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TIF图像数据结构之研究TIF文件格式最早是为了存储扫描仪图像而设计的。它的最大的特点就是与计算机的结构、操作系统以及图形硬件系统无关。它可处理黑白、灰度、彩色图像。在存储真彩色图像时和BMP格式一样，直接存储RGB三原色的浓度值而不使用彩色映射（调色板）。对于介质之间的交换，TIF称得上是位图格式的最佳选择之一。TIF的全面性也产生了不少问题，它的包罗万象造成结构较为复杂，变体很多，兼容性较差，它需要大量的编程工作来全面译码。例如，TIF图像数据可以用几种不同的方法压缩，用一个程序来读出所有的TIF几乎是不可能的。TIF图一般由三个部分组成：文件头（简称IFH）、文件目录（简称IFD）、图像数据。一、图像文件头（ImageFileHeader）IFH数据结构包含3个成员共计8个字节（见表一）：表一IFH结构描述------------------------------------------------------------名称字节数数据类型说明------------------------------------------------------------Byteorder2IntegerTIF标记，其值为4D4D或4949Version2Integer版本号，其值恒为2A00OffsettofirstIFD4Long第一个IFD的偏移量------------------------------------------------------------表一说明1.Byteorder：可能是H4D4D或H4949，H4D4D表示该图是摩托罗拉整数格式，H4949表示该图是Intel整数格式。2.Version：总是H2A00，它可能是tif文件的版本，也可能用于进一步校验该文件是否为TIF格式。3.OffsettofirstIFD：第一个IFD相对文件开始处的偏移量（因为可能会有多个顺序排列的IFD）。IFD数据结构并不一定紧跟在IFH后面，相反，它常常位于第三部分图像数据的后面，即TIF图像文件的一般组织形式是：IFH——图像数据——IFD。二、图像文件目录（ImageFileDirectory）IFD是TIF图像文件中重要的数据结构，它包含了三个成员。由于一个TIF文件中可以有多个图像，而一个IFD只标识一个图像的所有属性（有的文章把“属性”称之为“标签”），所以，一个TIF文件中有几个图像，就会有几个IFD。IFD的结构见表二：表二IFD结构描述-----------------------------------------------------------------名称字节数数据类型说明-----------------------------------------------------------------DirectoryEntryCount2Integer本IFD中DE的数量DirectoryEntry(1)12简称DE，中文译义“目录项”DirectoryEntry(2)12……DirectoryEntry(N)12OffsettonextIFD4Long下一个IFD的偏移量-----------------------------------------------------------------表二说明1.DirectoryEntryCount：指出在该IFD中DE的个数；2.DirectoryEntry：共12个字节，结构见表三。需要指出的是，DE的个数是不定的，因为每个DE只标识了图像的一个属性，那么这幅图像有N个属性就会有N个DE，用户甚至可添加自定义的标记属性，这就是为什么称TIF格式文件为“可扩充标记的文件”的原因。3.OffsettonextIFDOrNULL：下一个IFD相对于文件开始处的位置，这是一个链式构成。如果该数字为0，表示已经是最后一个IFD。当然，如果该TIF文件只包含了一幅图像，那么就只有一个IFD，显然这个偏移量也会等于0。表三DE结构描述--------------------------------------------------名称字节数数据类型说明--------------------------------------------------tag2Integer本属性的标签编号type2Integer本属性值的数据类型length4Long该类型数据的数量valueOffset4Long属性值的存放偏移量--------------------------------------------------表三说明由DE标识的图像属性有：图像的大小、分辨率、是否压缩、像素的行列数、颜色深度（单色、16色、256色、真彩色）等等。其中：①tag：是该属性的标签编号（TagID），在图像文件目录中，它是按照升序排列的（但不一定是连续的）。这些编号在TIF格式官方白皮书中可以查到相应的含义，但遗憾的是，我们到哪儿可以找到官方白皮书呢？所以，笔者只能把网上能找得到资料（再结合自己的实验结果）罗列出来，见表四。②type：表示该属性数据的类型，一般认为TIF官方指定的有5种数据类型（但也有说12种数据类型的）。见表五。③length：该种类型的数据的个数，而不是某个数据的长度。④valueOffset：是tagID代表的变量值相对文件开始处的偏移量，但如果变量值占用的空间不多于4个字节（例如只有1个Integer类型的值），那么该值就直接存放在valueOffset中，没必要再另外指向一个地方了。表四DE中标签编号的含义-------------------------------------------------------------------------TagID属性名称type说明-------------------------------------------------------------------------0100图像宽00030101图像高00030102颜色深度0003值＝1为单色，＝4为16色，＝8为256色。如果该类型数据个数＞2个，说明是真彩图像0103图像数据是否压缩0003值＝05表示压缩0106图像是否采用反色显示0003值＝01表示反色，否则表示不反色0111图像扫描线偏移量0004图像数据起始字节相对于文件开始处的位置0116图像扫描线的数量0004表示图像有几行扫描线，实际上等于图像高度0117图像数据字节总数0003如果不是偶数，那么实际存放时会在后面加0011A水平分辩率偏移量0005常用计量单位是：像素/英寸011B垂直分辩率偏移量0005常用计量单位是：像素/英寸0131生成该图像的软件名0002文本类型0132生成该图像的时间0002文本类型0140调色板偏移量0003256色和16色图像才有此属性，而且有连续2个调色板，但属性的length值只表示出1个调色板-------------------------------------------------------------------------表四说明①“水平（垂直）分辩率”是分数型的属性，其值要占用8个字节，所以在valueOffset中存放的肯定是它的具体数值的偏移量，而不是数值本身。②“生成图像的软件名称”和“生成图像的时间”这两个字符型属性，它们的值所占用的空间也会大于4字节，所以在valueOffset中存放的也是它们的值的偏移量，而不是值本身。③“图像数据字节总数”一般是个偶数，如果是奇数，那么实际存放时会在后面加一个0，但这个0不会计算在字节总数之内。表五DE中的数据类型--------------------------------------------------------------------type值数据类型说明--------------------------------------------------------------------0001Byte0002Ascii文本类型，7位Ascii码加1位二进制00003Integer0004Long0005RATIONAL分数类型，由两个Long组成，第1个是分子，第2个是分母--------------------------------------------------------------------三、图像数据。这些数据可能是压缩的，也可能是未压缩的。如果经过压缩，那么压缩算法又有许多种，所以，图像数据是TIF文件中最为复杂的部分，暂还没有哪个软件能译出所有的压缩算法。四、一个Tif文件的实例让我们自己动手做一个实验，以加深理性认识。用系统自带的画图程序新建一个17*15的白色图像，另存为TIF文件，它的全部数据如下（因设备差异你的数据也许会有些微不同）：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简要分析（请注意转换16进制数据时，低位在前，高位在后）：0000－0007：文件头，可以看出，该图是Intel整数格式，第一个IFD的偏移量为4E。0008－0037：图像数据。注意最后那个0是补加的，它没有统计在“图像数据字节总数”属性值中。0038－003F：水平分辩率值。0040－0047：垂直分辩率值。0048－004D：颜色深度值。004E－0107：第一个IFD。DirectoryEntryCount的值（004E－004F）为F，表示这个IFD中有15个DE，每个DE占用12字节，15个DE共占用180字节，加上DirectoryEntryCount占用的2字节，再加上OffsettonextIFD占用的4字节，这个IFD共占用186字节，换算为16进制就是BA，所以，它的数据结束于0107。OffsettonextIFD的值（最后4个字节）均为0，表示整幅图像文件只有这一个IFD。其中15个DE的描述见表六。表六一个Tif文件实例的DE描述-------------------------------------------------------------------------顺号偏移量TagIDTypelengthvalueOffset说明--------------------------------------------------------------------------1005000FELong100未知属性值＝02005C0100Integer111图像宽为17像素（10进制）300680101Integer1