OpenCV的图像读写框架

cvSaveImage/cvLoadImage函数用于保存和读取图像，两者的结构基本相似。下面我们主要分析cvSaveImage函数的实现。

cvLoadImage函数位于 “OpenCV\otherlibs\highgui\loadsave.cpp” 文件：

CV_IMPL IplImage*
cvLoadImage( const char* filename, int iscolor )
{
    return (IplImage*)icvLoadImage( filename, iscolor, false );
}

内部基于icvLoadImage函数实现。其中icvLoadImage函数的第三个参数可以用于装载矩阵，这里被忽略（false表示读图像）。

icvLoadImage函数的主要部分如下：

static void*
icvLoadImage( const char* filename, int flags, bool )
{
    // 查找图像的读驱动

    GrFmtReader* reader = g_Filters.FindReader( filename );

    // 利用图像读驱动读出图像头信息（高宽等属性）

    reader->ReadHeader();

    // 高度/宽度

    size.width = reader->GetWidth();
    size.height = reader->GetHeight();

    // 是否彩色

    int iscolor = reader->IsColor();

    // 彩色通道数为3，灰度为1

    int cn = iscolor ? 3 : 1;

    // 创建影像

    IplImage* image = cvCreateImage( size, type, cn );

    // 利用读驱动读图像的所有像素
    // image->data.ptr对应数据的开始地址
    // image->step表示每行像素所在内存的大小

    reader->ReadData( image->data.ptr, image->step, iscolor );

    return image;
}

其中g_Filters是一个静态变量：

// global image I/O filters
static CvImageFilters  g_Filters;

CvImageFilters在构造的时候，将已知的图像读写驱动保存到一个链表中。

CvImageFilters::CvImageFilters()
{
    m_factories = new GrFmtFactoriesList;

    m_factories->AddFactory( new GrFmtBmp() );
    m_factories->AddFactory( new GrFmtJpeg() );
    m_factories->AddFactory( new GrFmtSunRaster() );
    m_factories->AddFactory( new GrFmtPxM() );
    m_factories->AddFactory( new GrFmtTiff() );

    ...
}

GrFmtFactoriesList在grfmt_base.h/grfmt_base.cpp中定义，用于保存GrFmtFilterFactory 对象指针的链表。GrFmtFilterFactory为各种格式图像读写驱动的构造工厂基类：

class   GrFmtFilterFactory
{
public:

    GrFmtFilterFactory();
    virtual ~GrFmtFilterFactory() {};

    const char*  GetDescription() { return m_description; };
    int     GetSignatureLength()  { return m_sign_len; };
    virtual bool CheckSignature( const char* signature );
    virtual bool CheckExtension( const char* filename );
    virtual GrFmtReader* NewReader( const char* filename ) = 0;
    virtual GrFmtWriter* NewWriter( const char* filename ) = 0;

protected:
    const char* m_description;
        // graphic format description in form:
        // <Some textual description>( *.<extension1> [; *.<extension2> ...]).
        // the textual description can not contain symbols '(', ')'
        // and may be, some others. It is safe to use letters, digits and spaces only.
        // e.g. "Targa (*.tga)",
        // or "Portable Graphic Format (*.pbm;*.pgm;*.ppm)"

    int          m_sign_len;    // length of the signature of the format
    const char*  m_signature;   // signature of the format
};

其中GetDescription()用于获取图像文件名的描述，类似于”文本文件 (*.txt)“格式。

GetSignatureLength()用于获取图像文件的标志大小。对于tiff格式，开头有一个”II”或者是”MM”的标志，长度为2。如果是算上tiff后面的42版本号，长度则为4。长度大小和CheckSignature相关。

CheckSignature用于匹配图像文件的标志。如果对应的图像不需要标志，则可以在从GrFmtFilterFactory派生的子类中将其屏蔽。

CheckExtension匹配图像文件名的后缀名，用于也可以自己重新实现。

NewReader/NewWriter为读写驱动对应的构造函数，利用它们可以针对不同图像构造相应的驱动。

工厂类链表定义如下：

class   GrFmtFactoriesList
{
public:

    GrFmtFactoriesList();
    virtual ~GrFmtFactoriesList();
    void  RemoveAll();
    bool  AddFactory( GrFmtFilterFactory* factory );
    int   FactoriesCount() { return m_curFactories; };
    ListPosition  GetFirstFactoryPos();
    GrFmtFilterFactory*  GetNextFactory( ListPosition& pos );
    virtual GrFmtReader*  FindReader( const char* filename );
    virtual GrFmtWriter*  FindWriter( const char* filename );

protected:

    GrFmtFilterFactory** m_factories;
    int  m_maxFactories;
    int  m_curFactories;
};

FindReader/FindWriter用于查找图像对应的驱动。如果想修改查找的规则，可以通过 GetNextFactory遍历链表来实现。

真正的读写类从GrFmtReader派生，分别对应grfmt_bmp/grfmt_jpeg等各种格式驱动。然后通过前面的CvImageFilters::CvImageFilters()来讲各个驱动串到g_Filters.m_factories链表中。

class   GrFmtReader
{
public:

    GrFmtReader( const char* filename );
    virtual ~GrFmtReader();

    int   GetWidth()  { return m_width; };
    int   GetHeight() { return m_height; };
    bool  IsColor()   { return m_iscolor; };
    int   GetDepth()  { return m_bit_depth; };
    void  UseNativeDepth( bool yes ) { m_native_depth = yes; };
    bool  IsFloat()   { return m_isfloat; };

    virtual bool  ReadHeader() = 0;
    virtual bool  ReadData( uchar* data, int step, int color ) = 0;
    virtual void  Close();

protected:

    bool    m_iscolor;
    int     m_width;    // width  of the image ( filled by ReadHeader )
    int     m_height;   // height of the image ( filled by ReadHeader )
    int     m_bit_depth;// bit depth per channel (normally 8)
    char    m_filename[_MAX_PATH]; // filename
    bool    m_native_depth;// use the native bit depth of the image
    bool    m_isfloat;  // is image saved as float or double?
};

GrFmtReader比较核心的地方是3个virtual函数，分表用于读图像文件头、读数据、关闭图像文件。图像文件在读图像头的时候被打开。

对于图像的其他属性，可以通过在子类中直接操作m_iscolor等protected成员完成。

先大概说这么多，下一步将在上述分析的基础上，自己定义一个图像格式，然后提供相应的读写驱动，然后集成到cvSaveImage/cvLoadImage函数中。

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