给OpenCV增加新的图像格式支持

在中提供了cvSaveImage/cvLoadImage两个函数用来读写影像。opencv本身支持一些常见的格式。

但是如果是自己定义的特殊影像格式，cvSaveImage/cvLoadImage则不能正确处理。

不过opencv本身的影像读写模块设计的比较好，很容易进行扩充。而且opencv在处理 tiff等格式的图像的时候也是借用了libtiff库。因此，我们自己也可以给opencv的 cvSaveImage/cvLoadImage增加新的图像格式支持。

例如，假设定义了一个txt格式的图像。那么就可以用以下代码进行读写：

IplImage *img;
img = cvLoadImage("test.txt", 1);
cvSaveImage("save.txt", img);

具体的示例代码现在没有完全写好，等完善之后会将驱动的实现细节整理出来。

由于内容比较多，我另开了一帖 OpenCV的图像读写框架.

关于cvLoadImage/cvSaveImage的读写框架已经分析过。现在我们来尝试自己实现一个图像格式的读写操作。

现在，我们定义图像后缀名为bin，例如image.bin等。 bin格式的结构和IplImage结构基本对应，具体如下：

"BIN"          // 文件类型，三个字节
width          // 图像宽度，int
height         // 图像高度，int
depth          // 像素深度，int
channels       // 通道数，int
data           // 每个像素数据

bin格式图像文件为二进制格式。由于opencv内部实现的一些限制，对于文本格式的图像文件支持可能相对困难一些（后面会提到）。

现在，参考grfmt_bmp代码，创建对应的grfmt_bin.h/grfmt_bin.cpp文件。

grfmt_bin.h内容如下：

#ifndef _GRFMT_BIN_H_
#define _GRFMT_BIN_H_

#include "grfmt_base.h"

// 测试：自己实现的图像格式

// 采用内存格式
// 内部保存一个img图像
// IplImage

class GrFmtBinReader : public GrFmtReader
{
public:

    GrFmtBinReader( const char* filename );
    ~GrFmtBinReader();

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

protected:

FILE*   m_fp;        // 文件指针
int     m_channels;  // 通道数
};


// ... writer
class GrFmtBinWriter : public GrFmtWriter
{
public:

    GrFmtBinWriter( const char* filename );
    ~GrFmtBinWriter();

    bool  WriteImage( const uchar* data, int step,
                    int width, int height, int depth, int channels );
protected:

FILE*   m_fp;  // 文件指针
};


// ... and filter factory
class GrFmtBin : public GrFmtFilterFactory
{
public:

    GrFmtBin();
    ~GrFmtBin();

    GrFmtReader* NewReader( const char* filename );
    GrFmtWriter* NewWriter( const char* filename );

};

#endif/*_GRFMT_BIN_H_*/

grfmt_bin.cpp对应各个成员函数的实现。首先包含必要的头文件：

#include "_highgui.h"
#include "grfmt_bin.h"

GrFmtBin对应bin格式的对象工厂，其中NewReader/NewWriter用于创建用于读/写bin格式图像的驱动。

GrFmtBin::GrFmtBin()
{
    // 文件标志在开头，对应3个字节
    m_sign_len = 3;

    // 文件标志为"BIN"
    m_signature = "BIN";

    // 图像文件名描述，小括弧中的为后缀名
    m_description = "Bin image (*.bin)";

    // 只有后缀名为bin，并且以"BIN"3个字节开头的
    // 文件才会被当作bin格式图像。
}

GrFmtBin::~GrFmtBin()
{
}

// 构造读驱动
GrFmtReader* GrFmtBin::NewReader( const char* filename )
{
    return new GrFmtBinReader( filename );
}

// 构造写驱动
GrFmtWriter* GrFmtBin::NewWriter( const char* filename )
{
    return new GrFmtBinWriter( filename );
}

读驱动为GrFmtBinReader，从GrFmtReader派生：

GrFmtBinReader::GrFmtBinReader( const char* filename ) : GrFmtReader( filename )
{
    m_fp = NULL;
}

GrFmtBinReader::~GrFmtBinReader()
{
}

// 关闭图像文件
void  GrFmtBinReader::Close()
{
    if(m_fp) fclose(m_fp);
    GrFmtReader::Close();
}

// 读图像的属性
bool  GrFmtBinReader::ReadHeader()
{
    // 打开图像文件
    m_fp = fopen(m_filename, "rb");
    if(!m_fp) return false;

    // 跳过图像格式"BIN"
    char signature[3];
    fread(signature, 1, 3, m_fp);

    // int t[] = { width, height, depth, channels };
    // fwrite(t, sizeof(t), 1, m_fp);

    int t[4];
    fread(t, sizeof(t), 1, m_fp);

    m_width      = t[0];
    m_height   = t[1];
    m_bit_depth   = t[2];
    m_channels   = t[3];

    m_iscolor   = (m_channels>1)? true: false;

    assert(m_height > 0 && m_width > 0);
    return true;
}

// 图像的像素数据
bool  GrFmtBinReader::ReadData( uchar* data, int step, int color)
{
    if(color && m_channels == 1)
    {
        // 转换为彩色
        int y;
        for( y = 0; y < m_height; y++, data += step )
        {
            int x;
            for(x = 0; x < m_width; ++x)
            {
                int size = m_channels*m_bit_depth/8;

                char buf[8];
                fread(buf, 1, size, m_fp);

                data[size*x+0] = buf[0];
                data[size*x+1] = buf[1];
                data[size*x+2] = buf[2];
            }
        }
    }
    else
    {
        // 这里有待完善
        int y;
        for( y = 0; y < m_height; y++, data += step )
        {
            int size = m_channels*m_bit_depth*m_width/8;
            fread(data, 1, size, m_fp);
        }
    }

    return true;
}

写驱动为GrFmtBinWriter，从GrFmtWriter派生：

GrFmtBinWriter::GrFmtBinWriter( const char* filename ) : GrFmtWriter( filename )
{
}

GrFmtBinWriter::~GrFmtBinWriter()
{
}

bool  GrFmtBinWriter::WriteImage( const uchar* data, int step,
                                int width, int height, int depth, int channels )
{
    m_fp = fopen(m_filename, "wb");
    if(!m_fp) return false;

    const char *signature = fmtSignBin;
    fwrite(signature, 1, 3, m_fp);

    {
        int t[] = { width, height, depth, channels };
        fwrite(t, sizeof(t), 1, m_fp);
    }

    int i;
    for(i = 0; i < height; ++i, data += step)
    {
        fwrite(data, depth*channels/8, width, m_fp);
    }

    fclose(m_fp);

    return true;
}

到这里bin格式的驱动已经基本实现。下面还需要将驱动集成到opencv中。

1. 在grfmts.h包含bin格式图像驱动

#include "grfmt_bin.h"

2. 在loadsave.cpp中构造g_Filters的时候，添加驱动到链表

具体代码在CvImageFilters构造函数中完成：

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() );
#ifdef HAVE_PNG
    m_factories->AddFactory( new GrFmtPng() );
#endif
#ifdef HAVE_JASPER
    m_factories->AddFactory( new GrFmtJpeg2000() );
#endif
#ifdef HAVE_ILMIMF
    m_factories->AddFactory( new GrFmtExr() );
#endif

    // Bin格式图像驱动
    m_factories->AddFactory( new GrFmtBin() );
}

这里需要补充的是，m_factories链表中的顺序可能会影响 FindReader/FindWriter查找结果。在默认实现中是顺序查找，因此链表中排在前面的驱动被优先查找。

现在bin格式图像的驱动已经全部实现，重新编译highgui工程。

下一节将讲述cvLoadImage/cvSaveImage的具体执行流程。

测试bin格式的驱动代码：

#include <assert.h>
#include <highgui.h>

int main()
{
    const char *file_bmp = "E:\\TestXX\\gtalk-Alien.bmp";
    const char *file_bin = "E:\\TestXX\\gtalk-Alien.bin";

    // 将bmp转换为bin格式

    IplImage *img_bmp = cvLoadImage(file_bmp, 1);
    assert(img_bmp != NULL);

    cvSaveImage(file_bin, img_bmp);

    // 从bin格式装载图像
    // 目前bin驱动还不完善，第二个参数需设置为1

    IplImage *img_bin = cvLoadImage(file_bin, 1);
    assert(img_bin != NULL);

    // 创建窗口，用于显示图像

    const char *win_bmp = "Bmp Image";
    const char *win_bin = "Bin Image";

    cvNamedWindow(win_bmp);
    cvNamedWindow(win_bin);

    // 显示2个图像
    cvShowImage(win_bmp, img_bmp);
    cvShowImage(win_bin, img_bin);

    // 等待
    cvWaitKey(0);

    // 释放资源
    cvDestroyAllWindows();

    cvReleaseImage(&img_bmp);
    cvReleaseImage(&img_bin);

    return 0;
}

转换后的bin格式图像见附件，用户可以自己尝试打开bin图像文件。

调试驱动：

假设上面的测试对应的程序为C:\testBin.exe。用VC6打开opencv的工程，设置highgui工程的属性：在调试可以执行栏中输入C:\testBin.exe。

现在就可以调试highgui了。可以单步调试，也可以在bin的相关位置设置断点。需要注意的是，highgui工程和testBin工程默认的路径可能不同，因此在打开/保存图像的时候最好使用绝对路径。

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