上一篇文章中,已經跳出顏色或者亮度的局限,將圖像視作一般化的柵格數據,並提供了四種利用顏色和亮度來直觀表示柵格間取值差異的可視化方法。
柵格數據的四種可視化方式
這一回,我們又要從一般化走向特殊化。柵格數據,究其本質其實是為了在相互垂直的兩個方向按照一定的采樣間隔記錄二維空間中各處的屬性值(可以是亮度、光譜值、溫度、濕度、降水量、風速等),普通數字圖像的二維空間是三維空間投影出來的。這個采樣間隔就是分辨率,更准確的叫法應該是空間分辨率。地表的起伏也可以用柵格數據進行記錄,選擇一個參考平面,記錄各個采樣點處離參考平面的距離;在地理領域這種數據叫做DEM或者DSM。可見,一般的柵格數據與DSM、DEM的區別,僅在於采樣間隔未知或者單位不是米。如果人為給定一個采樣間隔,將像元值視作離開參考平面的距離,那么一般柵格數據可以視作DSM、DEM。因此一般柵格數據也可以當作地形數據進行三維顯示。
對柵格數據進行三維顯示與使用顏色和亮度進行二維顯示相比,對柵格上數值的大小關系和變換趨勢能夠提供更加直觀和更加准確的感受。在進行三維顯示時數值的大小實際上是用長短表示的,能夠確保數值與觀感的線性關系;而顏色和亮度的感受與相應電磁波的強度不具有線性關系。
下圖為一幅DSM數據分別按照灰度顯示和三維顯示的結果。
DSM進行灰度顯示
DSM三維顯示
三維顯示工具的啟動
使用tGis Desktop進行柵格數據三維顯示的操作步驟非常方便,點擊圖中紅框內的三維顯示工具,在顯示窗口中繪制需要顯示的區域,之后將會自動彈出三維顯示窗口。在三維顯示窗口中會將繪制的多邊形顯示出來,還會顯示一個參考平面,用於輔助觀察柵格上數值的大小。
三維顯示工具,與三維顯示范圍
拉伸柵格數值
通過對柵格數值的拉伸可以實現細節增強或者細節抑制。使用較大的拉伸系數時,放大了局部的差異,可以更加清晰地觀察細節。使用較小地拉伸系數時,縮小了局部的差異,可以更准確地觀察整體數值分布。

移動參考平面
通過移動參考平面,可以更加准確地觀察不同位置數值之間地大小關系。

平移參考平面
頂點着色
當前可以使用不同漸變色進行頂點着色,或者直接顯示為三角網。(下圖純綠色的實際上是三角網,因為太密集了,看不出來)

使用不同漸變色進行頂點着色,或者直接顯示為三角網。純綠色的實際上是三角網
可視化例子
梯度圖像
梯度的三維顯示
紅色通道的三維顯示
亮度的三維顯示
分割結果局部
分割結果三維顯示(這是沒意義的)
通過多視幾何原理從無人機俯拍照片生成的DSM(與深度圖類似)
將上面的DSM進行三維顯示
實現這些可視化功能的軟件完全開源的,感興趣的可以自行下載源碼編譯。柵格數據IO用的GDAL,軟件界面一開始用的Qt最近改成了wxWidgets。