王 淼 ，熊顯名 ，滕惠忠 ，陶 治

(1.桂林電子科技大學(xué) 電子工程學(xué)院，廣西 桂林 541004；2.天津海洋測(cè)繪研究所,天津300061)

遙感圖像按一定比例尺客觀真實(shí)地記錄和反映地表物體的電磁輻射的強(qiáng)弱信息，是遙感探測(cè)所獲得的遙感信息資料的一種表現(xiàn)形式[1]。在遙感技術(shù)的研究中，對(duì)遙感圖像的分析與研究在地質(zhì)勘探、城市規(guī)劃、氣象科學(xué)、海洋利用和環(huán)境保護(hù)等方面都有十分重要的意義。隨著傳感器技術(shù)和計(jì)算機(jī)科學(xué)技術(shù)的快速發(fā)展，獲取的遙感圖像的地面分辨率越來(lái)越高，所包含的數(shù)據(jù)量越來(lái)越大，獲取的遙感圖像也越來(lái)越大[2]。如何快速顯示和瀏覽大的遙感圖像，獲得圖像中的細(xì)節(jié)信息就成為遙感圖像處理與分析的一個(gè)重要環(huán)節(jié)。交互式數(shù)據(jù)語(yǔ)言IDL(Interactive Data Language)是 Research Systems 公司(現(xiàn)為ITT Visual Information Solutions公司)推出的致力于科學(xué)數(shù)據(jù)的可視化和分析語(yǔ)言。它功能強(qiáng)大、簡(jiǎn)單易學(xué)、編程效率高，很少的幾行代碼就能實(shí)現(xiàn)其他語(yǔ)言很難實(shí)現(xiàn)的功能[3]。本文有效利用IDL語(yǔ)言強(qiáng)大的可視化、快速的數(shù)據(jù)處理能力及對(duì)象圖像法靈活方便的構(gòu)建圖形圖像等特點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)了遙感圖像的漫游和縮放功能，具有處理速度快、圖像移動(dòng)連續(xù)以及程序可移植性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)。

1 漫游技術(shù)介紹

遙感圖像經(jīng)常是大畫面圖像，而一般的圖像顯示窗口較小，因此圖像不能完整顯示在窗口中，給圖像編輯帶來(lái)困難[4]。

圖像漫游是在圖像顯示窗口中上下左右移動(dòng)，圖像的一側(cè)逐漸出現(xiàn)，另一側(cè)逐漸消失?？梢园颜膱D像定義為一個(gè)邏輯屏幕，而把顯示屏幕定義為一個(gè)物理屏幕，其關(guān)系如圖1所示。

可以看出，物理屏幕只是邏輯屏幕的一個(gè)子集，要瀏覽整個(gè)邏輯屏幕中的內(nèi)容，只需要移動(dòng)物理屏幕在邏輯屏幕中的起始位置即可，這就是漫游技術(shù)。在交互式系統(tǒng)中使用光標(biāo)控制物理屏幕起始位置[5]。

圖1 圖像和顯示屏幕關(guān)系圖

2 圖像的放大縮小技術(shù)概述

在圖像瀏覽過(guò)程中，對(duì)瀏覽區(qū)域進(jìn)行放大或者縮小是一種基本的操作。所謂圖像縮放是指改變圖像的分辨率?？s小圖像的主要目的是使得圖像符合顯示區(qū)域的大小并生成對(duì)應(yīng)圖像的縮略圖。放大圖像的主要目的是通過(guò)放大原圖像從而更清楚地看到圖像上的某些細(xì)節(jié)信息。尤其對(duì)高精度的大圖像來(lái)說(shuō)，一些細(xì)節(jié)信息必須要通過(guò)放大操作來(lái)觀察。圖像的這種處理手法在圖像顯示、傳輸(通信)、圖像分析、動(dòng)畫制作和電影合成等方面有著相當(dāng)廣的應(yīng)用。但是對(duì)圖像的縮放操作并不能獲得更多關(guān)于該圖像的信息，因此圖像的質(zhì)量將不可避免地受到影響。

本文利用IDL語(yǔ)言編寫的程序?qū)崿F(xiàn)了圖像的連續(xù)多級(jí)放大和連續(xù)多級(jí)縮小,每一級(jí)的放大和縮小系數(shù)可以根據(jù)用戶需要任意設(shè)定。

3 IDL的應(yīng)用

IDL作為語(yǔ)法簡(jiǎn)單地面向矩陣運(yùn)算的計(jì)算機(jī)語(yǔ)言，提供了與多種語(yǔ)言的標(biāo)準(zhǔn)接口工具和大量功能豐富的命令、函數(shù)和程序模塊，使得數(shù)據(jù)分析和可視化表達(dá)更加簡(jiǎn)潔、靈活。IDL已經(jīng)廣泛應(yīng)用在信息處理、空間科學(xué)、氣象、資源環(huán)境中數(shù)字圖像處理等領(lǐng)域[6]。

3.1 IDL的對(duì)象圖形法

IDL語(yǔ)言有兩套完全獨(dú)立的圖形體系：直接圖形法和對(duì)象圖形法[7]。直接圖形法是依靠當(dāng)前顯示設(shè)備快速顯示的圖形的可視化模式，創(chuàng)建在圖形設(shè)備上的內(nèi)容將不能再更改和重復(fù)利用,適用于命令行操作。對(duì)象圖形法不直接依賴于用戶使用的圖形設(shè)備，可以直接運(yùn)行于各種計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中，而且不需要進(jìn)行圖形設(shè)備的設(shè)置，同時(shí)還可以重復(fù)利用，因此更加適合開(kāi)發(fā)應(yīng)用程序。

IDL的對(duì)象圖形法可以形象地理解為 “壘積木”，構(gòu)建場(chǎng)景就是要將不同的“積木”按照一定的規(guī)則堆起來(lái)。本文利用IDL的對(duì)象圖形法建立了視圖對(duì)象和窗口對(duì)象等，將其按照層次關(guān)系“壘”起來(lái)，最后把最終的場(chǎng)景再在窗口對(duì)象中顯示。IDL對(duì)象圖形系統(tǒng)的組成結(jié)構(gòu)如圖2所示。

圖2 IDL對(duì)象圖形系統(tǒng)的組成結(jié)構(gòu)圖

3.2 IDL的鼠標(biāo)響應(yīng)事件

在用IDL語(yǔ)言編寫漫游和縮放功能的過(guò)程中用到了大量的發(fā)生在繪圖DRAW組件中的鼠標(biāo)響應(yīng)事件，因此在這里簡(jiǎn)單介紹一下。IDL的圖形窗口中，每發(fā)生一個(gè)動(dòng)作都會(huì)產(chǎn)生事件，每個(gè)事件都會(huì)返回一個(gè)事件結(jié)構(gòu)，所有的事件都是要靠這個(gè)結(jié)構(gòu)來(lái)處理的。

事件結(jié)構(gòu)是指組件的事件所包含的一組特定信息的集合。事件結(jié)構(gòu)包含了產(chǎn)生事件的相應(yīng)組件的相關(guān)信息。每個(gè)事件都產(chǎn)生于其自身的、特定的事件結(jié)構(gòu)中，然后被發(fā)送到事件處理模塊。

事件結(jié)構(gòu)與一般結(jié)構(gòu)的區(qū)別是事件結(jié)構(gòu)均有ID、Top和Handler 3個(gè)公共字段，這3個(gè)字段都是長(zhǎng)整型的變量。ID是事件過(guò)程中產(chǎn)生事件組件的唯一標(biāo)識(shí)；Top是層次結(jié)構(gòu)中最頂級(jí)base的標(biāo)識(shí)；Handler是與組件相關(guān)聯(lián)的組件事件處理程序的標(biāo)識(shí)。事件產(chǎn)生的事件結(jié)構(gòu)都要發(fā)送到事件處理程序中，每個(gè)事件處理程序都與某一個(gè)組件相關(guān)聯(lián)[8]。

DRAW組件的事件結(jié)構(gòu)為：

字段Type用于設(shè)置時(shí)間的類型，其可能的值有：鼠標(biāo)按下(0)、鼠標(biāo)松開(kāi)(1)、鼠標(biāo)移動(dòng)(2)、視點(diǎn)滾動(dòng)(3)和顯示(4)。上述所有事件都必須顯示地指定，否則相應(yīng)的事件是不會(huì)產(chǎn)生的。字段X和Y給出了事件發(fā)生時(shí)的設(shè)備或屏幕坐標(biāo)，繪圖組件的左下角為坐標(biāo)原點(diǎn)。字段Press和Release，當(dāng)鼠標(biāo)被按下或釋放時(shí)，它們的值就分別存在了。其中，1表示鼠標(biāo)左鍵，2表示鼠標(biāo)中鍵，4表示鼠標(biāo)右鍵。如果產(chǎn)生鼠標(biāo)移動(dòng)事件,那么Press和Release都被設(shè)置為0。當(dāng)鼠標(biāo)單擊時(shí),字段Clicks返回 1,雙擊時(shí)返回2。

本文所編寫的圖像漫游和縮放流程圖分別如圖3和圖4所示。

4 性能分析及效果

通常，功能實(shí)現(xiàn)時(shí)間的長(zhǎng)短直接決定了功能實(shí)現(xiàn)的好壞。對(duì)本文而言，程序執(zhí)行速度的快慢與圖像的大小有很大的關(guān)系。圖像越小，程序執(zhí)行的速度越快，反應(yīng)越靈敏。本文以2 064像素×2 534像素大小的圖像為例，通過(guò)在程序中添加時(shí)間函數(shù)經(jīng)過(guò)反復(fù)測(cè)試得到以下結(jié)果：圖像漫游所花費(fèi)的時(shí)間是0.156 s左右,圖像進(jìn)行一級(jí)放大和縮小的時(shí)間是0.171 s左右,當(dāng)進(jìn)行多級(jí)放大時(shí)，時(shí)間會(huì)有所延長(zhǎng)。由此可知，本文實(shí)現(xiàn)的圖像的漫游和縮放功能執(zhí)行速度快，圖像能迅速跟隨鼠標(biāo)移動(dòng)，給用戶以平滑和連續(xù)的感覺(jué)。

4.1 圖像漫游效果

原來(lái)顯示在窗口中的圖像及圖像向上、下、左、右漫游(以原圖中間的白色房屋為中心參考點(diǎn))后的圖像如圖5所示。

4.2 圖像放大效果

圖3 漫游程序流程圖

圖4 縮放程序流程圖

圖像的原圖以及放大系數(shù)設(shè)置為1.2時(shí)圖像經(jīng)過(guò)5級(jí)放大后的效果圖、放大系數(shù)設(shè)置為1.5時(shí)圖像經(jīng)過(guò)5級(jí)放大后的效果圖以及經(jīng)過(guò)多級(jí)放大后的效果圖如圖6所示。圖像還可以繼續(xù)進(jìn)行放大操作，但從圖6可看出，此時(shí)圖像失真較嚴(yán)重，研究意義較小。

4.3 圖像縮小效果

圖像的原圖以及縮小系數(shù)為0.8時(shí)經(jīng)過(guò)3級(jí)縮小的圖像、縮小系數(shù)為0.5時(shí)經(jīng)過(guò)3級(jí)縮小以后的圖像和經(jīng)過(guò)多級(jí)縮小以后的圖像如圖7所示。觀察圖像縮小效果圖可發(fā)現(xiàn)，當(dāng)縮小到一定程度時(shí)，圖像已經(jīng)完全顯示到屏幕上，此時(shí)繼續(xù)縮小圖像則不會(huì)有較大變化。

本文首次嘗試?yán)肐DL語(yǔ)言對(duì)象圖形法實(shí)現(xiàn)遙感圖像的漫游和縮放，并給出了處理結(jié)果。結(jié)果表明，該方法實(shí)現(xiàn)了對(duì)大的遙感圖像的快速瀏覽和對(duì)圖像的任意多級(jí)縮放，具有運(yùn)行速度快、連續(xù)性好等特點(diǎn)，提高了用戶圖像處理的效率。

圖5 圖像漫游效果

圖6 圖像放大圖像

圖7 圖像縮小效果

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