWidth, imgHeight, imgBuf + imgBufOffset, bufWidth, bufHeight,
    GDT_Byte, bandNum, nullptr, bandNum*depth, -bufWidth*bandNum*depth, depth);
//寫入
dst->RasterIO(GF_Write, 0, 0, bufWidth, bufHeight, imgBuf + imgBufOffset, bufWidth, bufHeight,
    GDT_Byte, bandNum, nullptr, bandNum*depth, -bufWidth*bandNum*depth, depth);
//釋放
delete[] imgBuf;
imgBuf = nullptr; 

可以看到重采樣讀寫只需要修改參數4，參數5就行了。查閱網上資料得知，RasterIO()重采樣方式默認是最臨近的方法，只有建立金字塔時可以設置重采樣方式，但也僅限於縮小。最後得到的dst.tif結果：

GDAL功能非常豐富，本文僅僅做了一點關於圖像讀寫的總結，自認為算的上“簡明”了。當然也希望大家批評指正。

OpenGL 渲染篇 http://www.linuxidc.com/Linux/2011-10/45756.htm

Ubuntu 13.04 安裝 OpenGL http://www.linuxidc.com/Linux/2013-05/84815.htm

OpenGL三維球體數據生成與繪制【附源碼】 http://www.linuxidc.com/Linux/2013-04/83235.htm

Ubuntu下OpenGL編程基礎解析 http://www.linuxidc.com/Linux/2013-03/81675.htm

如何在Ubuntu使用eclipse for c++配置OpenGL http://www.linuxidc.com/Linux/2012-11/74191.htm

《OpenGL超級寶典》學習筆記 http://www.linuxidc.com/Linux/2013-10/91414.htm