前言

• 介绍栅格图层数据渲染之单波段灰度显示
• 说明：文章中的示例代码均来自开源项目qgis_cpp_api_apps

单波段灰度

• 以“3420C_2010_327_RGB_LATLNG.tif”数据为例，在QGis中加载默认显示如下图
  

QGis设置为单波段灰度

• 在图层属性的“Symbology”选项卡中选择“Render type”为“Singleband gray”，如图所示
  
• 在“Gray band”中选择需要渲染的波段；在“Color gradient”中选择渐变方向，包括从黑色到白色（Black to white）和从白色到黑色（White to Black）两种方式。
• 在“Contrast enhancement”中选择对比度增强方法，包括无增强（No enhancement）、拉伸到最小值和最大值之间的范围（Stretch to MinMax）、拉伸并裁剪到最小值和最大值之间的范围（Stretch and clip to MinMax）、裁剪到最小值和最大值之间的范围（Clip to MinMax）。经过裁剪后，超出范围的像元将不显示在地图画布上；反之，则显示为黑色或白色。
• 在“Min”和“Max”中输入渐变区域的最小值和最大值，或者通过“Min / Max ValueSettings”中的四个选项进行自动设置。
  • User defined：用户自定义最大值和最小值。
  • Cumulative count Cut：按照数值从小到大排列，仅保留一定百分比内的数值，去除可能存在的异常值。
  • Min / max：设置为波段内数值的最小值或最大值。
  • Mean +/- standard deviation：取平均值左右两侧一个标准差范围内的数值，以及μ- σ与μ+σ之间的数值（μ表示平均值，σ表示标准差）。
  • 在“Statistics extent”中选择上述设置的统计范围，包括整个影像（Whole raster）、当前范围（Current canvas）和随范围变化（Updated canvas）。随范围变化指当用户改变地图范围时，栅格数据渲染的最大值和最小值也随之变化。
  • 在“Accuracy”中选择最大值和最小值的计算精度，包括估计（较快）[Estimate (faster)]和精确（较慢）[Actual (slower)]两种。
• “Layer Rendering”选项区域设置显示效果，包括混合模式（Blending mode）、亮度（Brightness）、对比度（Contrast）、饱和度（Saturation）、灰阶（Grayscale）等。
• 在“Resampling”选项区域可以设置显示效果的重采样方法，包括上采样（放大地图时插值数据）和下采样（缩小地图时抽取数据）两种。上采样（Zoom in）包括最邻近法（Nearest neighbour）、双线性法（Bilinear）和三次立方法（Cubic）；下采样（Zoom out）包括最邻近法（Nearest neighbour）和平均值法（Average）。另外，还可以在“Oversampling”中选择过采样系数（默认为2，使用最邻近法时无效）。通常，默认的最邻近法渲染速度最快，但是使用双线性法（Bilinear）和三次立方法（Cubic）时渲染效果更好。
• 属性设置完成后，图层渲染效果如下图
  

二次开发代码实现单波段灰度

• 类QgsSingleBandGrayRenderer是单波段灰度渲染器,详情见文档，类图如下
  
• 其构造函数有两个参数：QgsSingleBandGrayRenderer( QgsRasterInterface *input, int grayBand );，分别传入dataProvider和波段序号，代码如下

    const int grayBand = 1;
    QgsSingleBandGrayRenderer *renderer = new QgsSingleBandGrayRenderer( layer->dataProvider(), grayBand );

• 调用类的成员函数setters，如void setGradient( Gradient gradient )设置参数，代码如下

    renderer->setGradient(QgsSingleBandGrayRenderer::BlackToWhite);//
    QgsContrastEnhancement *ce = new QgsContrastEnhancement( ( Qgis::DataType )(layer->dataProvider()->dataType( grayBand ) ) );
    ce->setContrastEnhancementAlgorithm(QgsContrastEnhancement::StretchToMinimumMaximum);
    ce->setMinimumValue(-1);
    ce->setMaximumValue(2630);
    renderer->setContrastEnhancement(ce);
    QgsRasterMinMaxOrigin mmOrigin = renderer->minMaxOrigin();
    renderer->setMinMaxOrigin(mmOrigin);
    //QgsRasterLayer中有Layer Rendering和Resampling中的相应设置

• 最后设置图层的渲染器即可
• 完整测试代码如下

void MainWindow::rasterSinglebandGraySlot()
{
    //添加测试图层
    QgsRasterLayer *layer = addTestRaster("maps/raster/3420C_2010_327_RGB_LATLNG.tif");
    //
    const int grayBand = 1;
    QgsSingleBandGrayRenderer *renderer = new QgsSingleBandGrayRenderer( layer->dataProvider(), grayBand );
    renderer->setGradient(QgsSingleBandGrayRenderer::BlackToWhite);//
    QgsContrastEnhancement *ce = new QgsContrastEnhancement( ( Qgis::DataType )(layer->dataProvider()->dataType( grayBand ) ) );
    ce->setContrastEnhancementAlgorithm(QgsContrastEnhancement::StretchToMinimumMaximum);
    ce->setMinimumValue(-1);
    ce->setMaximumValue(2630);
    renderer->setContrastEnhancement(ce);
    QgsRasterMinMaxOrigin mmOrigin = renderer->minMaxOrigin();
    renderer->setMinMaxOrigin(mmOrigin);
    //QgsRasterLayer中有Layer Rendering和Resampling中的相应设置

    layer->setRenderer(renderer);
}

• 测试效果如下
  
  

总结

• 介绍了栅格图层单波段灰度渲染的使用