IDL与C#混合编程技术

C# (C Sharp)是微软公司在2000年6月发布的一种新的编程语言。C#与Java有很多的相似之处，包括了诸如单一继承、界面、与Java几乎同样的语法，和编译成中间代码再运行的过程。它又借鉴了Delphi的一个特点，与COM(组件对象模型)是直接集成的，而且它是微软公司.NET windows网络框架的主角。

IDL则一直是应用程序开发和科学家进行可视化与分析的首选语言。因为它功能强大，简单易学，很少的几行代码就能实现其他语言很难实现的功能，所以它是进行科学数据分析、可视化表达和跨平台应用开发的高效软件和理想工具。作为第四代语法简单、面向矩阵运算的计算机语言，IDL拥有丰富的分析工具包。同时支持遥感图像处理软件ENVI的二次开发，使得利用IDL进行ENVI二次开发实现数据处理分析和可视化程序变得非常容易。

1         C#调用IDL方式

C#可以通过COM组件的方式直接调用IDL进行开发。IDL提供了IDLDrawWidget和COM_IDL_CONNECT两个组件，其中IDLDrawWidget组件是带UI的可视组件，COM_IDL_CONNECT是不带UI的功能组件，在实际使用的时候可以根据应用需求选取。

以IDLDrawWidget组件为例，该组件包含了多种功能方法（见表1），这些方法使得C#在调用的时候方便进行初始化、功能调用、参数传递和事件响应传递。

表1 IDLDrawWidget组件的方法

方法名称	功能描述
CopyNamedArray	拷贝IDL下数组到组件调用环境中的变量数组
CopyWindow	将IDLDrawWidget组件显示内容拷贝到Windows剪贴板中
CreateDrawWidget	IDLDrawWidget控件初始化界面
DoExit	退出ActiveX控件并释放IDL占用的资源
ExecuteStr	执行IDL命令，相当于IDL的命令行功能
GetNamedData	获取IDL中变量的值
InitIDL	IDL运行环境初始化（1：成功；0，失败；-1组件未被许可；-2，IDL未安装许可）
InitIDLEx	IDL运行环境初始化（可传入参数）
Print	组件中显示内容输出到默认打印机
RegisterForEvents	组件是否传递程序事件(参考表17.2)
SetNamedArray	基于输入的变量名和内容在IDL下创建数组
SetNameData	基于输入的变量名和内容在IDL下创建变量
SetOutputWnd	组件显示内容输出到指定窗口
VariableExists	判断IDL下是否存在此变量

 

2         关键技术

以在Visual Studio 2008 C#下调用IDLDrawWidget组件为例，分析下调用该组件的关键技术。

(一)    组件初始化

与其他ActiveX组件一样，在VisualStudio的工具箱组件上单击鼠标右键，弹出菜单中选择[选择项]，见图1。

图1 加载组件 

弹出的选择工具箱项界面中点击TAB界面[COM组件]，列表中找到“IDLDrawWidget Control3.0”并勾选（图2）。若列表中不存在该组件，点击[浏览]查找IDL安装目录下的子目录“bin\bin.x86”中的“idldrawx3.ocx”文件。

 

图2 COM组件列表

组件初始化前需要设置组件的IDL安装目录，本机的IDL安装目录可以通过查找注册表选项的方式获取，获取IDL8.0安装路径的C#示例代码如下：

//读取注册表获取IDL8.0

RegistryKey rsg = null;

rsg = Registry.LocalMachine.OpenSubKey("SOFTWARE\\ITT\\IDL\\8.0", true);

if (rsg.GetValue("InstallDir") != null) //读取失败返回null

{

    //初始化IDL80路径

    axIDLDrawWidget1.IdlPath = Path.Combine(rsg.GetValue("InstallDir").ToString(), @"IDL80\bin\bin.x86\idl.dll");

}

int n;

  //初始化

  n = axIDLDrawWidget1.InitIDL((int)this.Handle);

  if (n == 0)

  {

     MessageBox.Show("IDL初始化失败", "IDL初始化失败，无法继续！");

      return;

  }

 

(二)    功能调用

IDLDrawWidget组件支持调用IDL的源码文件和sav文件。其中ExecuteStr方法相当于IDL的命令行，而IDL可以使用点命令（见表2）在命令行下进行源码的编译和功能调用。故，通过ExecuteStr方法可以轻松地调用IDL功能。

表2 点命令（DotCommand）

命 令	功 能
.COMPILE	编译代码；
.CONTINUE	继续执行代码；
.EDIT	在编辑器中打开代码以便编辑；
.FULL_RESET_SESSION	编译器完全重置（包括DLM等）；
.GO	执行最近编译过的主函数；
.OUT	执行当前程序直至返回；
.RESET_SESSION	编译器重置，等同于点击工具栏的“重置”；
.RETURN	程序返回；
.RENEW	新建一个pro；
.RUN	编译内存中的程序并执行主程序；
.SKIP	跳过程序段；
.STEP	执行1个或n个程序；
.STEPOVER	执行1个程序段，如果程序段中调用了其他函数则调试进入函数；
.TRACE	程序异常时继续运行。

 

使用点命令在命令行下进行源码编译和运行的示例代码：

IDL>;编译源码文件，注意源码文件路径是字符串，用’’或””。

IDL> .compile 'C:\temp\firstIDL.pro'

% Compiled module: MYFUN.

% Compiled module: FIRSTIDL.

% Compiled module: TEST.

IDL>;调用源码中的pro执行

IDL> firstidl

abc

       9

 

(三)    数据传递

IDLDrawWidget组件通过SetNamedArray、SetNameData等方法进行数据传递（表1），C#与IDL之间支持基本的数据类型变量和数组传递（表3）。

表3 IDL与ActiveX下的通用的变量类型

IDL类型	ActiveX类型
IDL_TYPE_BYTE	UT_UI1 – unsigned char
IDL_TYPE_BYTE	VT_I1 - signed char
IDL_TYP_INT	VT_I2 - signed short
IDL_TYP_LONG	VT_I4 - signed long
IDL_TYP_FLOAT	VT_R4 - float
IDL_TYP_DOUBLE	VT_R8 - double

传递字符串变量和数组的示例代码如下：

//初始化定义变量

object objStr = "abc";

object objOri,objNow;

//定义变量

this.axIDLDrawWidget1.SetNamedData("var", objStr);

//编译IDL功能代码并传入单个变量

this.axIDLDrawWidget1.ExecuteStr(@".compile 'exchangevar.pro'");

this.axIDLDrawWidget1.ExecuteStr("exchangevar, var = var");

//将IDL中修改过的变量获得并对话框显示

objStr = this.axIDLDrawWidget1.GetNamedData("var");

//显示IDL程序中更改后的值

MessageBox.Show("C#中的变量值为："+objStr.ToString());

//定义数组

int[,] dataarr = new int[3, 2] { { 6, 4 }, { 12, 9 }, { 18, 5 } };

//将数组内容copy到IDL下的变量arr中

this.axIDLDrawWidget1.SetNamedArray("arr", dataarr, true);

//编译IDL功能代码并传入数组

this.axIDLDrawWidget1.ExecuteStr(".compile 'exchangeArr.pro'");

this.axIDLDrawWidget1.ExecuteStr("exchangeArr,arr,oriArr= oriArr");

//通过CopyNameArray方法直接复制获取IDL中的数组

objOri = this.axIDLDrawWidget1.CopyNamedArray("oriarr");

//通过CopyNameArray方法直接复制获取IDL中的数组

objNow = this.axIDLDrawWidget1.CopyNamedArray("arr");

//弹出第一个元素的值           

MessageBox.Show("C#中的数组值为：" + ((Array)objNow).GetValue(0, 0));

 

(四)    事件传递

IDLDrawWidget组件可以在C#或IDL下响应键盘和鼠标事件。即通过C#主程序可以触发组件的事件并由IDL事件响应程序进行响应。组件的事件响应处理方式与组件的RegisterForEvents值有关，各个值的含义见表4。

表4 RegisterForEvents对应功能描述

值	功能描述
0	停止传递所有事件
1	传递鼠标移动事件
2	传递鼠标按键点击事件
4	传递视图滚动条事件
8	传递暴露事件

 

组件界面中添加鼠标滚轮事件的示例代码如下：

public Form1()

{

    InitializeComponent();

    //增加滚轮滚动事件

    ((Control)this).MouseWheel += new MouseEventHandler(Form1_MouseWheel);

}

 

private void IDLDrawWidgetCreate()

{

    //指定事件由C#响应

    axIDLDrawWidget1.RegisterForEvents(3);

}

//鼠标滚轮事件

void Form1_MouseWheel(object sender, MouseEventArgs e)

{

//转换当前鼠标点在组件上的位置

   y = axIDLDrawWidget1.Height - (e.Y - axIDLDrawWidget1.Location.Y);           

//调用IDL的鼠标时间代码

   axIDLDrawWidget1.ExecuteStr("oImg.WheelEvents," + e.Delta.ToString() + ","+ (e.X - axIDLDrawWidget1.Location.X).ToString() + "," + y.ToString());

}

IDL中的响应该事件的代码如下：

;鼠标滚轮时的事件

PRO ImgSHow::WheelEvents,wType,xPos,yPos

  COMPILE_OPT idl2

   ;获取组件原始大小

  self.OWINDOW.GETPROPERTY, dimensions = winDims,graphics_tree = oView

  oView.GETPROPERTY, viewPlane_Rect = viewRect 

  ;判断是放大还是缩小

  IF wType GT 0 THEN rate = 0.8 ELSE rate = 1.125

   ;计算放缩后的显示区域大小

  oriDis =[xPos,yPos]*viewRect[2:3]/winDims

  viewRect[0:1]+=(1-rate)*oriDis

  viewRect[2:3]= viewRect[2:3]*rate

  ;更新显示区域并重新渲染绘制

  oView.SETPROPERTY, viewPlane_Rect = viewRect

  self.OWINDOW.DRAW

END

类似的方式可以添加鼠标拉框放大和缩小等功能，即通过C#与IDLDrawWidget组件构建了一个完整的图像显示与基本处理程序，通过鼠标可以对显示图像进行放大、缩小和平移操作，并通过IDL实现了基本的图像处理、投影变换和仿真模拟功能。部分效果图：

 

  

图3 灵活的操控

            

图4 图像显示与图像处理

  
图5 投影变换功能 

                  图6 卫星仿真模拟

3         结束语

通过IDLDrawWidget等组件提供的方法，C#可以方便灵活地集成IDL程序，轻松搭建可视化分析与处理系统的框架，快速集成IDL的可视化分析与处理功能。这样充分发挥各语言的优势，构建复杂的可视化应用与分析的系统将会变得非常方便。