用libtiff实现高效的图像格式转换

一、libtiff简介

libtiff是一个广泛使用的C/C++库，用于读取和写入TIFF格式的图像文件。它可用于不同平台和操作系统中的应用程序，提供了许多功能，包括处理多页图像、大尺寸图像和多维数据。此外，libtiff支持不同的压缩方式，如LZW、JPEG和PackBits等。

在本篇文章中，我们将使用libtiff对图像格式进行高效转换，更具体地说，我们将实现将TIFF格式转换为JPEG格式。

二、实现图像格式转换

在本例中，我们将使用TIFF文件作为输入文件，并将其转换为JPEG格式。我们需要以下库和依赖项：

libtiff（用于TIFF文件的读取和转换）

libjpeg（用于JPEG文件的创建和输出）

具体的实现步骤如下：

步骤1：打开TIFF文件

我们首先使用libtiff中的TIFFOpen函数打开TIFF文件。TIFFOpen函数具有以下参数：文件名、模式（例如"r"用于只读访问），还可以包含一个检查文件格式的NULL指针。打开文件后，我们可以检查返回的指针是否为空，如果为空，则表示出现错误。

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

步骤2：检查TIFF格式

接下来，我们需要检查输入文件的格式是否为TIFF。我们可以使用TIFFIsTiff函数来执行此操作。

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

步骤3：读取基本信息和标签

我们可以使用TIFFGetField函数读取TIFF文件的基本信息和标签。例如，我们可以读取图像宽度和高度、图像数据的颜色空间和压缩方式等。

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

步骤4：分配内存

我们需要为图像数据分配足够的内存。我们可以使用malloc函数为图像数据分配内存，并使用TIFFScanlineSize函数计算每行所需的字节数。

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

步骤5：读取图像数据

我们可以使用TIFFReadScanline函数逐行读取图像数据并将其存储在我们之前分配的缓冲区中。我们可以使用TIFFReadEncodedStrip函数逐个条带读取图像数据，这对于处理大型图像非常有用。

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

步骤6：创建JPEG文件

我们现在可以为输出JPEG文件分配内存。我们可以使用libjpeg库中的结构体和函数来创建JPEG压缩器和输出文件。

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);

步骤7：写入图像数据

我们现在可以逐行将图像数据写入JPEG输出文件。我们可以将每行数据的指针传递给jpeg_write_scanlines函数。

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);
}

步骤8：完成转换

我们可以在写入所有图像数据后完成JPEG输出文件的转换。我们需要使用jpeg_finish_compress函数来完成这项工作。接下来，我们可以释放所有内存并关闭输入和输出文件。

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

三、结论

在本篇文章中，我们详细介绍了如何使用libtiff和libjpeg库将TIFF格式的图像转换为JPEG格式。我们演示了从打开TIFF文件到输出JPEG文件的每个步骤，并提供了完整的代码示例。使用这些库，我们可以高效地处理大型图像，并转换为不同的格式，以满足不同的应用场景需求。