【OpenCV】学习札记与源码分析: imread( )函数
【OpenCV】学习笔记与源码分析: imread( )函数
定义：
定义：
引言
imread()函数在opencv使用比较。
imread()函数
声明：
Mat imread(const string& filename, int flags);
这很标准的写法，传入一个string类型的常量引用。
定义：
Mat imread(const string& filename, int flags)
{
Mat img; //创建一个变量
imread_(filename,flags,LOAD_MAT,&img);
return img;
}
其中imread_()中&img用的是地址符号，为什么呢？当然是为了改变其里面的数据了。imread( )函数是就这么几行么？这么几行能干什么呢？其实它把所有的事情交给了imread_()函数。所以，我们进一步分析imread_()函数。
imread_()函数
声明：
static void* imread_(const string& filename, int flags, int hdrtype, Mat* mat=0 );
其中这个函数返回的是一个空指针，其实在上面，这个返回值时没有用到的。 filename：文件地址 flags：标志，读取什么样（灰度，彩色）图像hdrtype：传入的为载入什么类型(enum {LOAD_CVMAT=0,LOAD_IMAGE=1, LOAD_MAT=2 };这三个中的一个。) Mat ：保存图像的Mat对象了。
定义：
static void* imread_(const string& filename, int flags, int hdrtype, Mat* mat=0)
{
IplImage* image = 0;
CvMat *matrix = 0;
Mat temp, *data = &temp;
ImageDecoder decoder = findDecoder(filename);//这个是解析图像的后缀名的，用来决定读取特定图像的数据，所有的事情都是它干了。
if( decoder.empty() )
return 0;
decoder->setSource(filename);
if( !decoder->readHeader() )//读取图像的头部信息
return 0;
CvSize size; //读取图像的大小
size.width = decoder->width();
size.height = decoder->height();
int type = decoder->type();//读取类型？
if( flags != -1 )
{ //决定什么样的类型
if( (flags & CV_LOAD_IMAGE_ANYDEPTH) == 0 )
type = CV_MAKETYPE(CV_8U, CV_MAT_CN(type));
if( (flags & CV_LOAD_IMAGE_COLOR) != 0 ||
((flags & CV_LOAD_IMAGE_ANYCOLOR) != 0 && CV_MAT_CN(type) > 1) )
type = CV_MAKETYPE(CV_MAT_DEPTH(type), 3);//彩色
else
type = CV_MAKETYPE(CV_MAT_DEPTH(type), 1);//灰度
}
if( hdrtype == LOAD_CVMAT || hdrtype == LOAD_MAT )
{
if( hdrtype == LOAD_CVMAT )
{
matrix = cvCreateMat( size.height, size.width, type );
temp = cvarrToMat(matrix); //创建一个空的，即还没有图像数据的对象。
}
else
{
mat->create( size.height, size.width, type );
data = mat;
}
}
else//就是传入的类型都为IplImage*类型的
{
image = cvCreateImage( size, cvIplDepth(type), CV_MAT_CN(type) );
temp = cvarrToMat(image);
}
if(!decoder->readData(*data))//读取数据，这里应该是复制数据，想一想这个是要懂硬盘上去读取数据的。
{//失败
cvReleaseImage(&image);
cvReleaseMat(&matrix);//c风格的释放
if( mat )
mat->release();//c++风格的释放
return 0;
}
return hdrtype == LOAD_CVMAT ? (void*)matrix :
hdrtype == LOAD_IMAGE ? (void*)image : (void*)mat;//最后返回c类型的图像指针，这个是为了考虑c风格的
}
上面看似不长啊，可这个怎么能干那么多的事情呢？那么就一步步的来分析吧。
这个看了半天，是不是没有什么实质性的东西？一个到底怎么读图还没完全了解吧。全都封装了起来（decoder），你看不到所有的细节，而只是一个大概的流程。这个流程不是自己都知道了么？
不管怎么样，我不想关注这个图是怎么解析的，只看这函数怎么把数据给读进了Mat中，先保持这个目标不变：
首先：传入了一个Mat类型的变量，这个变量是传了地址的，也就是会改变这个mat类型变量。Mat在构造函数中开始会构造什么呢？尤其是默认构造函数？其实他什么也没有构造，因为什么都不知道。
其次：Mat类型需要记录图像的哪些数据呢？一个是头：图像是灰度或彩色（这里姑且只考虑这两种），一个图像数据的大小（图像的宽与高）；一个数据体：二维数组或是一维数组。
最后：从decoder中读入data数据。当然这里会牵涉到图像解码过程的（这个如果特别感兴趣就看看了，否则不用了）。
在第一篇处，我们只是在最表层的上面操作函数，当别人问我们时，我们其实什么也不知道的。就知道，imread是读取函数了，然后掉用其它的函数的乐乐。当然，上面我们可以好好学习人家为什么要这样做了！这里，看一个函数finddecoder()。这个函数主要是获取decoder对象，从而决定读取什么样后缀名的图像（jpg，bmp等等）
findDecoder()函数
声明：
ImageDecoder findDecoder( const string& filename )；//在highgui/loadsave.cpp中 ImageDecoder findDecoder( const Mat& buf )；这个是一个函数的重载了，在第一篇，即imread函数中调用的是第一个，这里就跟进第一个。
定义：
ImageDecoder findDecoder( const string& filename )
{
size_t i, maxlen = 0;
for( i = 0; i < decoders.size(); i++ )//这里第一个decoders是什么呢？在文件中有这样的一个定义：static vector<ImageDecoder> decoders;好家伙，原来是一个向量，这里第一问，为什么要是一个向量，而且还是全局静态变量，就是说整个程序运行期间它都存在。其只初始化一遍。
{
size_t len = decoders[i]->signatureLength();//这一个循环是寻找第一个数据点保存的数据：signature。从这里可以看出，其实后缀名在这里没有什么用处，文件本身是保存了这个类型值的。
maxlen = std::max(maxlen, len);//读取数据长度为一个最大的。
}
FILE* f= fopen( filename.c_str(), "rb" );//熟悉的c函数，读取文件。哈哈，从这个可以看到，所有的文件都可以有FILE来读取的。
if( !f )
return ImageDecoder();//没有读取成功，返回一个空的decoder。处理错误的能力。
string signature(maxlen, ' ');
maxlen = fread( &signature[0], 1, maxlen, f );//从文件中读取signature数据，这里是用了string，且是按字节读取。string底层用了什么结构呢？string[0]返回的是一个什么值呢？这有待查询。
/*这里是一个试验：
int maxlen = 10 ;
string sig(maxlen,' ');
cout<<&sig<<endl;
cout<<((int*)&sig[0])<<endl;
cout<<((int*)&sig[1])<<endl;
从其中可以看出两个量的值是不同的：
0x22ff40
0x3e3cbc //这里和后面的数据相差一个字节，代表这是一个char类型的
0x3e3cbd
*/
fclose(f);
signature = signature.substr(0, maxlen);
for( i = 0; i < decoders.size(); i++ )
{
if( decoders[i]->checkSignature(signature) )//检测读取出来的数据是否与保存的数据signature一样，一样就代表是这个类型了。
return decoders[i]->newDecoder();//创建这个类型的decoder变量。
}
return ImageDecoder();
}
下面是decoders数据内容的来源：
struct ImageCodecInitializer
{
ImageCodecInitializer( )
{
decoders.push_back(new BmpDecoder);
encoders.push_back(new BmpEncoder);
#ifdef HAVE_JPEG
decoders.push_back(new JpegDecoder);
encoders.push_back(new JpegEncoder);
#endif
decoders.push_back(new SunRasterDecoder);
encoders.push_back(new SunRasterEncoder);
decoders.push_back(new PxMDecoder);
encoders.push_back(new PxMEncoder);
#ifdef HAVE_TIFF
decoders.push_back(new TiffDecoder);
#endif
encoders.push_back(new TiffEncoder);
#ifdef HAVE_PNG
decoders.push_back(new PngDecoder);
encoders.push_back(new PngEncoder);
#endif
#ifdef HAVE_JASPER
decoders.push_back(new Jpeg2KDecoder);
encoders.push_back(new Jpeg2KEncoder);
#endif
#ifdef HAVE_OPENEXR
decoders.push_back(new ExrDecoder);
encoders.push_back(new ExrEncoder);
#endif
// because it is a generic image I/O API, supporting many formats,
// it should be last in the list.
#ifdef HAVE_IMAGEIO
decoders.push_back(new ImageIODecoder);
encoders.push_back(new ImageIOEncoder);
#endif
}
};
static ImageCodecInitializer initialize_codecs; //这里直接的给定了decoders的内容。
这样读取图像数据又清晰了一步，首先是我们会首先保存好要解析的图像格式，即支持什么类型的图像。然后第一步是取读取保存在第一个数据点上的signature数据，然后再去读取下面的数据。所以，要很清楚的了解图像的头。
ImageDecoder类
ImageDecoder这个类，这个类其实就是一个图像数据的解析类。且看下面的
源代码：
class BaseImageDecoder //这就是我们要找的ImageDecoder类
{
public:
BaseImageDecoder();
virtual ~BaseImageDecoder() {};
int width() const { return m_width; };
int height() const { return m_height; };
int type() const { return m_type; };
virtual bool setSource( const string& filename );
virtual bool setSource( const Mat& buf );
virtual bool readHeader() = 0;
virtual bool readData( Mat& img ) = 0;
virtual size_t signatureLength() const;//（1）
virtual bool checkSignature( const string& signature ) const;
virtual ImageDecoder newDecoder() const;
protected:
int m_width; // width of the image ( filled by readHeader )
int m_height; // height of the image ( filled by readHeader )
int m_type;
string m_filename;
string m_signature;//（2）
Mat m_buf;
bool m_buf_supported;
};
下面定义了一些类型，
typedef Ptr<BaseImageDecoder> ImageDecoder; //这里typedef了一个类型ImageDecoder，这个最原始的类型为Ptr，猜想是一个指针，但是在源代码中没能找到其声明和定义的地方。但这不妨碍源码的阅读。 在findDecoder中用到了：static vector<ImageDecoder> decoders;
且在代码中有：decoders[i]->signatureLength();的调用，且可以看到（1）处就有这个函数。
size_t BaseImageDecoder::signatureLength() const
{
return m_signature.size();
}
上面这个函数其实返回的就是其保存的图像签名（signature）（2）。
bool BaseImageDecoder::checkSignature(const string& signature) const
{
size_t len = signatureLength();
return signature.size()>= len&&memcmp(signature.c_str(),m_signature.c_str(),len)==0;
}
ImageDecoder BaseImageDecoder::newDecoder() const
{
return ImageDecoder();//这里其实就是一个直接的调用了一个构造函数
}
BaseImageDecoder::BaseImageDecoder()
{
m_width = m_height = 0;
m_type = -1;
m_buf_supported = false;
}
这里看到的只是一个Base类，那么要真真的执行就是涉及到特定的图像类别了。
这里不看别的，就看一个bmp类型的吧：
class BmpDecoder : public BaseImageDecoder
{
public:
BmpDecoder();
~BmpDecoder();
bool readData( Mat& img );//很明显这是读取数据
bool readHeader();
void close();
ImageDecoder newDecoder() const;//这里重新的给了一个声明，表明在调用的时候调用的是子类的东西。
protected:
RLByteStream m_strm;
PaletteEntry m_palette[256];//调试版(palette)
int m_origin;
int m_bpp;
int m_offset;
BmpCompression m_rle_code;
/*压缩的格式
enum BmpCompression
{
BMP_RGB = 0,
BMP_RLE8 = 1,
BMP_RLE4 = 2,
BMP_BITFIELDS = 3
};
*/
};
bmpDecoder类里面的东西很多，这里简要的给看看：
ImageDecoder BmpDecoder::newDecoder() const
{
return new BmpDecoder;
}
BmpDecoder::BmpDecoder()
{
m_signature = fmtSignBmp;//static const char* fmtSignBmp = "BM"; 设定了自己标签名
m_offset = -1;
m_buf_supported = true;//buf设定为true，表示可以读取数据
}
bmpDecoder类里面的东西很多，这里简要的给看看：
ImageDecoder BmpDecoder::newDecoder() const
{
return new BmpDecoder;
}
BmpDecoder::BmpDecoder()
{
m_signature = fmtSignBmp;//static const char* fmtSignBmp = "BM"; 设定了自己标签名
m_offset = -1;
m_buf_supported = true;//buf设定为true，表示可以读取数据
}
这里就完全的看到了底层的代码了。这就需要完全的理解bmp图像的保存格式了。还没完全的了解bmp，暂且把这个代码贴在这吧。
bool BmpDecoder::readData(Mat& img){
uchar* data = img.data;
int step = (int)img.step;
bool color = img.channels() > 1;
uchar gray_palette[256];
bool result = false;
int src_pitch = ((m_width*(m_bpp != 15 ? m_bpp : 16) + 7)/8 + 3) & -4;
int nch = color ? 3 : 1;
int y, width3 = m_width*nch;
if( m_offset < 0 || !m_strm.isOpened())
return false;
if( m_origin == IPL_ORIGIN_BL ){
data += (m_height - 1)*step;
step = -step;
}
AutoBuffer<uchar> _src, _bgr;
_src.allocate(src_pitch + 32);
if(!color){
if(m_bpp <= 8){
CvtPaletteToGray( m_palette, gray_palette, 1 << m_bpp );
}
_bgr.allocate(m_width*3 + 32);
}
uchar *src = _src, *bgr = _bgr;
try{
m_strm.setPos(m_offset);
switch(m_bpp){
/************************* 1 BPP ************************/
case 1:
for( y = 0; y < m_height; y++, data += step){
m_strm.getBytes( src, src_pitch );
FillColorRow1( color ? data : bgr, src, m_width, m_palette );
if( !color )
icvCvt_BGR2Gray_8u_C3C1R( bgr, 0, data, 0, cvSize(m_width,1));
}
result = true;
break;
/************************* 4 BPP ************************/
case 4:
if( m_rle_code == BMP_RGB){
for( y = 0; y < m_height; y++, data += step )
{
m_strm.getBytes( src, src_pitch );
if( color )
FillColorRow4( data, src, m_width, m_palette );
else
FillGrayRow4( data, src, m_width, gray_palette );
}
result = true;
}
else if( m_rle_code == BMP_RLE4 ) // rle4 compression
{
uchar* line_end = data + width3;
y = 0;
for(;;)
{
int code = m_strm.getWord();
int len = code & 255;
code >>= 8;
if( len != 0 ) // encoded mode
{
PaletteEntry clr[2];
uchar gray_clr[2];
int t = 0;
clr[0] = m_palette[code >> 4];
clr[1] = m_palette[code & 15];
gray_clr[0] = gray_palette[code >> 4];
gray_clr[1] = gray_palette[code & 15];
uchar* end = data + len*nch;
if( end > line_end ) goto decode_rle4_bad;
do
{
if( color )
WRITE_PIX( data, clr[t] );
else
*data = gray_clr[t];
t ^= 1;
}
while( (data += nch) < end );
}
else if( code > 2 ) // absolute mode
{
if( data + code*nch > line_end ) goto decode_rle4_bad;
m_strm.getBytes( src, (((code + 1)>>1) + 1) & -2 );
if( color )
data = FillColorRow4( data, src, code, m_palette );
else
data = FillGrayRow4( data, src, code, gray_palette );
}
else
{
int x_shift3 = (int)(line_end - data);
int y_shift = m_height - y;
if( code == 2 )
{
x_shift3 = m_strm.getByte()*nch;
y_shift = m_strm.getByte();
}
len = x_shift3 + ((y_shift * width3) & ((code == 0) - 1));
if( color )
data = FillUniColor( data, line_end, step, width3,
y, m_height, x_shift3,
m_palette[0] );
else
data = FillUniGray( data, line_end, step, width3,
y, m_height, x_shift3,
gray_palette[0] );
if( y >= m_height )
break;
}
}
result = true;
decode_rle4_bad: ;
}
break;
/************************* 8 BPP ************************/
case 8:
if( m_rle_code == BMP_RGB )
{
for( y = 0; y < m_height; y++, data += step )
{
m_strm.getBytes( src, src_pitch );
if( color )
FillColorRow8( data, src, m_width, m_palette );
else
FillGrayRow8( data, src, m_width, gray_palette );
}
result = true;
}
else if( m_rle_code == BMP_RLE8 ) // rle8 compression
{
uchar* line_end = data + width3;
int line_end_flag = 0;
y = 0;
for(;;)
{
int code = m_strm.getWord();
int len = code & 255;
code >>= 8;
if( len != 0 ) // encoded mode
{
int prev_y = y;
len *= nch;
if( data + len > line_end )
goto decode_rle8_bad;
if( color )
data = FillUniColor( data, line_end, step, width3,
y, m_height, len,
m_palette[code] );
else
data = FillUniGray( data, line_end, step, width3,
y, m_height, len,
gray_palette[code] );
line_end_flag = y - prev_y;
}
else if( code > 2 ) // absolute mode
{
int prev_y = y;
int code3 = code*nch;
if( data + code3 > line_end )
goto decode_rle8_bad;
m_strm.getBytes( src, (code + 1) & -2 );
if( color )
data = FillColorRow8( data, src, code, m_palette );
else
data = FillGrayRow8( data, src, code, gray_palette );
line_end_flag = y - prev_y;
}
else
{
int x_shift3 = (int)(line_end - data);
int y_shift = m_height - y;
if( code || !line_end_flag || x_shift3 < width3 )
{
if( code == 2 )
{
x_shift3 = m_strm.getByte()*nch;
y_shift = m_strm.getByte();
}
x_shift3 += (y_shift * width3) & ((code == 0) - 1);
if( y >= m_height )
break;
if( color )
data = FillUniColor( data, line_end, step, width3,
y, m_height, x_shift3,
m_palette[0] );
else
data = FillUniGray( data, line_end, step, width3,
y, m_height, x_shift3,
gray_palette[0] );
if( y >= m_height )
break;
}
line_end_flag = 0;
}
}
result = true;
decode_rle8_bad: ;
}
break;
/************************* 15 BPP ************************/
case 15:
for( y = 0; y < m_height; y++, data += step )
{
m_strm.getBytes( src, src_pitch );
if( !color )
icvCvt_BGR5552Gray_8u_C2C1R( src, 0, data, 0, cvSize(m_width,1) );
else
icvCvt_BGR5552BGR_8u_C2C3R( src, 0, data, 0, cvSize(m_width,1) );
}
result = true;
break;
/************************* 16 BPP ************************/
case 16:
for( y = 0; y < m_height; y++, data += step )
{
m_strm.getBytes( src, src_pitch );
if( !color )
icvCvt_BGR5652Gray_8u_C2C1R( src, 0, data, 0, cvSize(m_width,1) );
else
icvCvt_BGR5652BGR_8u_C2C3R( src, 0, data, 0, cvSize(m_width,1) );
}
result = true;
break;
/************************* 24 BPP ************************/
case 24:
for( y = 0; y < m_height; y++, data += step )
{
m_strm.getBytes( src, src_pitch );
if(!color)
icvCvt_BGR2Gray_8u_C3C1R( src, 0, data, 0, cvSize(m_width,1) );
else
memcpy( data, src, m_width*3 );
}
result = true;
break;
/************************* 32 BPP ************************/
case 32:
for( y = 0; y < m_height; y++, data += step )
{
m_strm.getBytes( src, src_pitch );
if( !color )
icvCvt_BGRA2Gray_8u_C4C1R( src, 0, data, 0, cvSize(m_width,1) );
else
icvCvt_BGRA2BGR_8u_C4C3R( src, 0, data, 0, cvSize(m_width,1) );
}
result = true;
break;
default:
assert(0);
}
}
catch(...)
{
}
return result;
}
=========================================================
转载请注明出处：http://blog.****.net/songzitea/article/details/11096287
=========================================================