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数字图像处理（2） 图像文件格式 东北林业大学信息学院 任洪娥
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引言 存储图像信息 图像特点：以象素为单位，矩形区域 信息量大 与操作系统有关：windows、unix、mac
编码方式：无压缩、无损压缩、有损压缩 常用的图像文件格式：BMP、JPEG、TIFF、GIF
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基本概念 颜色深度：1,2,4,8,16,24bits/pixel 压缩方式：LZW、rle CCITT3, CCITT4
JPEG, JPEG2000
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BMP文件格式
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什么是BMP文件格式 Windows操作系统的标准文件格式
虽然大部分BMP文件是不压缩的形式，它本身还是支持图像压缩的，如rle格式（行程长度编码，runlength encoding）和LZW压缩格式等
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BMP文件结构
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BMP图像文件头
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图像信息头(1)
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图像信息头(2) 注：在Windows98和Windows2000支持JPEG方式
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图像信息头(3)
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图像信息头结构定义
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调色板和图像数据
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GIF文件格式
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GIF文件格式特点 采用复杂的LZW编码方式 一个GIF文件可以存储多幅图像 带有色彩表（全局、局部色彩表） 支持图像定序显示或覆盖
可以错行存放 支持文本覆盖
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LZW压缩算法 1. 初始化字典。将所有可能的原始字符串加入字典，P:=空串。 2. C:=字符流的下一字符 3. P+C在字典中吗？
a. 是，则P:=P+C b. 否， (1) 将对应P的编码加入到码流
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LZW压缩算法(续) (2) 将P+C加入字典 (3) P:=C c. 字符流还有字符吗？ (1) 是，goto 2 (2) 否，
i. 输出P的编码 ii. 结束
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LZW压缩举例 编码过程： 初始字典： A B C 字符流：
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LZW解压缩算法 1. 初始化字典 2. cW := 码流的第一个码 3. 输出string(cW)到字符流 4. pW := cW
a. 是 (1) 输出string(cW)到字符流 (2) P:=string(pW)
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LZW解压缩算法(续) (3) C:=string(cW)的第一个字符 (4) 将字符串P+C加入到字典中 b. 否
(1) P:=string(pW) (2) C:=string(cW)的第一个字符 (3) 将P+C输出到字符流，并将它加入字典 7. 码流中还有编码吗？ a. 是，goto 4 b. 否，解码过程结束
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LZW解压缩举例 初始字典： A B C 解码过程： 码流：122473
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GIF文件结构
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JPEG文件格式
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JPEG文件格式的特点 静止图像压缩 采用有损编码方式 是一种变换编码 对高频、低频信号区别对待
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JPEG文件的标记 用以区分和识别图像数据及其相关信息 每个标记都是由2个字节组成，其前一个字节是固定值0xFF
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JPEG文件的组织（ 8个部分） 图像开始SOI(Start of Image)标记 APP0标记(Marker)
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JPEG文件的组织(2) (3) APPn标记(Markers)，其中n=1~15(任选) APPn长度 详细信息
(4) 一个或者多个量化表DQT 量化表长度(quantization table length) 量化表数目(quantization table number) 量化表(quantization table)
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JPEG文件的组织(3) (5) 帧图像开始SOF0(Start of Frame)
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JPEG文件的组织(4) (6) 一个或者多个霍夫曼表DHT 霍夫曼表的长度(Huffman table length)
类型、AC或者DC(Type, AC or DC) 索引(Index) 位表(bits table) 值表(value table)
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JPEG文件的组织(5) (7) 扫描开始SOS(Start of Scan) 扫描开始长度(start of scan length)
颜色分量数(number of color components) 每个颜色分量 ID 交流系数表号 (AC table #) 直流系数表号 (DC table #) 压缩图像数据 (Compress image data) (8) 图像结束EOI(End of Image)
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JPEG编码原理
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JPEG文件结构
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TIFF文件格式
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什么是TIFF文件格式 TIFF是Tagged Image File Format的缩写，是一个广为应用的光栅图像文件格式，它的来源有：
扫描仪 CAD系统 地理信息 … 由Adobe公司授权，包括TIF标记和文档 TIFF包括公共标记和私有标记
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TIFF版本信息 1980年发表最早的版本V1、V2 1989年发表版本V5.0 1992年，V6.0
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TIFF格式的特点 支持从高端到低端的设备 可扩展性强，支持公共和私用的标记结构 支持各种压缩格式 有公共软件库支持 二值图 灰度图 调色板
真彩色 其他扩展
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TIFF文件头 “II”/ “MM”
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字节顺序
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TIFF文件结构
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TIFF文件的标记 公共标记(public tag) 在TIFF V5.0的说明中定义了45个标记
Compression 259 SHORT 1 所有TIFF图像必须支持以下标记： NewSubfileType、lmageWidth、 ImageLength、RowsPerStrip、StripOffsets StripByteCounts、Xresolution、Yresolution ResolutionUnit 私有标记(private tag) 由Aldus和Microsoft来分配 取值范围：32,768 － 65,535
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TIFF文件的编码
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TIFF文件的读取和保存 struct TIFF_img { unsigned char **mono;
unsigned char **cmap; unsigned char ***color; char TIFF_type; char compress_type; int height; int width; }; int read_TIFF ( FILE *fp, struct TIFF_img *img ); int write_TIFF ( FILE *fp, struct TIFF_img *img );
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Windows系统的图像显示 消息(message) 设备上下文(device context) 设备句柄(handle)
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