用libtiff實現高效的圖像格式轉換

一、libtiff簡介

libtiff是一個廣泛使用的C/C++庫，用於讀取和寫入TIFF格式的圖像文件。它可用於不同平台和操作系統中的應用程序，提供了許多功能，包括處理多頁圖像、大尺寸圖像和多維數據。此外，libtiff支持不同的壓縮方式，如LZW、JPEG和PackBits等。

在本篇文章中，我們將使用libtiff對圖像格式進行高效轉換，更具體地說，我們將實現將TIFF格式轉換為JPEG格式。

二、實現圖像格式轉換

在本例中，我們將使用TIFF文件作為輸入文件，並將其轉換為JPEG格式。我們需要以下庫和依賴項：

libtiff（用於TIFF文件的讀取和轉換）

libjpeg（用於JPEG文件的創建和輸出）

具體的實現步驟如下：

步驟1：打開TIFF文件

我們首先使用libtiff中的TIFFOpen函數打開TIFF文件。TIFFOpen函數具有以下參數：文件名、模式（例如”r”用於只讀訪問），還可以包含一個檢查文件格式的NULL指針。打開文件後，我們可以檢查返回的指針是否為空，如果為空，則表示出現錯誤。

TIFF* tif = TIFFOpen("input.tiff", "r");
if (!tif) {
    fprintf(stderr, "Could not open input file");
    exit(1);
}

步驟2：檢查TIFF格式

接下來，我們需要檢查輸入文件的格式是否為TIFF。我們可以使用TIFFIsTiff函數來執行此操作。

if (!TIFFIsTiff(tif)) {
    fprintf(stderr, "Input file is not a TIFF file");
    exit(1);
}

步驟3：讀取基本信息和標籤

我們可以使用TIFFGetField函數讀取TIFF文件的基本信息和標籤。例如，我們可以讀取圖像寬度和高度、圖像數據的顏色空間和壓縮方式等。

uint32 image_width, image_length;
TIFFGetField(tif, TIFFTAG_IMAGEWIDTH, &image_width);
TIFFGetField(tif, TIFFTAG_IMAGELENGTH, &image_length);

步驟4：分配內存

我們需要為圖像數據分配足夠的內存。我們可以使用malloc函數為圖像數據分配內存，並使用TIFFScanlineSize函數計算每行所需的字節數。

uint32 scanline_size = TIFFScanlineSize(tif);
tsize_t buffer_size = scanline_size * image_length;
unsigned char* buffer = (unsigned char*) malloc(buffer_size);

步驟5：讀取圖像數據

我們可以使用TIFFReadScanline函數逐行讀取圖像數據並將其存儲在我們之前分配的緩衝區中。我們可以使用TIFFReadEncodedStrip函數逐個條帶讀取圖像數據，這對於處理大型圖像非常有用。

for (uint32 row = 0; row < image_length; row++) {
    TIFFReadScanline(tif, buffer + row*scanline_size, row);
}

步驟6：創建JPEG文件

我們現在可以為輸出JPEG文件分配內存。我們可以使用libjpeg庫中的結構體和函數來創建JPEG壓縮器和輸出文件。

struct jpeg_compress_struct jpeg;
struct jpeg_error_mgr jerr;
    
jpeg_create_compress(&jpeg);
jpeg_std_error(&jerr);
jerr.trace_level = 0;
    
FILE* outfile = fopen("output.jpg", "wb");
if (!outfile) {
    fprintf(stderr, "Could not open output file");
    exit(1);
}
    
jpeg_stdio_dest(&jpeg, outfile);
    
jpeg.image_width = image_width;
jpeg.image_height = image_length;
jpeg.input_components = num_components;
jpeg.in_color_space = JCS_RGB;
    
jpeg_set_defaults(&jpeg);
jpeg_set_quality(&jpeg, 75, TRUE);
    
jpeg_start_compress(&jpeg, TRUE);

步驟7：寫入圖像數據

我們現在可以逐行將圖像數據寫入JPEG輸出文件。我們可以將每行數據的指針傳遞給jpeg_write_scanlines函數。

JSAMPROW scanline = (JSAMPROW) malloc(image_width * num_components * sizeof(JSAMPLE));
    
for (uint32 row = 0; row < image_length; row++) {
    for (uint32 col = 0; col < image_width; col++) {
        for (int ci = 0; ci < num_components; ci++) {
            scanline[col*num_components + ci] = buffer[row*scanline_size + col*num_components + ci];
        }
    }
    jpeg_write_scanlines(&jpeg, &scanline, 1);
}

步驟8：完成轉換

我們可以在寫入所有圖像數據後完成JPEG輸出文件的轉換。我們需要使用jpeg_finish_compress函數來完成這項工作。接下來，我們可以釋放所有內存並關閉輸入和輸出文件。

jpeg_finish_compress(&jpeg);
    
free(buffer);
free(scanline);
    
fclose(outfile);
TIFFClose(tif);

三、結論

在本篇文章中，我們詳細介紹了如何使用libtiff和libjpeg庫將TIFF格式的圖像轉換為JPEG格式。我們演示了從打開TIFF文件到輸出JPEG文件的每個步驟，並提供了完整的代碼示例。使用這些庫，我們可以高效地處理大型圖像，並轉換為不同的格式，以滿足不同的應用場景需求。