TIF格式图像文件初探（转载）

转载 自 http://www.vckbase.com/index.php/wv/1287

一、前言

因工作需要，本人经常接触一些图像方面的编程工作。目前图像领域中的格式很多且大部分官方说明都是英文文档，实在令人头疼，我想受此困扰的程序员朋友不在少数吧。这里本人不揣浅陋，写了一个将TIF格式转换成BMP格式图像的程序，供大家参考。请不吝赐教。

注：TIF是可扩充标记的文件，所以理论上是不可能编写一个能识别所有类别TIF格式的读写程序，这里只是给大家提供一个思路， 将TIF图像转换成BMP图像后就可以使用Windows提供的API函数对其进行编辑并方便直观地显示出来，测试代码中包含 了一个用于测试的TIF图。本代码也只能针对这一种类别的TIF图进行操作，如何对其他类别的TIF图进行编码，读完本例子自然就能融会 贯通了。

二、TIF图像格式概览

TIF图由四个部分组成：

1、图像文件头（Image File Header简称IFH）：

图一 IFH结构描述

IFH数据结构包含3个成员共计8个字节，Byte order成员可能是“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；Version成员总是包含十进制42(0x2a)，它用于进一步校验该文件是否为TIF格式，42这个数并不是一般人 想象中的那样认为是tif软件的版本，实际上，42这个数大概永远不会变化；第三个成员是IFD（接下来要说的第二个数据结构）相对文件开始 处的偏移量。

2、图像文件目录（Image File Directory简称IFD）：

图二 IFD及DE结构描述

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图可能有多个IFD，这说明文件中有多个图像，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，Directory Entry Count指出该结构里面有多少个目录入口；接下来就是N个线性排列的DE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；最后就是一个偏移量， 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；

3、目录入口（Directory Entry简称DE）：

共12个字节，见图二。简单说，一个DE就是一幅图像的某一个属性。例如图像的大小、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：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就是代表着该数据的类型，TIF官方指定的有5种数据类型。 type=1就是BYTE类型（8位无标记整数）、type=2是ASCII类型（7位ASCII码加1位二进制0）、type=3是SHORT类型（16位无标记整数）、type=4是LONG 类型（32位无标记整数）、type=5是RATIONAL类型（2个LONG，第一个是分子，第二个是分母）。length成员是数据的数量而不是数据类型的长度。 第4个成员valueOffset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。

4、图像数据 本例提供的图像是基于256灰度级的，即一个字节代表一个像素点，它是0x00~0xff区间中256个灰度级的任意一个整数。通过使用UltraEdit工具观察， 我们发现该图像文件的组织形式是：IFH--数据--IFD。以下的示例说明遵循了这一观察结果。

三、实战

1、VC创建一个MFC AppWizard(exe)工程取名TiffTest，选择单文档程序。

2、添加TiffStruct.h文件，定义IFH和DE结构（参考前面的结构描述），用来接收读TIF文件的信息。

01.#ifndef _TIFFSTRUCT_

02.#define _TIFFSTRUCT_

03. 

04.typedef struct tagIMAGEFILEHEADER

05.{

06.WORD byteOrder;

07.WORD version;

08.DWORD offsetToIFD;

09.}IFH;

10. 

11.typedef struct tagDIRECTORYENTRY

12.{

13.WORD tag;

14.WORD type;

15.DWORD length;

16.DWORD valueOffset;

17.}DE;

18. 

19.#endif

3、在文档类中添加4个公有变量，并将其初始化为0。在TiffTestDoc.cpp中#include "TiffStruct.h"

1.DWORD m_dwBmSize;   //图象的数据部分的大小

2.CPalette m_palDIB;  //BMP图象调色板

3.HANDLE m_hDIB;      //BMP图象内存块句柄

4.CSize m_sizeDoc;    //图象的长和宽

4、在文档类的OnOpenDocument函数中定义局部工具变量并读文件

01.DWORD dwFileLength = 0;

02.CString strTemp = _T("");

03.WORD wDECount = 0;

04.BYTE* pDIB = NULL;

05.int i = 0;

06. 

07.IFH ifh;

08.ZeroMemory(&ifh, sizeof(IFH));

09. 

10.CFile file;

11.CFileException fe;

12. 

13.if(0 == file.Open(lpszPathName, CFile::modeRead | CFile::shareDenyWrite, &fe))

14.{

15.AfxMessageBox("打开文件失败");

16.return FALSE;

17.}

18.dwFileLength = file.GetLength();

读IFH文件头

01.if(sizeof(IFH) != file.Read(&ifh, sizeof(IFH)))

02.{

03.AfxMessageBox("读TIF文件头失败");

04.return FALSE;

05.}

06. 

07.if(0x2a != ifh.version)

08.{

09.AfxMessageBox("该文件不是TIF格式，读文件失败");

10.return FALSE;

11.}

12. 

13.if(0x4949 != ifh.byteOrder)

14.{

15.AfxMessageBox("该TIF文件不是IBMPC字节序，读文件失败");

16.return FALSE;

17.}

18. 

19.file.Seek(ifh.offsetToIFD, CFile::begin);//将文件指针定位到IFD

读文件有多少个目录入口

1.if(2 != file.Read(&wDECount, 2))

2.{

3.AfxMessageBox("无法获得TIF文件目录入口数量");

4.return FALSE;

5.}

6.strTemp.Format("该TIF文件有%d个目录入口", wDECount);

7.AfxMessageBox(strTemp);

创建DE数组，接收信息，数组中有wDECount个元素

01.DE* pde = new DE[wDECount];

02.DE* pTemp = pde;

03.memset(pde, 0, sizeof(DE)*wDECount);

04.if(sizeof(DE)*wDECount != file.ReadHuge(pde, sizeof(DE)*wDECount))

05.{

06.AfxMessageBox("读图象文件目录失败");

07.delete []pde;

08.return FALSE;

09.}  

显示图像文件目录信息

1.for(i=0; itag, i, pTemp->type, i, pTemp->length, i, pTemp->valueOffset);

2.AfxMessageBox(strTemp);

3.}

把图像的大小和图像数据的容量保存到成员变量中

01.for(i=0; itag)  //tag为256的目录入口中的变量标识了图象宽度

02.{

03.m_sizeDoc.cx = pTemp->valueOffset;

04.}

05.if(257 == pTemp->tag)    //图象高度

06.{

07.m_sizeDoc.cy = pTemp->valueOffset;

08.}

09.if(273 == pTemp->tag)    //计算图象数据占用字节数

10.{

11.//m_dwBmSize = pTemp->valueOffset - sizeof(IFH);

12.//或者把tag=256的valueOffset乘以tag=257的valueOffset

13.m_dwBmSize = m_sizeDoc.cx * m_sizeDoc.cy;

14.}

15.}

在文档类中创建一个成员工具函数CreateBmpBuffer，申请全局内存块以存放BMP文件结构数据

01.BOOL CTiffTestDoc::CreateBmpBuffer()

02.{

03.//申请BMP内存块

04.m_hDIB = GlobalAlloc(GMEM_MOVEABLE | GMEM_ZEROINIT,

05.sizeof(BITMAPFILEHEADER) +

06.sizeof(BITMAPINFOHEADER) +

07.256*sizeof(RGBQUAD) +

08.m_dwBmSize);

09.if(NULL == m_hDIB)

10.{

11.AfxMessageBox("申请BMP内存块失败");

12.return FALSE;

13.}

14.else

15.{

16.return TRUE;

17.}

18.}

回到OnOpenDocument成员函数中调用工具函数并获得全局内存块指针

01.//构造BMP图象内存块

02.if(!CreateBmpBuffer())

03.{

04.AfxMessageBox("构造BMP图象内存块失败");

05.delete []pde;

06.return FALSE;

07.}

08. 

09.//获得BMP内存块指针

10.pDIB = (BYTE*)GlobalLock(m_hDIB);

11.if(NULL == pDIB)

12.{

13.AfxMessageBox("获得BMP内存块指针失败");

14.GlobalUnlock(m_hDIB);

15.delete []pde;

16.return FALSE;

17.}  

以下是将图像信息填充到BMP内存块中，网上介绍BMP格式的文章很多，这里就不详述了。因测试图像数据表达的是0x00-0xff灰度，正好和BMP文件调色板索引值巧合。 故在代码中直接把图像数据信息当成索引即可，减少了编码复杂度。注：BMP文件中图像数据的第一行代表的是最终显示光栅的最后一行，所以在数据排列中要颠倒过来。

01.//构造BITMAPFILEHEADER并复制到BMP内存块

02.BITMAPFILEHEADER bmfHdr;

03.memset(&bmfHdr, 0, sizeof(BITMAPFILEHEADER));

04.bmfHdr.bfOffBits = sizeof(BITMAPFILEHEADER) + sizeof(BITMAPINFOHEADER) +

05.256*sizeof(RGBQUAD);

06.bmfHdr.bfReserved1 = 0;

07.bmfHdr.bfReserved2 = 0;

08.bmfHdr.bfSize = bmfHdr.bfOffBits + m_dwBmSize;

09.bmfHdr.bfType = 0x4d42;

10. 

11.memmove(pDIB, &bmfHdr, sizeof(BITMAPFILEHEADER));

12. 

13.//构造BITMAPINFOHEADER并复制到BMP内存块

14.BITMAPINFOHEADER bmiHdr;

15.memset(&bmiHdr, 0, sizeof(BITMAPINFOHEADER));

16.bmiHdr.biBitCount = 8;

17.bmiHdr.biClrImportant = 0;

18.bmiHdr.biClrUsed = 0;

19.bmiHdr.biCompression = 0;

20.bmiHdr.biHeight = m_sizeDoc.cy;

21.bmiHdr.biPlanes = 1;

22.bmiHdr.biSize = sizeof(BITMAPINFOHEADER);

23.bmiHdr.biSizeImage = 0;

24.bmiHdr.biWidth = m_sizeDoc.cx;

25.bmiHdr.biXPelsPerMeter = 2834;

26.bmiHdr.biYPelsPerMeter = 2834;

27. 

28.memmove((BITMAPFILEHEADER*)pDIB + 1, &bmiHdr, sizeof(BITMAPINFOHEADER));

29. 

30.//构造256个RGBQUAD并复制到BMP内存块

31.RGBQUAD* pRgbQuad = (RGBQUAD*)(pDIB + sizeof(BITMAPFILEHEADER) +sizeof(BITMAPINFOHEADER));

32.RGBQUAD* pOldQuad = pRgbQuad;

33.RGBQUAD rgbQuad;

34.memset(&rgbQuad, 0, sizeof(RGBQUAD));

35.for(i=0; i<256; i++)

36.{

37.rgbQuad.rgbBlue = i;

38.rgbQuad.rgbGreen = i;

39.rgbQuad.rgbRed = i;

40.rgbQuad.rgbReserved = 0;

41.pRgbQuad = pOldQuad + i;

42.memmove(pRgbQuad, &rgbQuad, sizeof(RGBQUAD));

43.}

44. 

45.//填充所有像素数据, 颠倒图象数据从最后一行开始读起

46.int j = 0;

47.for(i=m_sizeDoc.cy-1; i>=0; i--)

48.{

49.file.Seek(sizeof(IFH) + i*m_sizeDoc.cx, CFile::begin);

50.file.Read((BYTE*)(pRgbQuad + 1) + j*m_sizeDoc.cx, m_sizeDoc.cx);

51.j++;

52.}  

初始化BMP调色板，为显示BMP文件做准备

01.//初始化专用调色板

02.BYTE buf[2+2+4*256];

03.LOGPALETTE* pPal = (LOGPALETTE*)buf;

04.pPal->palVersion = 0x300;

05.pPal->palNumEntries = 256;

06.for(i=0; i<255; i++)

07.{

08.pPal->palPalEntry[i].peBlue = i;

09.pPal->palPalEntry[i].peFlags = 0;

10.pPal->palPalEntry[i].peGreen = i;

11.pPal->palPalEntry[i].peRed = i;

12.}

13.m_palDIB.CreatePalette(pPal);

最后是OnOpenDocument成员函数返回前的清理工作

1.GlobalUnlock(m_hDIB);

2.delete []pde;

3.return TRUE;

至此，TIF文件信息已转换为BMP图像并保存在全局内存块中了，接下来就可以在OnDraw中调用WinAPI函数StretchDIBits来显示它。

01.if(NULL == pDoc->m_hDIB)

02.{

03.return;

04.}

05.HDC hdc = pDC->m_hDC;

06.BYTE* pBuf = (BYTE*)GlobalLock(pDoc->m_hDIB);

07.pBuf += sizeof(BITMAPFILEHEADER);

08.BYTE* pData = pBuf + sizeof(BITMAPINFOHEADER) + 256*sizeof(RGBQUAD);

09. 

10.CPalette* pOldPal = pDC->SelectPalette(&pDoc->m_palDIB, TRUE);

11.pDC->RealizePalette();

12. 

13.::SetStretchBltMode(hdc, COLORONCOLOR);

14.::StretchDIBits(hdc, 10, 10, pDoc->m_sizeDoc.cx, pDoc->m_sizeDoc.cy,

15.0, 0, pDoc->m_sizeDoc.cx, pDoc->m_sizeDoc.cy, pData,

16.(BITMAPINFO*)pBuf, DIB_RGB_COLORS, SRCCOPY);

17. 

18.pDC->SelectPalette(pOldPal, FALSE);

19.GlobalUnlock(pDoc->m_hDIB);

最后别忘了在文档类析构函数~CTiffTestDoc中销毁全局内存块

1.if(NULL != m_hDIB)

2.{

3.GlobalFree(m_hDIB);

4.m_hDIB = NULL;

5.}

四、结束语

测试用的TIF文件在工程目录下，文件名为SSS00.TIF。本人学习图形图像编程不久，文章难免挂一漏万，请高手指教。