在 C++ 中保存浮点 * 图像

Question

我想了解如何保存float 类型的图像：

float * image;

以这种方式分配：

int size = width * height;
image = (float *)malloc(size * sizeof(float));

我尝试使用 CImg 库，但不直接接受浮点数。事实上，我只用它来捕捉图像浮动，因为我只需要浮动图像。

CImg<float> image("image.jpg");
int width = image.width(); 
int height = image.height();
int size = width*height
float * image = image.data();

如何将这张图片从.jpg 或.bmp 保存到float 可读。我想打开一个写缓冲区，但没有保存任何东西，我无法从文件中读取！

Answer 1

嗯，您首先需要了解您要做什么。 您正在创建一个指向浮点数组的指针

image=(float *)malloc(size* sizeof(float));

然后你在做

float * image =image.data();

这是对image 的双重使用，这将导致编译器错误，并且如果可以的话，也是一件坏事。

现在您应该继续阅读 CImg here 并看到 Data() 返回指向图像第一个像素的指针。

现在我们已经确定了所有这些，让我们来看看解决方案： 如果要将浮点数组保存到文件中，请使用此示例

#include <fstream.h>

void saveArray(float* array, int length);

int main()
{
    float image[] = { 15.25, 15.2516, 84.168, 84356};
    saveArray(floatArray, sizeof(image)/ sizeof(image[0]));

    return 0;
}

void saveArray(float* array, int length)
{
    ofstream output("output.txt");

    for(int i=0;i<length;i++)
    {
        output<<array[i]<<endl;
    }
}

Answer 2

由于 JPEG 图像格式仅支持 8 位颜色分量（实际上标准允许 12 位，但我从未见过它的实现），因此您无法使用 JPEG 执行此操作。

您可以使用 .bmp 文件执行此操作。请参阅我的answer to a question，了解使用OpenCV 库的可能方法。对于其他一些库，使用 .bmp 文件可能很容易，因为 OpenCV 假定 8 位颜色通道，尽管据我所知，.bmp 格式并没有规定。

您需要压缩吗？如果不只是写一个二进制文件，或者以yml格式存储文件等等。

如果您需要压缩OpenEXR 可以考虑。 Image Magick 可能是您的最佳实现，因为它与 CImg 集成得很好。由于 CImg 本身不支持 .jpg，我怀疑您可能已经拥有 Image Magick。

Answer 3

嗯，我可以从您的代码中看到您仅使用 32 位浮点灰度（没有 R、G、B 只是我） 所以这是我的建议：

1. Radiance RGBE (.hdr) 将 3x8 位尾数用于 R、G、B 和 1x8 位指数，它只提供 16 位精度。 但是，如果您还使用 R、G、B 而非出于模拟目的，则此格式不适合您。 （因为所有通道的指数都是相同的，所以你会非常精确）

2. 任何 HDR 格式都不是原生格式，因此您需要安装查看器，并且必须为您的源代码编写读/写函数或使用库

3. 非 HDR 格式（bmp、jpg、tga、png、pcx...） 如果您只使用灰度，那么这对您来说是最好的解决方案。这些格式通常是每个通道 8 位，因此您可以将 24-32 位一起用于您的单一强度。您还可以在大多数操作系统上本地查看/编辑这些图像。有两种方法可以做到这一点。

   • 对于 32 位图像，您可以简单地将浮点数复制到颜色 =((DWORD*)(&col))[0];其中 col 是您的浮点像素。这是最简单的，没有精度损失，但是如果您查看图像，它会不漂亮:) 因为浮点数的存储方式与整数类型不同。

   • 使用调色板。创建从像素颜色的最小到最大可能值的色阶调色板（保存的颜色越多，精度越高）。然后将整个图像绑定到这个值。在此之后将浮点值转换为调色板中的索引并将其存储（用于保存）并从颜色（用于加载）的调色板中的索引中反向获取浮点数，以这种方式，图片将类似于热图像...从浮点数转换索引/RGB 颜色的值可以线性（降低很多精度）或非线性（通过 exp、log 函数或您想要的任何非线性）在最好的情况下，如果您使用 24 位像素并从所有 2^24 种颜色中获得比例调色板并且您使用非线性转换比你只损失 25% 的精度（如果你真的使用浮点的整个动态范围，如果不是比损失更小甚至为零）

缩放提示：

• 看一下光谱颜色，它是一个很好的开始色标（有许多简单的源代码可以用一些 fors 只是谷歌创建这个），你也可以使用任何颜色渐变模式。

• 非线性函数应该在需要保持精度的浮点范围（大多数像素可以在的范围）上变化较小，而在精度不重要的地方（+/- NaN）变化很大。我通常使用 exp、ln 或 tan，但您必须将它们缩放到您的调色板范围。

Answer 4

BMP 文件格式非常简单： https://en.m.wikipedia.org/wiki/BMP_file_format

读取标头以确定高度、宽度、bpp 和数据起始索引。然后通过将像素通道值转换为浮点数（从标题中指定的索引开始）开始填充浮点数组，跨越宽度。当你到达指定宽度的模块时，转到数组中的下一行。

JPG 解码更复杂。我建议不要自己动手。

Answer 5

如果要保存浮点值，则需要使用支持它们的格式——不是 JPEG 也不是 BMP。最可能的选择是：

• TIFF - 需要一个库来编写

• FITS——主要用于天文数据，写起来不难

• PFM（便携式浮点格式）是最小公分母格式，与NetPBM format 相同，在here 中描述。

好消息是 CImg 支持 PFM 开箱即用，无需额外的库。所以你的问题的答案很简单：

#include "CImg.h"
using namespace cimg_library;
int main() {
   CImg<float> image("image.png");
   image.normalize(0.0,1.0);
   image.save_pfm("result.pfm");
}

如果您想稍后查看您的图像，ImageMagick 可以理解上述所有格式，并且可以将其中的任何格式转换为其他格式：

convert result.pfm image.jpg       # convert PFM to JPG
convert result.pfm image.png       # convert PFM to PNG
convert result.tif image.bmp       # convert TIF to BMP

关键字：CImg、C++、C、浮点、浮点、图像、图像处理、另存为浮点、真实、另存为真实、32 位、PFM、便携式浮点映射