如何将图像中的每个像素作为 16 位索引存储到颜色表中？答案

【问题标题】：How can I store each pixel in an image as a 16 bit index into a colortable?如何将图像中的每个像素作为 16 位索引存储到颜色表中？
【发布时间】：2013-12-22 02:24:57
【问题描述】：

我有一个二维浮点值数组：

float values[1024][1024];

我想存储为图像。

值在范围内：[-range,+range]。

我想使用从红色（-范围）到白色（0）到黑色（+范围）的颜色表。

到目前为止，我一直使用 BMP 文件格式将每个像素存储为 32 位 RGBA。存储我的数组的总内存是 1024*1024*4 字节 = 4MB。

知道我的颜色表是“一维”而 32 RGBA 是“四维”，这似乎非常广泛。

明白我的意思；假设我的颜色表从黑色（-范围）变为蓝色（+范围）。在这种情况下，唯一变化的组件显然是 B，所有其他组件都是固定的。所以我只得到了 8 位的精度，而我“支付”了 32 位:-(。

因此，我正在寻找一种基于“调色板”的文件格式。理想情况下，我希望每个像素都是一个 16 位索引（无符号短整数）到一个由 2^16 个 RGBA 值组成的“调色板”中。在这种情况下，用于存储我的数组的总内存为：1024*1024*2 字节 + 2^16*4 字节 = 2.25 MB。所以我会以几乎一半的“价格”获得两倍的精度！

哪些图像格式支持此功能？

目前我正在使用 Qt 的 QImage 将数组作为图像写入文件。 QImage 具有内部 8 位索引（“调色板”）格式。我想要一个16位的。我也没有从 Qt 的文档中了解哪些文件格式支持 8 位索引内部格式。

【问题讨论】：

根据to this wiki page，所有常见格式都不会索引超过 8 位。

标签： c++ c qt image-processing

【解决方案1】：

将其存储为 16 位灰度 PNG，然后自己手动制作颜色表。

您没有说明为什么您的图像可以分解为 2^16 种颜色，但利用您对这张特殊图像的了解，您可以制定一种算法，使彼此接近的索引具有相似的颜色，因此更容易压缩。

【讨论】：

正确。 “灰度”真正的意思是“单通道”，这里就是这样。

【解决方案2】：

“我想使用从红色（-范围）到白色（0）到黑色（+范围）的颜色表。”

好的，所以你有 FF,00,00（红色）到 FF,FF,FF（白色）到 00,00,00（黑色）。在 24 位 RGB 中，这在我看来像是从红色到白色的 256 个值，然后是从白色到黑色的另一个 256 个值。所以你不需要 2^16 (16384) 的调色板大小；你需要 2^9 (512)。

如果您愿意妥协并使用 2^8 的调色板大小，那么 GIF 格式可以工作。这仍然是相对精细的分辨率：负片上有 128 种红色，正片上有 128 种灰色。 GIF 的 256 个调色板条目中的每一个都可以是 RGB 值。

PNG 是另一种基于调色板的颜色。如果您需要 Alpha 通道，您可以使用 PNG，包括 RGBA 来获得更大的灵活性。

您在问题中提到了 RGBA，但没有解释 alpha 通道的使用。

因此独立于文件格式，如果您可以使用 256 条目调色板，那么您将获得一个非常好的压缩图像。回到您的映射要求（即映射浮动 [-range -> 0.0 -> +range] 到 [red -> white -> black]，这是一个 256 个条目的调色板，涵盖了您想要的范围 red-white-black：

float    entry#  color  rgb
------  -------  -----  --------
-range    0  00  red    FF,00,00
          1  01         FF,02,02
          2  02         FF,04,04
             ...          ...
             ...          ...
        127  7F         FF,FD,FD
  0.0   128  80  white  FF,FF,FF
        129  81         FD,FD,FD
             ...          ....
             ...          ...
        253  FD         04,04,04
        254  FE         02,02,02
+range  255  FF  black  00,00,00

如果将颜色表的大小加倍为 9 位（512 个值），那么您可以使 RGB 条目之间的增量更精细：增量为 1 而不是 2。这样的 9 位调色板将为您提供完整的单- 范围的负侧和正侧的 RGB 通道分辨率。给定您想要做的映射，分配 16 位调色板是否真的能够存储更多视觉信息尚不清楚。我希望我能理解你的问题，也许这会有所帮助。

【讨论】：

【解决方案3】：

PNG format 支持高达 8 位的调色板格式，但也应支持高达 16 位的灰度图像。但是，16 位模式使用较少，可能缺少软件支持。您应该先测试您的工具。

但您也可以使用纯 24 位 RGB 真彩色 PNG 图像进行测试。它们经过压缩，在任何情况下都应该比 BMP 产生更好的结果。

【讨论】：