读写TIFF图像函数原理

二．读取tiff/tif文件1.tiff/tif文件结构：1.tiff/tif文件结构：TIF图由四部分构成：图像文件头(IFH)，图像文件目录(IFD)，目录入口(DE)，图像数据；IFH数据结构包含3个成员共计8个字节。第一个成员Byteorder可能是“MM”(0x4d4d)或“II”(0x4949)，0x4d4d表示该TIFF图是摩托罗拉整数格式0x4949表示该图是Intel整数格式；当Byteorder为”MM”时，则之后的由16或32位数组成的数据都是从高字节到低字节顺序存储的，如果为”II”，则字节存储顺序相反；第二个成员Version总是包含十进制42(0x2a)，它用于进一步校验该文件是否为TIF格式，实际上，42这个数大概永远不会变化；第三个成员是第一个IFD相对文件开始处的偏移量（最小为8，因为IFH结构已经占据8bytes）。IFD是TIF图中最重要的数据结构，它包含了一个TIF文件中最重要的信息，一个TIF图可能有一个或多个IFD，这说明文件中有一个或多个图像，每个IFD标识1个图像的基本属性。IFD结构中包含了三类成员。第一类（个）成员DirectoryEntryCount(2bytes)指出该结构里面有多少个目录入口；第二类成员就是N个线性排列的DE(12bytes)序列，数量不定（这就是为什么称TIF格式文件为可扩充标记的文件，甚至用户可以添加自定义的标记属性），每个DE标识了图像的某一个属性；最后就是一类（个）偏移量(4bytes)，标识下一个文件目录相对于文件开始处的位置，当然，如果该TIF文件只包含了一幅图像，那么就只有一个IFD，显然，这个偏移量就等于0；DE共12字节，一个DE就是一幅图像的某一个属性。例如图像的大小、相对位置（条带偏移量）、分辨率、是否压缩、像素的行列数、一个像素由几位表示（1位代表黑白两色，8位代表256色等等）等。其中前两个字节是标记码tag(2bytes)。公用标记码是大于254（十六进制FE）的标记码，最大是321（141H）。大于32768（8000H）的是私有码。tag成员是该属性的编号，在图像文件目录中，它是按照升序排列的。我们可以通过读这些编号，然后到TIF格式官方白皮书中查找相应的含义。属性是用数据来表示的，那么type(2bytes)就是代表着该数据的类型，TIF官方指定的有5种数据类型。1=BYTE8比特无符号整型。2=ASXII8比特的字节，存储7比特的ASCII码；最后一个字节必须是NUL（二进制0）。3=SHORT16比特（2字节）无符号整型。4=LONG32比特（4字节）无符号整型。5=RATIONAL两个LONG型：第一个代表一个分数的分子，第二个是分母。ASCII部分的长度的值包含NUL。如果有必要填充，长度将不会包含填充部分。需要说明的是没有像Pascal风格的字符串那样的出始长度字节。任何ASCII域可能包含多个字符串，每个以一个NUL结束。一个单独的字符串在从我任何可能的时候都是最好的。多重字符串域的长度是域中所有字符串加上它们结尾的NUL的字节数。在两个字符串中只能有一个NUL，所以跟在第一个字符串后的字符串经常在奇数个字节处开始。读取程序必须检查类型来证实它包含了期望的值。TIFF格式在某些域中目前允许不只一种的有效类型。例如，图像宽度和图像高度通常指明是SHORT类型。但是行数多于64000的图像必须用LONG类型在域类型中。TIFF读取程序对于无符号整型来说应该接受BYTE,SHORT和LONG类型的值。这允许一个单独的程序来读取任何整型值，使阅读更强大，在某些情况下还节省磁盘。在TIFF6.0中，一些新的字段类型已经定义：6=SBYTE一个8比特的有符号整数；7=UNDEFINED一个8比特的字节，有可能存储任何类型，取决于该字段的定义。8=SSHORT一个16比特（2字节）的有符号整数。9=SLONG一个32比特（四字节）的有符号整数。10=SRATIONAL两个SLONG型：第一个是分数的分子，第二个是分母。11=FLOAT单精度（四字节）IEEE类型。12=DOUBLE双精度（八字节）IEEE类型。这些新字段类型也受TIFF文件头中字节顺序（II或MM）的制约。Length(4bytes)成员是数据的数量而不是数据类型的长度(长度为sizeof(type)*length)。第4个成员valueOffset(4bytes)很重要，它是tag标识的属性代表的变量值相对文件开始处的偏移量。如果变量值占用的空间（长度）小于4个字节，那么该值就存放在valueOffset中即可，没必要再另外指向一个地方了。图像数据：以条带为单位存储；一个图像分为一个条带或多个(（width+RawsPerStripz-1）/RawsPerStripe)，每个条带存储多行(RawsPerStripe或pRawsPerStrip[i])；一行不够整数个字节的补0，使成整数个字节，再连续存储于条带中；Tiff/tif文件结构图示双层图像（黑白图像）一个双层图像（黑白图像）包含两种颜色-黑色和白色。TIFF允许程序以白色为0或黑色为0的格式来写出图像。记录这个信息的字段叫图像颜色方案（）。图像颜色方案标号=262(106.H)类型=SHORT值：0=白色是0。对于双层图像和灰度图像来说：0是描绘白色。最大值描绘黑色。这时Compression的正常值2。1=黑色是0。对于双层图像和灰度图像来说：0是描绘黑色。最大值描绘白色。Compression的值是2，图像的显示和打印将会是反转的。Compression标号=259（103.H）类型=SHORT值：1=没有压缩，但包装成字节的数据尽可能紧密，不会留下没用比特（除了在一排的最后）。值元素被存储在一个字节型的数组中。每个扫描线（行）填充到下一个字节边界。2=CCITT组31维改良霍夫曼运行长度编码。见第十节的改良霍夫曼压缩的描述。32773=PACKBITS压缩，一个简单的面向字节的运行长度方案。请参阅PACKBITS部分细节。数据压缩只应用在光栅图像数据。所有其它的TIFF字段不受影响。图像高度标号=257（101.H）类型=SHORT或LONG图像中行（有时被描述成扫描行）的数量。图像宽度标号=256（100.H）类型=SHORT或LONG图像中列的数量，换名话说，每个扫描行的像素的数量。分辨率单位标号=296（128.H）类型=SHORT值：1=没有绝对的测量单位。用于有非正方形的高宽比，但是没有有意义的绝对尺寸。2=英寸。3=厘米。缺省值=2（英寸）。水平分辨率标号=282（11A.H）类型=RATIONAL在图像宽度方向上每个分辨率单位有多少个像素（通常指的是水平方向）。垂直分辨率标号=283（11B.H）类型=RATIONAL在图像高度方向上每个分辨率单位有多少个像素（通常指的是垂直方向）。每个条带的行数标号=278（116.H）类型=SHORT或LONG每一个条带的行数（除了可能的最后一行。）例如，如果图像高度是24，而且行数每个条带是10，就会形成3个条带，其中第一个条带有10行，第二个条带有10行，第三个条带有4行。（在最后一个条带的数据不会填充额外六行空数据。）条带偏移量标号=273(111.H)类型=SHORT或LONG针对每个条带，都有一个字节偏移量。条带字节数标号=279（117.H）类型=SHORT或LONG针对第一个条带，在任何压缩之后的条带的字节数。双层图像必须具备的字段标签名十进制十六进制类型值图像宽度256100SHORT或LONG图像高度257101SHORT或LONG压缩方案259103SHORT1，2或32773图片颜色方案262106SHORT0或1条带偏移量273111SHORT或LONG条带行数278116SHORT或LONG条带字节娄279117LONG或SHORT水平分辨率28211ARATIONAL垂直分辨率28311BRATIONAL分辨率单位296128SHORT1，2或3基本TIFF双层图像在以前版本的TIFF说明文档中被叫作B级TIFF图像。读取tiff/tif二层图像（黑白图像）原理将条带读入到内存中的unsignedchar型数组中以条带字节数为循环上限，每次从上数组中读取一个字节因为二层图像为1bit深度，一个字节循环8次，每次从其中读取一位，每当读出一行像素后，跳出本字节的循环，进行下一个字节的循环每读出一位，确定一个像素（R8bits,G8bits,B8bits）。0-(0xff,0xff,0xff),1-(0x00,0x00,0x00)(图像颜色方案=0)；0-(0x00,0x00,0x00),1-(0xff,0xff,0xff)(图像颜色方案=1)。将得到的每个像素的R,G,B值连续写入到文件中，得到RAW图像。fread(ppixels,1,StripByteCounts（pStripByteCounts[i]）,stream);//从文件中读出一个条带到内存中for(inti=0,outpixels=0,r=0;iStripByteCounts;i++)//每次读取一个字节for(intj=7;j=0&&outpixelswidth*height;j--)//对每个字节循环8次{PIXELpixel,tpixel;//定义像素结构体变量pixel.r=((（~）(ppixels[i]j))&1)*0xff;//得出R值pixel.g=((（~）(ppixels[i]j))&1)*0xff;//得出g值pixel.b=((（~）(ppixels[i]j))&1)*0xff;//得出b值tpixel.b=((（~）(ppixels[i]j))&1)*0xff;tpixel.g=((（~）(ppixels[i]j))&1)*0xff;tpixel.r=((（~）(ppixels[i]j))&1)*0xff;fwrite(&pixel,sizeof(PIXEL),1,ostream);//将像素写入输出文件中fwrite(&tpixel,sizeof(PIXEL),1,tstream);outpixels++;if((outpixels%width)==0)//每读出一行像素，结束该字节循环break;}灰度图像灰度图像是一般化的二层图像。二层图像只能存储黑色各白色图像数据，但是灰度图像还能存储灰色的深浅。图像颜色方案标号=262(106.H)类型=SHORT值：0=白色是0。对于双层图像和灰度图像来说：0是描绘白色。最大值描绘黑色。这是Compression的正常值2。1=黑色是0。对于双层图像和灰度图像来说：0是描绘黑色。最大值描绘白色。如果时的Compression的值是2，图像的显示和打印将会是反转的。和二层图像的差异Compression=1或32773（PackBits算法）。在基本TIFF图像文件中，灰度图像能以不压缩方式或PACKBITS算法压缩方式存储。注意：PackBits算法对于连续色调图像往往是无效的，包括许多灰度图像。在这种情况下，不压缩图像是更好的。样点位数标号=258（102.H）类型=SHORT每个样点的比特数。基本TIFF灰度图像的允许值为4或8，允许16或256个不同的灰度级别。灰度图像必须具备的字段标签名十进制十六进制类型值图像宽度256100SHORT或LONG图像高度257101SHORT或LONG样点位数258102SHORT4或8压缩方案259103SHORT1或32773图片颜色方案262106SHORT0或1条带偏移量273111SHORT或LONG条带行数278116SHORT或LONG条带字节数279117LONG或SHORT水平分辨率28311ARATIONAL垂直分辨率28311BRATIONAL分辨率单位296128SHORT1或2或3基本TIFF灰度图像在早期版本TIFF规范被称为G级的TIFF图像