התשובה של שכבות נתונים מגיעה בקובץ GeoTIFF. תוכלו להשתמש בכלים משלכם כדי לקבל את הנתונים שמעניינים אתכם. לדוגמה, נניח שיש לכם תמונה של GeoTIFF עם ערכי טמפרטורה באזור מסוים. באמצעות TypeScript אפשר למפות טמפרטורות נמוכות לצבעים כחולים וטמפרטורות גבוהות לאדום, כדי ליצור תמונה צבעונית שאפשר להבין באופן מיידי להמחשת תבניות טמפרטורה.
הקוד של TypeScript נועד לקחת קובצי תמונה מיוחדים שנקראים GeoTIFFs, ולהציג אותם באתר באמצעות קנבס HTML (כמו מסגרת תמונה דיגיטלית). הקוד משתמש ברכיבים הבאים:
- תמונות GeoTIFF: תמונות GeoTIFF יכולות לאחסן מספר שכבות של נתוני תמונה, וכך להפוך אותן לשימושיות למפות או לניתוח מדעי.
- תמונות RGB: אלה סוגי התמונות שאנחנו מכירים ביותר (כמו תמונות). לכל פיקסל יש ערכים של אדום, ירוק וכחול שקובעים את הצבע שלו.
- פלטות: כמו ערכות צבע. הם מכילים רשימה של צבעים מוגדרים מראש שאפשר להשתמש בהם כדי לצבוע תמונות.
בדף הזה מוסבר איך לאחזר את הערכים של נתוני הפיקסלים (המידע שמאוחסן בפיקסלים ספציפיים של תמונה דיגיטלית, כולל ערכי צבעים ומאפיינים אחרים), ומחשב את קווי הרוחב והאורך מ-GeoTIFF ומאחסן אותם באובייקט TypeScript.
בקטע הקוד הבא מוצגת הגדרת הסוג שבה אנחנו שומרים את הנתונים של תחומי העניין בדוגמה הזו. השדות וסוג הנתונים הם "סוג" ב-TypeScript. לצורך הדוגמה הספציפית הזו, בחרנו לאפשר בדיקת סוגים, לצמצם שגיאות מסוג ולהוסיף את האמינות של הקוד, כדי שיהיה קל יותר לתחזק אותו. מגדירים סוג לאחסון הנתונים כדי להחזיר ערכים מרובים, כמו ערכי פיקסלים והתיבה התוחמת לאורך/קו רוחב.
export interface GeoTiff {
width: number;
height: number;
rasters: Array<number>[];
bounds: Bounds;
}
פונקציות ליבה
לקוד יש כמה פונקציות שפועלות יחד:
renderRGB: לוקח תמונת RGB GeoTIFF ואפשר גם להוסיף מסכה (לצורך שקיפות), יוצר רכיב קנבס באתר, עובר בלולאה דרך כל פיקסל ב-GeoTIFF וצבע הפיקסל התואם באזור העריכה.renderPalette: לוקח את GeoTIFF עם שכבת נתונים אחת ולוח צבעים, ממפה את ערכי הנתונים של GeoTIFF בלוח הצבעים, יוצר תמונת RGB חדשה באמצעות צבעי לוח הצבעים, וקוראrenderRGBכדי להציג את התמונה באזור העריכה.
/**
* Renders an RGB GeoTiff image into an HTML canvas.
*
* The GeoTiff image must include 3 rasters (bands) which
* correspond to [Red, Green, Blue] in that order.
*
* @param {GeoTiff} rgb GeoTiff with RGB values of the image.
* @param {GeoTiff} mask Optional mask for transparency, defaults to opaque.
* @return {HTMLCanvasElement} Canvas element with the rendered image.
*/
export function renderRGB(rgb: GeoTiff, mask?: GeoTiff): HTMLCanvasElement {
// Create an HTML canvas to draw the image.
// https://www.w3schools.com/tags/canvas_createimagedata.asp
const canvas = document.createElement('canvas');
// Set the canvas size to the mask size if it's available,
// otherwise set it to the RGB data layer size.
canvas.width = mask ? mask.width : rgb.width;
canvas.height = mask ? mask.height : rgb.height;
// Since the mask size can be different than the RGB data layer size,
// we calculate the "delta" between the RGB layer size and the canvas/mask
// size. For example, if the RGB layer size is the same as the canvas size,
// the delta is 1. If the RGB layer size is smaller than the canvas size,
// the delta would be greater than 1.
// This is used to translate the index from the canvas to the RGB layer.
const dw = rgb.width / canvas.width;
const dh = rgb.height / canvas.height;
// Get the canvas image data buffer.
const ctx = canvas.getContext('2d')!;
const img = ctx.getImageData(0, 0, canvas.width, canvas.height);
// Fill in every pixel in the canvas with the corresponding RGB layer value.
// Since Javascript doesn't support multidimensional arrays or tensors,
// everything is stored in flat arrays and we have to keep track of the
// indices for each row and column ourselves.
for (let y = 0; y < canvas.height; y++) {
for (let x = 0; x < canvas.width; x++) {
// RGB index keeps track of the RGB layer position.
// This is multiplied by the deltas since it might be a different
// size than the image size.
const rgbIdx = Math.floor(y * dh) * rgb.width + Math.floor(x * dw);
// Mask index keeps track of the mask layer position.
const maskIdx = y * canvas.width + x;
// Image index keeps track of the canvas image position.
// HTML canvas expects a flat array with consecutive RGBA values.
// Each value in the image buffer must be between 0 and 255.
// The Alpha value is the transparency of that pixel,
// if a mask was not provided, we default to 255 which is opaque.
const imgIdx = y * canvas.width * 4 + x * 4;
img.data[imgIdx + 0] = rgb.rasters[0][rgbIdx]; // Red
img.data[imgIdx + 1] = rgb.rasters[1][rgbIdx]; // Green
img.data[imgIdx + 2] = rgb.rasters[2][rgbIdx]; // Blue
img.data[imgIdx + 3] = mask // Alpha
? mask.rasters[0][maskIdx] * 255
: 255;
}
}
// Draw the image data buffer into the canvas context.
ctx.putImageData(img, 0, 0);
return canvas;
}
פונקציות עוזר
הקוד כולל גם כמה פונקציות עוזרות שמאפשרות פונקציונליות נוספת:
createPalette: יוצר רשימת צבעים לשימוש לצביעת תמונות על סמך רשימה של קודים הקסדצימליים של צבעים.colorToRGB: ממירה קוד צבע כמו "#FF00FF" לרכיבים בצבע אדום, ירוק וכחול.normalize,lerp,clamp: פונקציות עזר מתמטיות לעיבוד תמונות.
/**
* Renders a single value GeoTiff image into an HTML canvas.
*
* The GeoTiff image must include 1 raster (band) which contains
* the values we want to display.
*
* @param {GeoTiff} data GeoTiff with the values of interest.
* @param {GeoTiff} mask Optional mask for transparency, defaults to opaque.
* @param {string[]} colors Hex color palette, defaults to ['000000', 'ffffff'].
* @param {number} min Minimum value of the data range, defaults to 0.
* @param {number} max Maximum value of the data range, defaults to 1.
* @param {number} index Raster index for the data, defaults to 0.
* @return {HTMLCanvasElement} Canvas element with the rendered image.
*/
export function renderPalette({
data,
mask,
colors,
min,
max,
index,
}: {
data: GeoTiff;
mask?: GeoTiff;
colors?: string[];
min?: number;
max?: number;
index?: number;
}): HTMLCanvasElement {
// First create a palette from a list of hex colors.
const palette = createPalette(colors ?? ['000000', 'ffffff']);
// Normalize each value of our raster/band of interest into indices,
// such that they always map into a value within the palette.
const indices = data.rasters[index ?? 0]
.map((x) => normalize(x, max ?? 1, min ?? 0))
.map((x) => Math.round(x * (palette.length - 1)));
return renderRGB(
{
...data,
// Map each index into the corresponding RGB values.
rasters: [
indices.map((i: number) => palette[i].r),
indices.map((i: number) => palette[i].g),
indices.map((i: number) => palette[i].b),
],
},
mask,
);
}
/**
* Creates an {r, g, b} color palette from a hex list of colors.
*
* Each {r, g, b} value is a number between 0 and 255.
* The created palette is always of size 256, regardless of the number of
* hex colors passed in. Inbetween values are interpolated.
*
* @param {string[]} hexColors List of hex colors for the palette.
* @return {{r, g, b}[]} RGB values for the color palette.
*/
export function createPalette(hexColors: string[]): { r: number; g: number; b: number }[] {
// Map each hex color into an RGB value.
const rgb = hexColors.map(colorToRGB);
// Create a palette with 256 colors derived from our rgb colors.
const size = 256;
const step = (rgb.length - 1) / (size - 1);
return Array(size)
.fill(0)
.map((_, i) => {
// Get the lower and upper indices for each color.
const index = i * step;
const lower = Math.floor(index);
const upper = Math.ceil(index);
// Interpolate between the colors to get the shades.
return {
r: lerp(rgb[lower].r, rgb[upper].r, index - lower),
g: lerp(rgb[lower].g, rgb[upper].g, index - lower),
b: lerp(rgb[lower].b, rgb[upper].b, index - lower),
};
});
}
/**
* Convert a hex color into an {r, g, b} color.
*
* @param {string} color Hex color like 0099FF or #0099FF.
* @return {{r, g, b}} RGB values for that color.
*/
export function colorToRGB(color: string): { r: number; g: number; b: number } {
const hex = color.startsWith('#') ? color.slice(1) : color;
return {
r: parseInt(hex.substring(0, 2), 16),
g: parseInt(hex.substring(2, 4), 16),
b: parseInt(hex.substring(4, 6), 16),
};
}
/**
* Normalizes a number to a given data range.
*
* @param {number} x Value of interest.
* @param {number} max Maximum value in data range, defaults to 1.
* @param {number} min Minimum value in data range, defaults to 0.
* @return {number} Normalized value.
*/
export function normalize(x: number, max: number = 1, min: number = 0): number {
const y = (x - min) / (max - min);
return clamp(y, 0, 1);
}
/**
* Calculates the linear interpolation for a value within a range.
*
* @param {number} x Lower value in the range, when `t` is 0.
* @param {number} y Upper value in the range, when `t` is 1.
* @param {number} t "Time" between 0 and 1.
* @return {number} Inbetween value for that "time".
*/
export function lerp(x: number, y: number, t: number): number {
return x + t * (y - x);
}
/**
* Clamps a value to always be within a range.
*
* @param {number} x Value to clamp.
* @param {number} min Minimum value in the range.
* @param {number} max Maximum value in the range.
* @return {number} Clamped value.
*/
export function clamp(x: number, min: number, max: number): number {
return Math.min(Math.max(x, min), max);
}