实验2：tga格式图像转换为yuv格式

一、tga文件格式基本信息
tga（Truevision Graphics Adapter）文件格式，tga文件格式可用于存储8位、15位、16位、24位、32位图像数据，支持alpha通道、颜色索引、RGB颜色、灰度图、行程压缩算（RLE）、开发者自定义区、缩略图等;

tga文件格式因其格式简单、易于实现、没有专利费用和跨平台等特性而被图形图像工业广泛使用;

tga文件格式在兼顾了BMP的图象质量的同时又兼顾了JPEG的体积优势。并且还有自身的特点：通道效果、方向性。在CG领域常作为影视动画的序列输出格式，因为兼具体积小和效果清晰的特点;

tga的结构比较简单，属于一种图形、图像数据的通用格式，在多媒体领域有很大影响，是计算机生成图像向电视转换的一种首选格式。tga图像格式最大的特点是可以做出不规则形状的图形、图像文件;

tga格式支持压缩，使用不失真的压缩算法。

二、tga文件存储格式相关信息：
以小端模式存储的，包括规格定义和RGB数据，也就是BGR形式存放；

tga头文件记录了调色板偏移大小和规格，和图像像素数据的偏移大小和规格；

tga分为压缩编码的和非压缩编码的，压缩算法是采用了RLE算法。

三、实验内容
限于自身能力，暂且尝试无压缩真彩图像形式的tga格式文件向yuv格式文件转化的c++编程实现。
在此条件下，考虑的文件头为
之后为图像信息字段、颜色表数据（此情况不存在）、图像数据（bbb…ggg…rrr…储存）

编程思路：
1定义文件头结构体
2打开、读取文件文件头相关信息，找到图像数据位置
3读入rgb数据
4rgb转yuv
5生成yuv文件

代码：
主函数

#include<iostream>
#include<stdio.h>
#include<windows.h>
#include<math.h>
#include<cstring>
#include<cstdlib>
using namespace std;void RGBtoYUV(int w,int h,int size,unsigned char*RED_BUFFER,unsigned char*GREEN_BUFFER,unsigned char*BLUE_BUFFER);typedef struct TGAFILEHEADER1{BYTE IDLENGTH;//图像信息字段长度,1个字节,值为0，则表示在这个文件中没有图像信息字段。BYTE COLORMAPTYPE;//颜色表类型,1个字节,0 表示没有颜色表，1 表示颜色表存在BYTE IMAGETYPE;//图像类型,1个字节
}TGAFILEHEADER1;typedef struct TGAFILEHEADER2 {WORD FIRSTENTRYINDEX; //颜色表首地址,2字节WORD COLORMAPLENTH;//颜色表长度,2字节BYTE COLORMAPENTRYSIZE;//颜色表表项大小,1字节//每个表项占用的位数，典型的值有15，16，24，或者32位
}TGAFILEHEADER2;typedef struct TGAFILEHEADER3 {WORD XORIGION; //2个字节,图像左下角的水平坐标WORD YORIGION;//2个字节,图像左下角的垂直坐标WORD IMAGEWIDTH;//2个字节,图像宽度WORD IMAGEHEIGHT;//2个字节,图像高度BYTE BITDEPTH;//1个字节,像素z深度BYTE IMAGEDESCRIPTOR;//1个字节,图像描述符//0-3位，规定了每个像素属性位的数量。Targa 16， 该值为 0 或 1；Targa 24，该值为 0；Targa 32，该值为 8//4-5位，图像坐标原点位置，00:bottom left,01:bottom right,10:top left,11:top right//6-7位，必需为0。
}TGAFILEHEADER3;int main()
{FILE* TGA = NULL;FILE* RGB = NULL;TGAFILEHEADER1 FILE_HEADER1;TGAFILEHEADER2 FILE_HEADER2;TGAFILEHEADER3 FILE_HEADER3;if (fopen_s(&TGA, "D:\\00\\daxiong.tga", "rb") != 0){cout << "打开tga文件失败" << endl;}else{cout << "成功打开tga文件" << endl;}if (fopen_s(&RGB, "D:\\00\\daxiong.rgb", "wb") != 0){cout << "创建rgb结果文件失败" << endl;}else{cout << "成功创建rgb结果文件" << endl;}fseek(TGA, 0L, SEEK_END);int FileSize;FileSize = ftell(TGA);fseek(TGA, 0L, SEEK_SET);if (fread(&FILE_HEADER1, 1, 3, TGA) == 0){cout << "文件头第一部分读取失败" << endl;}else{cout << "成功读取文件头第一部分" << endl;}if (FILE_HEADER1.IDLENGTH == 0){cout << "此图像无图像信息字段" << endl;}else{cout << "此代码无法分析该图" << endl;}if (FILE_HEADER1.COLORMAPTYPE == 0){cout << "此图像无颜色表" << endl;}else{cout << "此图像有颜色表" << endl;}if (FILE_HEADER1.IMAGETYPE == 2){cout << "为未压缩真彩图像，可以处理!" << endl;}else{cout << "为其他图像类型，此程序无法处理" << endl;}if (fread(&FILE_HEADER2, 1, 5, TGA) == 0){cout << "文件头第二部分读取失败" << endl;}else{cout << "成功读取文件头第二部分" << endl;}int colortype = FILE_HEADER2.COLORMAPENTRYSIZE;cout << "第一个元素索引值 " << FILE_HEADER2.FIRSTENTRYINDEX <<  endl;cout << "颜色表元素个数 " << FILE_HEADER2.COLORMAPLENTH <<  endl;cout << "每个元素的大小 " << colortype << endl;if (fread(&FILE_HEADER3, 1, 10, TGA) == 0){cout << "文件头第三部分读取失败" << endl;}else{cout << "成功读取文件头第三部分" << endl;}int bitdepth = FILE_HEADER3.BITDEPTH;int imagedescriptor = FILE_HEADER3.IMAGEDESCRIPTOR;cout << " 图像 X 坐标起始位置 " << FILE_HEADER3.XORIGION << endl;cout << " 图像 Y 坐标起始位置" << FILE_HEADER3.YORIGION <<  endl;cout << "图像宽度 " << FILE_HEADER3.IMAGEWIDTH <<endl;cout << "图像高度 " << FILE_HEADER3.IMAGEHEIGHT << endl;cout << "图像每像素存储占用位数 " << bitdepth << endl;cout << "图像描述符字节数据" << imagedescriptor << endl;int FILEHEADERSIZE = sizeof(FILE_HEADER1) + sizeof(FILE_HEADER1) + sizeof(FILE_HEADER1);int width = 0;int height = 0;width = FILE_HEADER3.IMAGEWIDTH;height = FILE_HEADER3.IMAGEHEIGHT;int DataSize = 0;DataSize = width * height * bitdepth / 8;unsigned char* DATA = new unsigned char[DataSize];unsigned char* RED = new unsigned char[height * width];unsigned char* GREEN = new unsigned char[height * width];unsigned char* BLUE = new unsigned char[height * width];unsigned char* ALPHA = new unsigned char[height * width];if (FILE_HEADER1.COLORMAPTYPE == 0){if (fread(DATA, sizeof(unsigned char), DataSize, TGA) == 0){cout << "读入数据失败" << endl;}else{cout << "成功读入数据" << endl;}if (imagedescriptor == 1){int j = DataSize / 2;for (int i = 0; i < DataSize;){ALPHA[j] = DATA[i + 1] & 10000000;RED[j] = (DATA[i+1] &01111100) << 1;GREEN[j] = ((DATA[i+1] & 00000011) << 6) | ((DATA[i] & 11100000) >> 2);BLUE[j] = (DATA[i] & 00011111) << 3;i += 2;j--;}}if (imagedescriptor == 0){int j = DataSize / 3;for (int i = 0; i < DataSize;){RED[j] = DATA[i + 2];GREEN[j] = DATA[i + 1];BLUE[j] = DATA[i];i += 3;j--;}}else if (imagedescriptor == 8){int j = DataSize / 4;for (int i = 0; i < DataSize;){ALPHA[j] = DATA[i + 3];RED[j] = DATA[i + 2];GREEN[j] = DATA[i + 1];BLUE[j] = DATA[i];i += 4;j--;}}else{cout << "此代码无法分析该图" << endl;}}else{cout << "此代码无法分析该图" << endl;}fwrite(BLUE, sizeof(unsigned char), width* height, RGB);fwrite(GREEN, sizeof(unsigned char),  width* height, RGB);fwrite(RED, sizeof(unsigned char),  width* height, RGB);RGBtoYUV(width, height, width*height*3 , RED, GREEN, BLUE);system("pause");
}

rgb转yuv

#include<iostream>
#include<stdio.h>
#include<math.h>
#include<cstring>
#include<cstdlib>
#include <windows.h>
using namespace std;void RGBtoYUV(int w,int h,int size,unsigned char*RED_BUFFER,unsigned char*GREEN_BUFFER,unsigned char*BLUE_BUFFER)
{FILE* YUV = NULL;if (fopen_s(&YUV, "D:\\00\\daxiong.yuv", "wb") != 0){cout << "Failed to create the yuv file!" << endl;}else{cout << "Successfully created the yuv file!" << endl;}unsigned char* Y_BUFFER = new unsigned char[size / 3]; unsigned char* U_BUFFER = new unsigned char[size / 12]; unsigned char* V_BUFFER = new unsigned char[size / 12];for(int i=0;i<size/3;i++)//计算各点Y分量{Y_BUFFER[i]=RED_BUFFER[i]*0.2990+GREEN_BUFFER[i]*0.5870+BLUE_BUFFER[i]*0.1140;if(Y_BUFFER[i]>235){Y_BUFFER[i]=235;}if(Y_BUFFER[i]<16){Y_BUFFER[i]=16;}}int u=0;for(int i=0; i<size/3;)//计算u分量{U_BUFFER[u]=(RED_BUFFER[i]+RED_BUFFER[i+1]+RED_BUFFER[i+w]+RED_BUFFER[i+w+1])/4 *(-0.1684)+(GREEN_BUFFER[i]+GREEN_BUFFER[i+1]+GREEN_BUFFER[i+w]+GREEN_BUFFER[i+w+1])/4*(-0.3316)+(BLUE_BUFFER[i]+BLUE_BUFFER[i+1]+BLUE_BUFFER[i+w]+BLUE_BUFFER[i+w+1])/4*(0.500)+128;if(U_BUFFER[u]>235){U_BUFFER[u]=235;}if(U_BUFFER[u]<16){U_BUFFER[u]=16;}if(i%256==254){i=i+258;}else{i=i+2;}u++;}int v=0;for(int i=0; i<size/3;){V_BUFFER[v]=(RED_BUFFER[i]+RED_BUFFER[i+1]+RED_BUFFER[i+w]+RED_BUFFER[i+w+1])/4*(0.5)+(GREEN_BUFFER[i]+GREEN_BUFFER[i+1]+GREEN_BUFFER[i+w]+GREEN_BUFFER[i+w+1])/4*(-0.4187)+(BLUE_BUFFER[i]+BLUE_BUFFER[i+1]+BLUE_BUFFER[i+w]+BLUE_BUFFER[i+w+1])/4*(-0.0813)+128;if(V_BUFFER[v]>235){V_BUFFER[v]=235;}if(V_BUFFER[v]<16){V_BUFFER[v]=16;}if(i%256==254){i=i+258;}else{i=i+2;}v++;}fwrite(Y_BUFFER, sizeof(unsigned char), size/3, YUV);fwrite(U_BUFFER, sizeof(unsigned char), size/12, YUV);fwrite(V_BUFFER, sizeof(unsigned char), size/12, YUV);}

四、实验结果

生成了yuv文件，长度不足一帧，暂未找到原因。

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如下所示: import pydicom import matplotlib.pyplot as plt import scipy.misc import pandas as pd import nu ...

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