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Qt + GDAL遥感图像基本浏览功能实现

2014-07-16 10:32 288 查看

文中VS2010工程代码下载，使用需要自行配置Qt和GDAL路径。
近期写了一个高光谱图像光谱曲线匹配的算法，想封装到软件当中方便观察效果，也便于做后期算法改进和实际应用，并且以后的算法可以直接集成上来。于是打算自己写一个基本的框架实现图像浏览的一些基本功能。在网上各种找，利用GDAL进行遥感图像显示的代码很多，但不是有问题就是写的不太清楚，不够简洁，并且大多基于MFC。经过几天的奋战，成功实现了利用Qt框架进行遥感图像显示的基本功能，于是分享出来，对自己是总结，并且希望对别人有所帮助。
开发环境：VS2010，
Qt4.8.4，GDAL 1.10。
说明：这里并没有Qt和GDAL，以及C++的一些基本的东西，这里只关注功能的实现做说明。如果对于Qt和GDAL有问题的，请参见其他资料。并不高深，高手绕道！
重要说明：Qt发音叫做“Q特”，不是“Q替”，不要再读错了，官网有专门说明的！不要搞半天还说我发音有问题！！！还有要写成Qt，不是QT，QT是QuickTime，不要混淆了。

OK，先说说程序的功能：

能够打开图像，并读取图像元数据信息；
能够实现图像的正确显示，包括灰度图和RGB真彩色图的显示；
支持图像的缩放，漫游；

功能非常简单基础，但是这当中很多细节是需要认真参透的。下面开始逐一进行讲解。(PS：UI的设计就不讲了。)

1.程序简单设计
其实这个程序的设计相对简单，除了显示图像的控件需要自定义，其他的都可以直接在Qt Designer里面拖放就行了。那就来说说图像显示控件吧。先看头文件：

//***********************************************************************
//Assembly         : ImgTest
//Author           : Jacory
//Created          : 07-10-2014
//
// LastModified By : Jacory
// LastModified On : 07-10-2014
//***********************************************************************
//<copyright file="MapCanvas.h" company="">
//     Copyright (c) . All rights reserved.
//</copyright>
//<summary>图像显示窗口类，负责图像的读取和显示等功能。</summary>
//***********************************************************************
#ifndefMAPCANVAS_H
#defineMAPCANVAS_H
 
#include<QtGui/QGraphicsView>
#include<QStandardItemModel>
#include<gdal_priv.h>
 
 
///<summary>
/// ClassMapCanvas.
///</summary>
classMapCanvas : public QGraphicsView
{
    Q_OBJECT
   
public:
    MapCanvas( QWidget *parent = 0 );
    ~MapCanvas();
    void ReadImg( const QString imgPath );
    void CloseCurrentImg();
    /// <summary>
    /// 返回图像元数据信息模型.
    /// </summary>
    ///<returns>图像元数据信息模型.</returns>
    QStandardItemModel* ImgMetaModel()
    {
        return imgMetaModel;
    };
    /// <summary>
    /// 设置图像元数据信息模型
    /// </summary>
    /// <paramname="model">图像元数据信息模型.</param>
    void SetMetaModel( QStandardItemModel*model )
    {
        this->imgMetaModel = model;
    };
    /// <summary>
    /// 返回文件列表数据模型
    /// </summary>
    ///<returns>文件列表数据模型.</returns>
    QStandardItemModel* FileListModel()
    {
        return fileListModel;
    };
    /// <summary>
    /// 设置fileListModel图像文件列表数据模型
    /// </summary>
    /// <paramname="model">文件列表数据模型.</param>
    void SetFileListModel( QStandardItemModel*model )
    {
        this->fileListModel = model;
    };
   
    QSize sizeHint() const;
   
publicslots:
    /// <summary>
    /// 放大图像
    /// </summary>
    void ZoomIn()
    {
        ScaleImg( 1.2 );
    };
    /// <summary>
    /// 缩小图像
    /// </summary>
    void ZoomOut()
    {
        ScaleImg( 0.8 );
    };
   
protected:
    void wheelEvent( QWheelEvent *event );
    void mousePressEvent( QMouseEvent *event );
    void mouseMoveEvent( QMouseEvent *event );
    void mouseReleaseEvent( QMouseEvent *event);
   
private:
    void ShowBand( GDALRasterBand* band );
    void ShowImg( QList<GDALRasterBand*>*imgBand );
    void ShowImgInfor( const QString filename);
    void ShowFileList( const QString filename);
    unsigned char* ImgSketch( float* buffer ,GDALRasterBand* currentBand, int size, double noValue );
    /// <summary>
    /// 图像缩放
    /// </summary>
    /// <paramname="factor">缩放因子</param>
    void ScaleImg( double factor )
    {
        m_scaleFactor *= factor;
        QMatrix matrix;
        matrix.scale( m_scaleFactor,m_scaleFactor );
        this->setMatrix( matrix );
    };
   
    /// <summary>
    /// 图像元数据模型
    /// </summary>
    QStandardItemModel *imgMetaModel;
    /// <summary>
    /// 图像数据集
    /// </summary>
    GDALDataset *poDataset;
   
    /// <summary>
    /// 文件列表数据模型
    /// </summary>
    QStandardItemModel *fileListModel;
   
    /// <summary>
    /// 缩放系数
    /// </summary>
    float m_scaleFactor;
   
    /// <summary>
    /// 判断是否显示RGB彩色图像
    /// </summary>
    bool m_showColor;
   
    /// <summary>
    /// 上一个鼠标事件触发时鼠标的位置
    /// </summary>
    QPoint lastEventCursorPos;
};
 
#endif //MAPCANVAS_H

mapView类集成自QGraphicsView类。代码里面对于成员变量和inline函数我已经写了非常详细的注释了，这里再说明一下几个函数的功能。void
ReadImg( const QStringimgPath )是读图函数，通过UI来调用，它并不直接读取图像，而是将相应的参数传递给ShowBand、ShowImg、ShowImgInfor、ShowFileList来分别实现各自相应的功能。void
ShowBand( GDALRasterBand*band )函数是显示单个波段图像，当文件中的波段数不为3个时，没法组成RGB显示，默认就显示单个波段图像，事实上它只是把单个波段加入3次到QList<GDALRasterBand*>，然后把这个波段列表传递给ShowImg进行显示。而void
ShowImg( QList<GDALRasterBand*>*imgBand )是显示图像的核心函数，它的内部通过判断m_showColor的真假来决定将要显示的图像的组织方式，并通过unsigned
char* ImgSketch(float* buffer , GDALRasterBand* currentBand, int size, double noValue )函数对图像波段进行拉伸，详细说明放在后面，这里只要知道是什么用就行了。void ShowImgInfor(
constQString filename )、 void ShowFileList( const QString filename )这两个函数，分别是为了读取并显示图像文件的元数据信息和文件结构树，分别位于主界面的两侧。void
CloseCurrentImg()这个函数很简单，就是关闭当前图像。void wheelEvent( QWheelEvent*event )、void
mousePressEvent(QMouseEvent *event )、void mouseMoveEvent(QMouseEvent *event )、void
mouseReleaseEvent(QMouseEvent *event )这4个函数都是重写的鼠标事件，具体后面再讨论。
看完了头文件，已经基本知道这个MapView是一个什么样的对象了，事实上所有与图像显示有关的操作都属于这个类的职责，自然功能函数也就应该写在这个类里。下面我们根据需求来逐步实现这些功能函数。

2.打开图像并读取图像元数据信息；
这一步先不显示图像，只要求能够正确打开图像并读取出图像的基本信息即可。主要的函数就是ShowImgInfor和ShowFileList这两个函数，来看代码：

///<summary>
///显示图像基本信息
///</summary>
///<param name="filename">文件名</param>
voidMapCanvas::ShowImgInfor( const QString filename )
{
    if ( filename == "" || poDataset== NULL )
    {
        return;
    }
    int row = 0; // 用来记录数据模型的行号
   
    // 图像的格式信息
    imgMetaModel->setItem( row, 0, newQStandardItem( tr( "Description" ) ) );
    imgMetaModel->setItem( row++, 1, newQStandardItem( poDataset->GetDriver()->GetDescription() ) );
    imgMetaModel->setItem( row, 0, newQStandardItem( tr( "Meta Infor" ) ) );
    imgMetaModel->setItem( row++, 1, newQStandardItem( poDataset->GetDriver()->GetMetadataItem( GDAL_DMD_LONGNAME) ) ) ;
    imgMetaModel->setItem( row, 0, newQStandardItem( tr( "Data Type" ) ) );
    imgMetaModel->setItem( row++, 1, newQStandardItem( GDALGetDataTypeName( ( poDataset->GetRasterBand( 1)->GetRasterDataType() ) ) ) );
   
    // 图像的大小和波段个数
    imgMetaModel->setItem( row, 0, newQStandardItem( tr( "X Size" ) ) );
    imgMetaModel->setItem( row++, 1, newQStandardItem( QString::number( poDataset->GetRasterXSize() ) ) );
    imgMetaModel->setItem( row, 0, newQStandardItem( tr( "Y Size" ) ) );
    imgMetaModel->setItem( row++, 1, newQStandardItem( QString::number( poDataset->GetRasterYSize() ) ) );
    imgMetaModel->setItem( row, 0, newQStandardItem( tr( "Band Count" ) ) );
    imgMetaModel->setItem( row++, 1, newQStandardItem( QString::number( poDataset->GetRasterCount() ) ) );
   
    // 图像的投影信息
    imgMetaModel->setItem( row, 0, newQStandardItem( tr( "Projection" ) ) );
    imgMetaModel->setItem( row++, 1, newQStandardItem( poDataset->GetProjectionRef() ) );
   
    // 图像的坐标和分辨率信息
    double adfGeoTransform[6];
    QString origin = "";
    QString pixelSize = "";
    if( poDataset->GetGeoTransform(adfGeoTransform ) == CE_None )
    {
        origin = QString::number(adfGeoTransform[0] ) + ", " + QString::number( adfGeoTransform[3] );
        pixelSize = QString::number(adfGeoTransform[1] ) + ", " + QString::number( adfGeoTransform[5] );
    }
    imgMetaModel->setItem( row, 0, newQStandardItem( tr( "Origin" ) ) );
    imgMetaModel->setItem( row++, 1, newQStandardItem( origin ) );
    imgMetaModel->setItem( row, 0, newQStandardItem( tr( "Pixel Size" ) ) );
    imgMetaModel->setItem( row++, 1, newQStandardItem( pixelSize ) );
}
 
///<summary>
///显示文件结构树
///</summary>
///<param name="filename">文件名</param>
voidMapCanvas::ShowFileList( const QString filename )
{
    if ( filename == "" || poDataset== NULL )
    {
        return;
    }
    QFileInfo fileInfo( filename );
    QStandardItem *rootItem = newQStandardItem( fileInfo.fileName() );
    for ( int i = 0; i <poDataset->GetRasterCount(); i++ )
    {
        QStandardItem *childItem = newQStandardItem( tr( "Band %1" ).arg( i + 1 ) );
        rootItem->setChild( i, childItem );
    }
    fileListModel->setItem( 0, rootItem );
}

其实很简单，就是用了Qt的Model-View模型，显示的控件分别是QTableView和QTreeView，数据模型分别是这里的imgMetaModel和fileListModel，只用将模型适当的初始化并绑定到显示控件上就行了。以上初始化比较简单，这里就不啰嗦了，都是一些基本的GDAL数据模型和Qt的东西。

3.实现图像的显示功能
这一步就是核心了，我打算通过函数调用的顺序来逐步讲解这里牵涉到的功能函数。首先是UI选择文件后，将文件路径传递给ReadImg函数进行文件读取，那我们先来看看ReadImg函数的实现。

///<summary>
/// 读取图像文件
///</summary>
///<param name="imgPath">图像文件</param>
voidMapCanvas::ReadImg( const QString imgPath )
{
    GDALAllRegister();
    CPLSetConfigOption("GDAL_FILENAME_IS_UTF8", "NO" );
    poDataset = ( GDALDataset* )GDALOpen(imgPath.toStdString().c_str(), GA_ReadOnly );
    if ( poDataset == NULL )
    {
        QMessageBox::critical( this, tr("Error!" ), tr( "Can not open file %1" ).arg( imgPath ) );
        return;
    }
    ShowFileList( imgPath );
    ShowImgInfor( imgPath );
    // 如果图像文件并非三个波段，则默认只显示第一波段灰度图像
    if ( poDataset->GetRasterCount() != 3 )
    {
        m_showColor = false;
        ShowBand( poDataset->GetRasterBand(1 ) );
    }
    // 如果图像正好三个波段，则默认以RGB的顺序显示彩色图
    else
    {
        m_showColor = true;
        QList<GDALRasterBand*> bandList;
        bandList.append(poDataset->GetRasterBand( 1 ) );
        bandList.append(poDataset->GetRasterBand( 2 ) );
        bandList.append(poDataset->GetRasterBand( 3 ) );
        ShowImg( &bandList );
    }
    GDALClose( poDataset );
}

逻辑很清晰，调用ShowFileList和ShowImgInfor初始化两个model以供相应的显示View控件来显示。再判断如果图像文件波段数不为3，则默认显示第一波段灰度图像，否则显示彩色图。
再来看ShowBand函数：

///<summary>
///显示单波段图像
///</summary>
///<param name="band">图像波段</param>
voidMapCanvas::ShowBand( GDALRasterBand* band )
{
    if ( band == NULL )
    {
        return;
    }
   
    QList<GDALRasterBand*> myBand;
    myBand.append( band );
    myBand.append( band );
    myBand.append( band );
   
    ShowImg( &myBand );
   
}

可以看到，它只是把单个波段用列表的方式存储了三次，传递给ShowImg来进行显示。那直接看ShowImg吧。

///<summary>
/// 显示图像
///</summary>
///<param name="imgBand">图像波段</param>
voidMapCanvas::ShowImg( QList<GDALRasterBand*> *imgBand )
{
    if ( imgBand->size() != 3 )
    {
        return;
    }
   
    int imgWidth = imgBand->at( 0)->GetXSize();
    int imgHeight = imgBand->at( 0)->GetYSize();
   
    m_scaleFactor = this->height() * 1.0 /imgHeight;
   
    int iScaleWidth = ( int )( imgWidth *m_scaleFactor - 1 );
    int iScaleHeight = ( int )( imgHeight *m_scaleFactor - 1 );
   
    GDALDataType dataType = imgBand->at( 0)->GetRasterDataType();
   
    // 首先分别读取RGB三个波段
    float* rBand = new float[iScaleWidth *iScaleHeight];
    float* gBand = new float[iScaleWidth *iScaleHeight];
    float* bBand = new float[iScaleWidth *iScaleHeight];
   
    unsigned char *rBandUC, *gBandUC, *bBandUC;
   
    // 根据是否显示彩色图像，判断RGB三个波段的组成方式，并分别读取
    if ( m_showColor == true )
    {
        imgBand->at( 0 )->RasterIO(GF_Read, 0, 0, imgWidth, imgHeight, rBand , iScaleWidth, iScaleHeight,GDT_Float32, 0, 0 );
        imgBand->at( 1 )->RasterIO(GF_Read, 0, 0, imgWidth, imgHeight, gBand, iScaleWidth, iScaleHeight,GDT_Float32, 0, 0 );
        imgBand->at( 2 )->RasterIO(GF_Read, 0, 0, imgWidth, imgHeight, bBand, iScaleWidth, iScaleHeight,GDT_Float32, 0, 0 );
       
        // 分别拉伸每个波段并将Float转换为unsigned char
        rBandUC = ImgSketch( rBand,imgBand->at( 0 ), iScaleWidth * iScaleHeight, imgBand->at( 0)->GetNoDataValue() );
        gBandUC = ImgSketch( gBand,imgBand->at( 1 ), iScaleWidth * iScaleHeight, imgBand->at( 1)->GetNoDataValue() );
        bBandUC = ImgSketch( bBand,imgBand->at( 2 ), iScaleWidth * iScaleHeight, imgBand->at( 2)->GetNoDataValue() );
    }
    else
    {
        imgBand->at( 0 )->RasterIO(GF_Read, 0, 0, imgWidth, imgHeight, rBand , iScaleWidth, iScaleHeight,GDT_Float32, 0, 0 );
       
        rBandUC = ImgSketch( rBand,imgBand->at( 0 ), iScaleWidth * iScaleHeight, imgBand->at( 0)->GetNoDataValue() );
        gBandUC = rBandUC;
        bBandUC = rBandUC;
    }
   
    // 将三个波段组合起来
    int bytePerLine = ( iScaleWidth * 24 + 31 )/ 8;
    unsigned char* allBandUC = new unsignedchar[bytePerLine * iScaleHeight * 3];
    for( int h = 0; h < iScaleHeight; h++ )
    {
        for( int w = 0; w < iScaleWidth; w++)
        {
            allBandUC[h * bytePerLine + w * 3 +0] = rBandUC[h * iScaleWidth + w];
            allBandUC[h * bytePerLine + w * 3 +1] = gBandUC[h * iScaleWidth + w];
            allBandUC[h * bytePerLine + w * 3 +2] = bBandUC[h * iScaleWidth + w];
        }
    }
   
    // 构造图像并显示
    QGraphicsPixmapItem *imgItem = newQGraphicsPixmapItem(  QPixmap::fromImage(QImage( allBandUC, iScaleWidth, iScaleHeight, bytePerLine,QImage::Format_RGB888  ) ) );
    QGraphicsScene *myScene = newQGraphicsScene();
    myScene->addItem( imgItem );
    this->setScene( myScene );
}

这个函数的核心在于构造QGraphicsPixmapItem，也就是这里的imgItem这个对象，之前的代码都是为了正确构造这个对象而做的工作。这里的imgWidth和imgHeight分别是图像文件的宽和高，而iScaleWidth和iScaleHeight是缩放后的宽和高，缩放的条件正是显示窗口的大小。读取图像时，采用分别读取RGB三个波段，最后再组合起来的方式，读取波段都是采用RasterIO函数，采用float的数组来进行读取避免一些格式问题带来的精度截断，读取之后，通过ImgSketch函数进行图像拉伸，把图像值拉伸到0~255灰度级。

///<summary>
/// 图像线性拉伸
///</summary>
///<param name="buffer">图像缓存</param>
///<param name="currentBand">当前波段</param>
///<param name="size">The size.</param>
///<param name="noValue">图像中的异常值</param>
///<returns>经过拉伸的8位图像缓存</returns>
unsignedchar* MapCanvas::ImgSketch( float* buffer , GDALRasterBand* currentBand, intbandSize, double noValue )
{
    unsigned char* resBuffer = new unsignedchar[bandSize];
    double max, min;
    double minmax[2];
 
    currentBand->ComputeRasterMinMax( 1,minmax );
    min = minmax[0];
    max = minmax[1];
    if( min <= noValue && noValue<= max )
    {
        min = 0;
    }
    for ( int i = 0; i < bandSize; i++ )
    {
        if ( buffer[i] > max )
        {
            resBuffer[i] = 255;
        }
        else if ( buffer[i] <= max&& buffer[i] >= min )
        {
            resBuffer[i] =static_cast<uchar>( 255 - 255 * ( max - buffer[i] ) / ( max - min ) );
        }
        else
        {
            resBuffer[i] = 0;
        }
    }
   
    return resBuffer;
}

这里的转换核心为
resBuffer[i] = static_cast<uchar>( 255 - 255 * ( max -buffer[i] ) / ( max - min ) );
转换公式也可以变为((buffer[i]-min)/(max-min))*255，是一样的，当然还有其他的拉伸方法，可以自行使用。
拉伸之后组合波段，需要用到int bytePerLine = (iScaleWidth * 24 + 31 ) / 8;这句，因为要显示的图像为8位的，需要把图像值变换为unsigned
char型，这个工作在imgSketch里面已经做了，但是由于要将3个波段组织正确，还需要字节对齐，也就是这里的bytePerLine，这个是byte型表示的这个图像的宽度，当然是包含了RGB三个波段。然后就是将每个波段的值一一对齐放入allBandUC这个数组中，最后根据这个组合后的数组构QImage，QPixmap以及QGraphicsPixmapItem，最后把这个Item加入到scene里面用MapView显示就行了。需要注意的是，这个过程看似简单，但里面有很多细节的地方需要认真对待，仔细思考，不然很容易得不到正确的结果。

4.实现图像的漫游功能
这一部分我在网上看了很多代码，大部分人都是从底层原理开始又来写一遍，但其实对于漫游的操作其实Qt在后台已经支持的非常好了，我们的MapView继承自QGraphicsView，这个父类已经把很多操作封装到位了，我们只要合理组织就好了，没有必要再去写一遍。那就很简单了，来分别看看实现代码吧。

///<summary>
///鼠标滚轮事件，实现图像缩放
///</summary>
///<param name="event">滚轮事件</param>
voidMapCanvas::wheelEvent( QWheelEvent *event )
{
    // 滚轮向上滑动，放大图像
    if ( event->delta() > 0 )
    {
        ZoomIn();
    }
    // 滚轮向下滑动，缩小图像
    if ( event->delta() < 0 )
    {
        ZoomOut();
    }
}
 
///<summary>
///鼠标按键按下事件
///</summary>
///<param name="event">鼠标事件.</param>
voidMapCanvas::mousePressEvent( QMouseEvent *event )
{
    // 滚轮键按下，平移图像
    if ( event->button() == Qt::MidButton )
    {
        this->setDragMode(QGraphicsView::ScrollHandDrag );
        this->setInteractive( false );
        lastEventCursorPos = event->pos();
    }
}
 
///<summary>
/// 鼠标移动事件
///</summary>
///<param name="event">鼠标事件</param>
voidMapCanvas::mouseMoveEvent( QMouseEvent *event )
{
    if ( this->dragMode() ==QGraphicsView::ScrollHandDrag )
    {
        QPoint delta = ( event->pos() -lastEventCursorPos ) / 10;
       this->horizontalScrollBar()->setValue(this->horizontalScrollBar()->value() + ( isRightToLeft() ? delta.x() :-delta.x() ) );
       this->verticalScrollBar()->setValue(this->verticalScrollBar()->value() - delta.y() );
        this->viewport()->setCursor(Qt::ClosedHandCursor );
    }
   
}
 
///<summary>
///鼠标按键释放事件
///</summary>
///<param name="event">鼠标事件</param>
voidMapCanvas::mouseReleaseEvent( QMouseEvent *event )
{
    if ( event->button() == Qt::MidButton )
    {
        this->setDragMode(QGraphicsView::NoDrag );
    }
}

重写鼠标事件，这里需要说明的是，漫游的操作Qt采用鼠标左键按下并移动来实现视图平移，但是我这里强制定义为了鼠标中键按下，所以还比较麻烦相对来说，如果你只想用默认的漫游操作，直接把this->setDragMode(QGraphicsView::NoDrag
);这句加入到你的构造函数中就行了，非常简单。事实上我这个平移函数有问题，我后面再解释。这里我们先关注放大缩小功能，这部分代码我是通过inline的方式添加到头文件中的。

///<summary>
    /// 放大图像
    /// </summary>
    void ZoomIn()
    {
        ScaleImg( 1.2 );
    };
    /// <summary>
    /// 缩小图像
    /// </summary>
    void ZoomOut()
    {
        ScaleImg( 0.8 );
    };
 
///<summary>
    /// 图像缩放
    /// </summary>
    /// <paramname="factor">缩放因子</param>
    void ScaleImg( double factor )
    {
        m_scaleFactor *= factor;
        QMatrix matrix;
        matrix.scale( m_scaleFactor,m_scaleFactor );
        this->setMatrix( matrix );
    };

图像缩放也非常简单，让你的QGraphicsView去处理细节，不要自己又去从底层计算然后写一大堆代码，还不一定就比Qt默认的方式效率高。
做到这里基本就搞定了，我刚刚说的平移函数那里，实际上我在mouseMoveEvent里采用计算当前坐标点和事件发生的坐标点差值的方式，然后去设置水平和竖直滑动条的值来实现平移

QPointdelta = ( event->pos() - lastEventCursorPos ) / 10;
       this->horizontalScrollBar()->setValue(this->horizontalScrollBar()->value() + ( isRightToLeft() ? delta.x() :-delta.x() ) );
       this->verticalScrollBar()->setValue(this->verticalScrollBar()->value() - delta.y() );

我这样写后，我的平移实际上并不是非常流畅，而是有点像浏览网页时按住鼠标中键往下浏览的效果，但实际上很多GIS和遥感软件的平移方式都不是这样的。这里应该是我对Qt还有些不熟悉，也希望大家知道的话告诉我一下，我认为Qt应该是支持的。
好了，差不多了，其他的功能我也还在完善，先写到这里吧，希望对大家有所帮助。最后还是把MapView的实现文件整体粘上来。VS2010的工程文件我放到CSDN的资源里面大家可以下载。

#include"MapCanvas.h"
#include<QtGui/QMessageBox>
#include<QtCore/QFileInfo>
#include<QtGui/QImage>
#include<QtGui/QPixmap>
#include<QtGui/QGraphicsPixmapItem>
#include<QtGui/QMatrix>
#include<QtGui/QWheelEvent>
#include<QtGui/QScrollBar>
 
MapCanvas::MapCanvas(QWidget *parent /*= 0 */ )
    : QGraphicsView( parent )
{
    poDataset = NULL;
    m_scaleFactor = 1.0;
    m_showColor = true;
    imgMetaModel = new QStandardItemModel;
    imgMetaModel->setColumnCount( 2 );
    fileListModel = new QStandardItemModel;
    QSizePolicy policy( QSizePolicy::Preferred,QSizePolicy::Preferred );
    this->setSizePolicy( policy );
}
 
///<summary>
///Finalizes an instance of the <see cref="MapCanvas" /> class.
///</summary>
MapCanvas::~MapCanvas()
{
 
}
 
///<summary>
/// 读取图像文件
///</summary>
///<param name="imgPath">图像文件</param>
voidMapCanvas::ReadImg( const QString imgPath )
{
    GDALAllRegister();
    CPLSetConfigOption("GDAL_FILENAME_IS_UTF8", "NO" );
    poDataset = ( GDALDataset* )GDALOpen(imgPath.toStdString().c_str(), GA_ReadOnly );
    if ( poDataset == NULL )
    {
        QMessageBox::critical( this, tr("Error!" ), tr( "Can not open file %1" ).arg( imgPath ) );
        return;
    }
    ShowFileList( imgPath );
    ShowImgInfor( imgPath );
    // 如果图像文件并非三个波段，则默认只显示第一波段灰度图像
    if ( poDataset->GetRasterCount() != 3 )
    {
        m_showColor = false;
        ShowBand( poDataset->GetRasterBand(1 ) );
    }
    // 如果图像正好三个波段，则默认以RGB的顺序显示彩色图
    else
    {
        m_showColor = true;
        QList<GDALRasterBand*> bandList;
        bandList.append(poDataset->GetRasterBand( 1 ) );
        bandList.append(poDataset->GetRasterBand( 2 ) );
        bandList.append(poDataset->GetRasterBand( 3 ) );
        ShowImg( &bandList );
    }
    GDALClose( poDataset );
}
 
///<summary>
///关闭当前图像文件
///</summary>
voidMapCanvas::CloseCurrentImg()
{
    poDataset = NULL;
    imgMetaModel->clear();
    fileListModel->clear();
}
 
///<summary>
///显示单波段图像
///</summary>
///<param name="band">图像波段</param>
voidMapCanvas::ShowBand( GDALRasterBand* band )
{
    if ( band == NULL )
    {
        return;
    }
   
    QList<GDALRasterBand*> myBand;
    myBand.append( band );
    myBand.append( band );
    myBand.append( band );
   
    ShowImg( &myBand );
   
}
 
///<summary>
/// 显示图像
///</summary>
///<param name="imgBand">图像波段</param>
voidMapCanvas::ShowImg( QList<GDALRasterBand*> *imgBand )
{
    if ( imgBand->size() != 3 )
    {
        return;
    }
   
    int imgWidth = imgBand->at( 0)->GetXSize();
    int imgHeight = imgBand->at( 0)->GetYSize();
   
    m_scaleFactor = this->height() * 1.0 /imgHeight;
   
    int iScaleWidth = ( int )( imgWidth *m_scaleFactor - 1 );
    int iScaleHeight = ( int )( imgHeight *m_scaleFactor - 1 );
   
    GDALDataType dataType = imgBand->at( 0)->GetRasterDataType();
   
    // 首先分别读取RGB三个波段
    float* rBand = new float[iScaleWidth *iScaleHeight];
    float* gBand = new float[iScaleWidth *iScaleHeight];
    float* bBand = new float[iScaleWidth *iScaleHeight];
   
    unsigned char *rBandUC, *gBandUC, *bBandUC;
   
    // 根据是否显示彩色图像，判断RGB三个波段的组成方式，并分别读取
    if ( m_showColor == true )
    {
        imgBand->at( 0 )->RasterIO(GF_Read, 0, 0, imgWidth, imgHeight, rBand , iScaleWidth, iScaleHeight,GDT_Float32, 0, 0 );
        imgBand->at( 1 )->RasterIO(GF_Read, 0, 0, imgWidth, imgHeight, gBand, iScaleWidth, iScaleHeight,GDT_Float32, 0, 0 );
        imgBand->at( 2 )->RasterIO(GF_Read, 0, 0, imgWidth, imgHeight, bBand, iScaleWidth, iScaleHeight,GDT_Float32, 0, 0 );
       
        // 分别拉伸每个波段并将Float转换为unsigned char
        rBandUC = ImgSketch( rBand,imgBand->at( 0 ), iScaleWidth * iScaleHeight, imgBand->at( 0)->GetNoDataValue() );
        gBandUC = ImgSketch( gBand,imgBand->at( 1 ), iScaleWidth * iScaleHeight, imgBand->at( 1)->GetNoDataValue() );
        bBandUC = ImgSketch( bBand,imgBand->at( 2 ), iScaleWidth * iScaleHeight, imgBand->at( 2)->GetNoDataValue() );
    }
    else
    {
        imgBand->at( 0 )->RasterIO(GF_Read, 0, 0, imgWidth, imgHeight, rBand , iScaleWidth, iScaleHeight,GDT_Float32, 0, 0 );
       
        rBandUC = ImgSketch( rBand,imgBand->at( 0 ), iScaleWidth * iScaleHeight, imgBand->at( 0)->GetNoDataValue() );
        gBandUC = rBandUC;
        bBandUC = rBandUC;
    }
   
    // 将三个波段组合起来
    int bytePerLine = ( iScaleWidth * 24 + 31 )/ 8;
    unsigned char* allBandUC = new unsignedchar[bytePerLine * iScaleHeight * 3];
    for( int h = 0; h < iScaleHeight; h++ )
    {
        for( int w = 0; w < iScaleWidth; w++)
        {
            allBandUC[h * bytePerLine + w * 3 +0] = rBandUC[h * iScaleWidth + w];
            allBandUC[h * bytePerLine + w * 3 +1] = gBandUC[h * iScaleWidth + w];
            allBandUC[h * bytePerLine + w * 3 +2] = bBandUC[h * iScaleWidth + w];
        }
    }
   
    // 构造图像并显示
    QGraphicsPixmapItem *imgItem = newQGraphicsPixmapItem(  QPixmap::fromImage(QImage( allBandUC, iScaleWidth, iScaleHeight, bytePerLine,QImage::Format_RGB888  ) ) );
    QGraphicsScene *myScene = newQGraphicsScene();
    myScene->addItem( imgItem );
    this->setScene( myScene );
}
 
///<summary>
///显示图像基本信息
///</summary>
///<param name="filename">文件名</param>
voidMapCanvas::ShowImgInfor( const QString filename )
{
    if ( filename == "" || poDataset== NULL )
    {
        return;
    }
    int row = 0; // 用来记录数据模型的行号
   
    // 图像的格式信息
    imgMetaModel->setItem( row, 0, newQStandardItem( tr( "Description" ) ) );
    imgMetaModel->setItem( row++, 1, newQStandardItem( poDataset->GetDriver()->GetDescription() ) );
    imgMetaModel->setItem( row, 0, newQStandardItem( tr( "Meta Infor" ) ) );
    imgMetaModel->setItem( row++, 1, newQStandardItem( poDataset->GetDriver()->GetMetadataItem( GDAL_DMD_LONGNAME) ) ) ;
    imgMetaModel->setItem( row, 0, newQStandardItem( tr( "Data Type" ) ) );
    imgMetaModel->setItem( row++, 1, newQStandardItem( GDALGetDataTypeName( ( poDataset->GetRasterBand( 1)->GetRasterDataType() ) ) ) );
   
    // 图像的大小和波段个数
    imgMetaModel->setItem( row, 0, newQStandardItem( tr( "X Size" ) ) );
    imgMetaModel->setItem( row++, 1, newQStandardItem( QString::number( poDataset->GetRasterXSize() ) ) );
    imgMetaModel->setItem( row, 0, newQStandardItem( tr( "Y Size" ) ) );
    imgMetaModel->setItem( row++, 1, newQStandardItem( QString::number( poDataset->GetRasterYSize() ) ) );
    imgMetaModel->setItem( row, 0, newQStandardItem( tr( "Band Count" ) ) );
    imgMetaModel->setItem( row++, 1, newQStandardItem( QString::number( poDataset->GetRasterCount() ) ) );
   
    // 图像的投影信息
    imgMetaModel->setItem( row, 0, newQStandardItem( tr( "Projection" ) ) );
    imgMetaModel->setItem( row++, 1, newQStandardItem( poDataset->GetProjectionRef() ) );
   
    // 图像的坐标和分辨率信息
    double adfGeoTransform[6];
    QString origin = "";
    QString pixelSize = "";
    if( poDataset->GetGeoTransform(adfGeoTransform ) == CE_None )
    {
        origin = QString::number(adfGeoTransform[0] ) + ", " + QString::number( adfGeoTransform[3] );
        pixelSize = QString::number(adfGeoTransform[1] ) + ", " + QString::number( adfGeoTransform[5] );
    }
    imgMetaModel->setItem( row, 0, newQStandardItem( tr( "Origin" ) ) );
    imgMetaModel->setItem( row++, 1, newQStandardItem( origin ) );
    imgMetaModel->setItem( row, 0, newQStandardItem( tr( "Pixel Size" ) ) );
    imgMetaModel->setItem( row++, 1, newQStandardItem( pixelSize ) );
}
 
///<summary>
///显示文件结构树
///</summary>
///<param name="filename">文件名</param>
voidMapCanvas::ShowFileList( const QString filename )
{
    if ( filename == "" || poDataset== NULL )
    {
        return;
    }
    QFileInfo fileInfo( filename );
    QStandardItem *rootItem = newQStandardItem( fileInfo.fileName() );
    for ( int i = 0; i <poDataset->GetRasterCount(); i++ )
    {
        QStandardItem *childItem = newQStandardItem( tr( "Band %1" ).arg( i + 1 ) );
        rootItem->setChild( i, childItem );
    }
    fileListModel->setItem( 0, rootItem );
}
 
///<summary>
/// 图像线性拉伸
///</summary>
///<param name="buffer">图像缓存</param>
///<param name="currentBand">当前波段</param>
///<param name="size">The size.</param>
///<param name="noValue">图像中的异常值</param>
///<returns>经过拉伸的8位图像缓存</returns>
unsignedchar* MapCanvas::ImgSketch( float* buffer , GDALRasterBand* currentBand, intbandSize, double noValue )
{
    unsigned char* resBuffer = new unsignedchar[bandSize];
    double max, min;
    double minmax[2];
   
   
    currentBand->ComputeRasterMinMax( 1,minmax );
    min = minmax[0];
    max = minmax[1];
    if( min <= noValue && noValue<= max )
    {
        min = 0;
    }
    for ( int i = 0; i < bandSize; i++ )
    {
        if ( buffer[i] > max )
        {
            resBuffer[i] = 255;
        }
        else if ( buffer[i] <= max&& buffer[i] >= min )
        {
            resBuffer[i] =static_cast<uchar>( 255 - 255 * ( max - buffer[i] ) / ( max - min ) );
        }
        else
        {
            resBuffer[i] = 0;
        }
    }
   
    return resBuffer;
}
 
///<summary>
/// 控件大小
///</summary>
///<returns>QSize.</returns>
QSizeMapCanvas::sizeHint() const
{
    return QSize( 1024, 768 );
}
 
///<summary>
///鼠标滚轮事件，实现图像缩放
///</summary>
///<param name="event">滚轮事件</param>
voidMapCanvas::wheelEvent( QWheelEvent *event )
{
    // 滚轮向上滑动，放大图像
    if ( event->delta() > 0 )
    {
        ZoomIn();
    }
    // 滚轮向下滑动，缩小图像
    if ( event->delta() < 0 )
    {
        ZoomOut();
    }
}
 
///<summary>
///鼠标按键按下事件
///</summary>
///<param name="event">鼠标事件.</param>
voidMapCanvas::mousePressEvent( QMouseEvent *event )
{
    // 滚轮键按下，平移图像
    if ( event->button() == Qt::MidButton )
    {
        this->setDragMode(QGraphicsView::ScrollHandDrag );
        this->setInteractive( false );
        lastEventCursorPos = event->pos();
    }
}
 
///<summary>
/// 鼠标移动事件
///</summary>
///<param name="event">鼠标事件</param>
voidMapCanvas::mouseMoveEvent( QMouseEvent *event )
{
    if ( this->dragMode() ==QGraphicsView::ScrollHandDrag )
    {
        QPoint delta = ( event->pos() -lastEventCursorPos ) / 10;
       this->horizontalScrollBar()->setValue(this->horizontalScrollBar()->value() + ( isRightToLeft() ? delta.x() :-delta.x() ) );
       this->verticalScrollBar()->setValue(this->verticalScrollBar()->value() - delta.y() );
        this->viewport()->setCursor(Qt::ClosedHandCursor );
    }
   
}
 
///<summary>
///鼠标按键释放事件
///</summary>
///<param name="event">鼠标事件</param>
voidMapCanvas::mouseReleaseEvent( QMouseEvent *event )
{
    if ( event->button() == Qt::MidButton )
    {
        this->setDragMode(QGraphicsView::NoDrag );
    }
}

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