【图像处理】libtiff读写三维TIFF图像（附详细代码）

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前言

做图像处理的第一步是读图，在C++中读图的方式很多，常用的是采用OpenCV读图，但是OpenCV只能读取二维的图像，无法读取三维的图像。除此之外，还可以采用ITK、VTK读取图像，但是这两种工具封装的太好，使用起来并不灵活。这两种工具底层都是调用libtiff库读取图像，所以我们也可以直接利用libtiff读取图像。

今天就讲讲如何利用libtiff读取图像，并且用OpenCV显示其中的一帧。

如果您觉得这篇博文对您有用，请轻轻点赞，谢谢

软件工具：VS2013+libtiff+Win7（X64）

工程配置

由于我的libtiff库是64位的，所以创建的是X64的项目。然后将libtiff和OpenCV的包含目录添加到常规项。

然后将库目录输入到链接器的常规项中

最后，将静态库名添加到链接器的输入项

工程配置就ok了。

代码

为了讲解方便，在此直接给出图像读入和写出的代码；

读入方式1

void open_Fun1(const char* file,vector<Mat> &buffer,int *size)
{TIFF *tif = TIFFOpen(file, "r");      //使用TIFFOpen函数以只读形式打开图像。if (tif == nullptr){cout << "读入图像路径错误,请重新确认";return;}int width, height;//-------------获取单帧图像的长高TIFFGetField(tif, TIFFTAG_IMAGEWIDTH, &width);TIFFGetField(tif, TIFFTAG_IMAGELENGTH, &height);//TIFFGetField(tif, TIFFTAG_BITSPERSAMPLE, &channel);     //------获取通道数//------------ 获取图片帧数int nTotalFrame = TIFFNumberOfDirectories(tif);printf("width: %d\n", width);printf("Slice: %d\n", nTotalFrame);printf("height: %d\n", height);//---------------获取每一帧的像素点数目int stripSize = TIFFStripSize(tif);//---------------------申请单帧图像所需的内存空间；uint32* count = new uint32[height*width];   //uint32* count = new uint32[stripSize]; for (int s = 0; s < nTotalFrame; s++){//---------------------建立单张画布；Mat MatImage(height, width, CV_8UC1, Scalar::all(0));TIFFSetDirectory(tif, s);       //-------选中第s帧TIFFReadRGBAImage(tif, width, height, count, 0);       //将第s帧的内容传递到count中；默认参数选择是0，所以是逆序读入的。可以使用ORIENTATION_TOPLEFT作为参数，从左上角开始uint32* rowPoint2Src = count + (height - 1)*width;     //构建一个指向最后一行的第一个元素。注意这里，是从最后一行开始读入的for (int i = 0; i <height; i++){uint32* colPoint2Src = rowPoint2Src;for (int j = 0; j <width; j++){MatImage.at<uchar>(i, j) = (uchar)TIFFGetG(*colPoint2Src);      //按照像素点读取colPoint2Src++;}rowPoint2Src -= width;                              }buffer.push_back(MatImage);MatImage.release();}TIFFClose(tif);delete[] count;size[0] = width;size[1] = height;size[2] = nTotalFrame;
}

代码分析

1. 打开图像

TIFF* TIFFOpen(const char*, const char*);

TIFFOpen( )函数有两个参数，第一个是图像的目录以及文件名，第二个是打开方式。这与一般的文件打开函数是一样的，就不多说了。

2. 获取图像参数

int width, height;//-------------获取单帧图像的长高
TIFFGetField(tif, TIFFTAG_IMAGEWIDTH, &width);
TIFFGetField(tif, TIFFTAG_IMAGELENGTH, &height);
//TIFFGetField(tif, TIFFTAG_BITSPERSAMPLE, &channel);     //------获取通道数//------------ 获取图片帧数
int nTotalFrame = TIFFNumberOfDirectories(tif);
printf("width: %d\n", width);
printf("Slice: %d\n", nTotalFrame);
printf("height: %d\n", height);
//---------------获取每一帧的像素点数目
int stripSize = TIFFStripSize(tif);

如注释中所写，使用TIFFGetField（）函数可以获得图像的许多参数，包括单帧图像的长、宽、图像位深、通道数、方向等。

使用TIFFNumberOfDirectories（）可以获得图像的帧数，TIFFStripSize（）可以获得每一帧的像素点数目。

3. 获取一层图像所以像素点的值

TIFFSetDirectory(tif, s);       //-------选中第s帧TIFFReadRGBAImage(tif, width, height, count, 0);       //将第s帧的内容传递到count中；默认参数选择是0，所以是逆序读入的。可以使用ORIENTATION_TOPLEFT作为参数，从左上角开始

读取文件时TIFFSetDirectory（）寒素可以用从0开始的序号选择任意一帧图像，TIFFReadDirectory（）和TIFFWriteDirectory（）可以用于顺序读写每一帧，只需要一个while循环即可。这里的代码先选中图像的第s帧。然后按RGBA图像的方式读入，注意这种方式只能读入8bit的图像，无法读入16bit图像。因为RGBA图像的所有参数都是在0~255之间的，这样构成了一个32bit的RGBA像素的图像。

4. 获取每个像素点的值

uint32* rowPoint2Src = count + (height - 1)*width;     //构建一个指向最后一行的第一个元素。注意这里，是从最后一行开始读入的for (int i = 0; i <height; i++)
{uint32* colPoint2Src = rowPoint2Src;for (int j = 0; j <width; j++){MatImage.at<uchar>(i, j) = (uchar)TIFFGetG(*colPoint2Src);      //按照像素点读取colPoint2Src++;}rowPoint2Src -= width;
}

因为前面获取每一帧采用的是TIFFReadRGBAImage（）的方法，所以这里采用TIFFGetG（）获得像素点的值。

转到TIFFGetG（）的定义可以看到如下内容。这里除了不能使用TIFFGetA（）之外，其他三种宏获得的像素值是一样的。

#define TIFFGetR(abgr) ((abgr) & 0xff)
#define TIFFGetG(abgr) (((abgr) >> 8) & 0xff)
#define TIFFGetB(abgr) (((abgr) >> 16) & 0xff)
#define TIFFGetA(abgr) (((abgr) >> 24) & 0xff)

这样遍历所有的像素点，就能获得所有的像素值。

5. 关闭图像

TIFFClose（）；这里也不必多说，在所有操作都执行完毕后，关闭图像。

读入方式2

很显然，刚刚的读入方式，只能读入8bit的图像，那么16位的图像如何读入呢？话不多说，shangdaim

代码

void open_Fun2(const char* file, uint16 **buffer,int *size)
{TIFF *tif = TIFFOpen(file, "r");      //使用TIFFOpen函数以只读形式打开图像。if (tif == nullptr){cout << "读入图像路径错误,请重新确认";return;}int width, height;//-------------获取单帧图像的长高TIFFGetField(tif, TIFFTAG_IMAGEWIDTH, &width);TIFFGetField(tif, TIFFTAG_IMAGELENGTH, &height);//TIFFGetField(tif, TIFFTAG_BITSPERSAMPLE, &channel);//------------ 获取图片帧数int nTotalFrame = TIFFNumberOfDirectories(tif);printf("width: %d\n", width);printf("Slice: %d\n", nTotalFrame);printf("height: %d\n", height);//---------------获取每一帧的像素点数目int stripSize = TIFFStripSize(tif);*buffer = new uint16[nTotalFrame*stripSize];int N_size = 0;for (int s = 0; s < nTotalFrame; s++){for (int row = 0; row < height; row++){TIFFReadScanline(tif, (&(*buffer)[N_size] + row*int(width)), row);      //---按行读取}N_size += width*height;TIFFReadDirectory(tif);}TIFFClose(tif);size[0] = width;size[1] = height;size[2] = nTotalFrame;
}

代码分析

前面参数获取的过程与读入方式1中完全一样，就不作分析了。

获取每个点像素值

int N_size = 0;
for (int s = 0; s < nTotalFrame; s++)
{for (int row = 0; row < height; row++){TIFFReadScanline(tif, (&(*buffer)[N_size] + row*int(width)), row);      //---按行读取}N_size += width*height;TIFFReadDirectory(tif);}

这里的图像读入方式是使用TIFFReadScanline（）读入图像，libtiff提供的最简单的接口是scanline方式的接口，用于读取条状或块状的图像，这种方式只能用于读写非压缩格式图像。函数为TIFFReadScanline（）和TIFFWriteScanline（）。

读入方式3

这里的读入方式3与读入方式1方法其实是一样的。

代码

void open_Fun3(const char* file, vector<Mat> &buffer,int *size)
{TIFF *tif = TIFFOpen(file, "r");      //使用TIFFOpen函数以只读形式打开图像。if (tif == nullptr){cout << "读入图像路径错误,请重新确认";return;}int width, height;//-------------获取单帧图像的长高TIFFGetField(tif, TIFFTAG_IMAGEWIDTH, &width);TIFFGetField(tif, TIFFTAG_IMAGELENGTH, &height);//TIFFGetField(tif, TIFFTAG_BITSPERSAMPLE, &channel);//------------ 获取图片帧数int nTotalFrame = TIFFNumberOfDirectories(tif);printf("width: %d\n", width);printf("Slice: %d\n", nTotalFrame);printf("height: %d\n", height);//---------------获取每一帧的像素点数目int stripSize = TIFFStripSize(tif);//---------------------申请单帧图像所需的内存空间；uint32* slice = new uint32[height*width];//uint32* count = new uint32[stripSize]; //---------------------建立单张画布；for (int z = 0; z<int(nTotalFrame); ++z){Mat MatImage(height, width, CV_32FC1, Scalar::all(0));TIFFReadRGBAImageOriented(tif, width, height, slice, ORIENTATION_TOPLEFT);        //先用slice指向某一帧像素，原理与Fun1（）类似int ss = 0;for (int i = 0; i < height; i++){for (int j = 0; j < width; j++){MatImage.at<float>(i, j) = TIFFGetR(slice[ss]);                          //从一帧中的每个点获取像素值ss++;}}TIFFReadDirectory(tif);buffer.push_back(MatImage);MatImage.release();}TIFFClose(tif);delete[] slice;size[0] = width;size[1] = height;size[2] = nTotalFrame;}

代码分析

与方法一中唯一的不同就是获取每一帧图像的代码不一样，原理是一样的，就不多加赘述。

除了上面的三种方法之外，libtiff 还有提供了一种读取可以处理压缩或非压缩图像的方法，Strip-oriented。这里也不多讲了，有兴趣的朋友可以自己去调研。

图像写出

有读就有写，这是自然，由于篇幅原因，只提供一种图像写出的方法，应该够用了，毕竟了解了原理，过程只是调用API而已。

代码

void saveTiff(const char *path,uint16 *buffer,int *size)
{int width = size[0];int height = size[1];int slice = size[2];TIFF* out = TIFFOpen(path, "w");if (out){int N_size = 0;size_t nCur = 0;//UChar den = (sizeof(T) == 1) ? 1 : 4;do{TIFFSetField(out, TIFFTAG_SUBFILETYPE, FILETYPE_PAGE);TIFFSetField(out, TIFFTAG_PAGENUMBER, slice);TIFFSetField(out, TIFFTAG_IMAGEWIDTH, (uint32)width);TIFFSetField(out, TIFFTAG_IMAGELENGTH, (uint32)height);//TIFFSetField(out, TIFFTAG_RESOLUTIONUNIT, 2);/*TIFFSetField(out, TIFFTAG_YRESOLUTION, 196.0f);TIFFSetField(out, TIFFTAG_XRESOLUTION, 204.0f);*/TIFFSetField(out, TIFFTAG_ORIENTATION, ORIENTATION_TOPLEFT);// TIFFSetField(out, TIFFTAG_BITSPERSAMPLE, 16);    //根据图像位深填不同的值TIFFSetField(out, TIFFTAG_SAMPLESPERPIXEL, 1);TIFFSetField(out, TIFFTAG_COMPRESSION, COMPRESSION_NONE);TIFFSetField(out, TIFFTAG_PHOTOMETRIC, PHOTOMETRIC_MINISBLACK);TIFFSetField(out, TIFFTAG_PLANARCONFIG, PLANARCONFIG_CONTIG);TIFFSetField(out, TIFFTAG_ROWSPERSTRIP, height);for (int m = 0; m < height; m++){TIFFWriteScanline(out, &buffer[N_size + width*m], m, 0);}//TIFFWriteEncodedStrip(out, 0, &buffer[N_size], width * height);      //另一种写入方法++nCur;N_size = N_size + width*height;} while (TIFFWriteDirectory(out) && nCur < slice);TIFFClose(out);cout << "save over";}
}

代码分析

1. TIFFOpen（）

使用TIFFOpen（）打开写出的文件，此时第二个参数为”w“;

2. 对图像标签赋值

TIFFSetField(out, TIFFTAG_SUBFILETYPE, FILETYPE_PAGE);
TIFFSetField(out, TIFFTAG_PAGENUMBER, slice);
TIFFSetField(out, TIFFTAG_IMAGEWIDTH, (uint32)width);
TIFFSetField(out, TIFFTAG_IMAGELENGTH, (uint32)height);
//TIFFSetField(out, TIFFTAG_RESOLUTIONUNIT, 2);
/*TIFFSetField(out, TIFFTAG_YRESOLUTION, 196.0f);
TIFFSetField(out, TIFFTAG_XRESOLUTION, 204.0f);*/
TIFFSetField(out, TIFFTAG_ORIENTATION, ORIENTATION_TOPLEFT);
//
TIFFSetField(out, TIFFTAG_BITSPERSAMPLE, 16);    //根据图像位深填不同的值
TIFFSetField(out, TIFFTAG_SAMPLESPERPIXEL, 1);
TIFFSetField(out, TIFFTAG_COMPRESSION, COMPRESSION_NONE);
TIFFSetField(out, TIFFTAG_PHOTOMETRIC, PHOTOMETRIC_MINISBLACK);
TIFFSetField(out, TIFFTAG_PLANARCONFIG, PLANARCONFIG_CONTIG);
TIFFSetField(out, TIFFTAG_ROWSPERSTRIP, height);

保存TIFF图像时，设置标签是必不可少的过程，其中主要包括压缩方式、图像位深、单帧大小、帧数等信息。

3. 图像赋值

for (int m = 0; m < height; m++)
{TIFFWriteScanline(out, &buffer[N_size + width*m], m, 0);
}

图像写出的方法使用的是之前提到过的TIFFWriteScanline（）按行写出函数，函数第一个参数是输出图像的指针，第二个是存放了图像像素值的数组，后面的就是第多少行，以及显出顺序。

运行结果

结果中输出了图像大小信息，以及三位图像的某一帧。

全部代码

事先说明，这里使用vector或者使用数组存放图像跟图像本身没有关系，只是我自己的编写程序的习惯问题。

//-------opentiff.h
#ifndef OPENTIFF_H
#define OPENTIFF_H#include<opencv2/opencv.hpp>
#include<opencv2/highgui/highgui.hpp>
#include<opencv2/imgproc/imgproc.hpp>using namespace std;
using namespace cv;void open_Fun1(const char*, vector<Mat> &buffer,int *size);
void open_Fun2(const char*, uint16 **buffer,int *size);
void open_Fun3(const char*, vector<Mat> &buffer,int *size);
void saveTiff(const char *path, uint16 *buffer, int *size);#endif

//-------------test.cpp
//-----------读写三维Tiff
//----------不用先生，2018.03.30
#include <iostream>
#include <vector>
#include<opencv2/opencv.hpp>
#include<opencv2/highgui/highgui.hpp>
#include<opencv2/imgproc/imgproc.hpp>
#include "tiff.h"
#include "tiffio.h"
#include "opentiff.h"
using namespace std;
using namespace cv;void main(){const char* filename8bit = "C:\\Users\\most_pan\\Desktop\\testpic\\test.tif";const char* filename16bit = "C:\\Users\\most_pan\\Desktop\\testpic\\test16bit.tif";int *sizes = new int[3];//------------------调用Fun1（）读图/*vector<Mat> Three_tiff;open_Fun1(filename8bit, Three_tiff,sizes);Mat OutImage;normalize(Three_tiff[99], OutImage, 1, 0.00, NORM_MINMAX);imshow("test", OutImage);cout << (float)Three_tiff[99].at<float>(50, 20);imwrite("C:/Users/most_pan/Desktop/testss.jpg", Three_tiff[99]);waitKey(0);OutImage.release();*///------------------调用Fun2（）读图//uint16 *Three_tiff_buffer;//open_Fun2(filename16bit, &Three_tiff_buffer,sizes);//const char* filename16bitsave = "C:\\Users\\most_pan\\Desktop\\testpic\\test16bitsave.tif";//saveTiff(filename16bitsave, Three_tiff_buffer, sizes);展示一层//int width = sizes[0];//int height = sizes[1];//Mat MatImage(height, width, CV_32FC1, Scalar::all(0));//int s = 0;//for (int i = 0; i < height; i++)//{// for (int j = 0; j < width; j++)// {//     MatImage.at<float>(i, j) = Three_tiff_buffer[s];//       s++;//    }//}//Mat OutImage;//normalize(MatImage, OutImage, 1, 0.00, NORM_MINMAX);//imshow("test", OutImage);//waitKey(0);//MatImage.release();//OutImage.release();//delete []Three_tiff_buffer;//delete[] sizes;//------------------调用Fun3（）读图vector<Mat> Three_tiff;open_Fun3(filename8bit, Three_tiff,sizes);Mat OutImage;normalize(Three_tiff[99], OutImage, 1, 0.00, NORM_MINMAX);imshow("test", OutImage);waitKey(0);cout << (float)Three_tiff[99].at<float>(50, 20);imwrite("C:/Users/most_pan/Desktop/testss.jpg", Three_tiff[99]);OutImage.release();system("pause");return;
}void open_Fun1(const char* file,vector<Mat> &buffer,int *size)
{TIFF *tif = TIFFOpen(file, "r");      //使用TIFFOpen函数以只读形式打开图像。if (tif == nullptr){cout << "读入图像路径错误,请重新确认";return;}int width, height;//-------------获取单帧图像的长高TIFFGetField(tif, TIFFTAG_IMAGEWIDTH, &width);TIFFGetField(tif, TIFFTAG_IMAGELENGTH, &height);//TIFFGetField(tif, TIFFTAG_BITSPERSAMPLE, &channel);     //------获取通道数//------------ 获取图片帧数int nTotalFrame = TIFFNumberOfDirectories(tif);printf("width: %d\n", width);printf("Slice: %d\n", nTotalFrame);printf("height: %d\n", height);//---------------获取每一帧的像素点数目int stripSize = TIFFStripSize(tif);//---------------------申请单帧图像所需的内存空间；uint32* count = new uint32[height*width];   //uint32* count = new uint32[stripSize]; for (int s = 0; s < nTotalFrame; s++){//---------------------建立单张画布；Mat MatImage(height, width, CV_8UC1, Scalar::all(0));TIFFSetDirectory(tif, s);       //-------选中第s帧TIFFReadRGBAImage(tif, width, height, count, 0);       //将第s帧的内容传递到count中；默认参数选择是0，所以是逆序读入的。可以使用ORIENTATION_TOPLEFT作为参数，从左上角开始uint32* rowPoint2Src = count + (height - 1)*width;     //构建一个指向最后一行的第一个元素。注意这里，是从最后一行开始读入的for (int i = 0; i <height; i++){uint32* colPoint2Src = rowPoint2Src;for (int j = 0; j <width; j++){MatImage.at<uchar>(i, j) = (uchar)TIFFGetG(*colPoint2Src);      //按照像素点读取colPoint2Src++;}rowPoint2Src -= width;                              }buffer.push_back(MatImage);MatImage.release();}TIFFClose(tif);delete[] count;size[0] = width;size[1] = height;size[2] = nTotalFrame;
}//--------------------------读取16位图像
void open_Fun2(const char* file, uint16 **buffer,int *size)
{TIFF *tif = TIFFOpen(file, "r");      //使用TIFFOpen函数以只读形式打开图像。if (tif == nullptr){cout << "读入图像路径错误,请重新确认";return;}int width, height;//-------------获取单帧图像的长高TIFFGetField(tif, TIFFTAG_IMAGEWIDTH, &width);TIFFGetField(tif, TIFFTAG_IMAGELENGTH, &height);//TIFFGetField(tif, TIFFTAG_BITSPERSAMPLE, &channel);//------------ 获取图片帧数int nTotalFrame = TIFFNumberOfDirectories(tif);printf("width: %d\n", width);printf("Slice: %d\n", nTotalFrame);printf("height: %d\n", height);//---------------获取每一帧的像素点数目int stripSize = TIFFStripSize(tif);*buffer = new uint16[nTotalFrame*stripSize];int N_size = 0;for (int s = 0; s < nTotalFrame; s++){for (int row = 0; row < height; row++){TIFFReadScanline(tif, (&(*buffer)[N_size] + row*int(width)), row);      //---按行读取}N_size += width*height;  TIFFReadDirectory(tif);}TIFFClose(tif);size[0] = width;size[1] = height;size[2] = nTotalFrame;
}
//-------------------读取8位图像
void open_Fun3(const char* file, vector<Mat> &buffer,int *size)
{TIFF *tif = TIFFOpen(file, "r");      //使用TIFFOpen函数以只读形式打开图像。if (tif == nullptr){cout << "读入图像路径错误,请重新确认";return;}int width, height;//-------------获取单帧图像的长高TIFFGetField(tif, TIFFTAG_IMAGEWIDTH, &width);TIFFGetField(tif, TIFFTAG_IMAGELENGTH, &height);//TIFFGetField(tif, TIFFTAG_BITSPERSAMPLE, &channel);//------------ 获取图片帧数int nTotalFrame = TIFFNumberOfDirectories(tif);printf("width: %d\n", width);printf("Slice: %d\n", nTotalFrame);printf("height: %d\n", height);//---------------获取每一帧的像素点数目int stripSize = TIFFStripSize(tif);//---------------------申请单帧图像所需的内存空间；uint32* slice = new uint32[height*width];//uint32* count = new uint32[stripSize]; //---------------------建立单张画布；for (int z = 0; z<int(nTotalFrame); ++z){Mat MatImage(height, width, CV_32FC1, Scalar::all(0));TIFFReadRGBAImageOriented(tif, width, height, slice, ORIENTATION_TOPLEFT);        //先用slice指向某一帧像素，原理与Fun1（）类似int ss = 0;for (int i = 0; i < height; i++){for (int j = 0; j < width; j++){MatImage.at<float>(i, j) = TIFFGetR(slice[ss]);                          //从一帧中的每个点获取像素值ss++;}}TIFFReadDirectory(tif);buffer.push_back(MatImage);MatImage.release();}TIFFClose(tif);delete[] slice;size[0] = width;size[1] = height;size[2] = nTotalFrame;}void saveTiff(const char *path,uint16 *buffer,int *size)
{int width = size[0];int height = size[1];int slice = size[2];TIFF* out = TIFFOpen(path, "w");if (out){int N_size = 0;size_t nCur = 0;do{TIFFSetField(out, TIFFTAG_SUBFILETYPE, FILETYPE_PAGE);TIFFSetField(out, TIFFTAG_PAGENUMBER, slice);TIFFSetField(out, TIFFTAG_IMAGEWIDTH, (uint32)width);TIFFSetField(out, TIFFTAG_IMAGELENGTH, (uint32)height);//TIFFSetField(out, TIFFTAG_RESOLUTIONUNIT, 2);/*TIFFSetField(out, TIFFTAG_YRESOLUTION, 196.0f);TIFFSetField(out, TIFFTAG_XRESOLUTION, 204.0f);*/TIFFSetField(out, TIFFTAG_ORIENTATION, ORIENTATION_TOPLEFT);// TIFFSetField(out, TIFFTAG_BITSPERSAMPLE, 16);    //根据图像位深填不同的值TIFFSetField(out, TIFFTAG_SAMPLESPERPIXEL, 1);TIFFSetField(out, TIFFTAG_COMPRESSION, COMPRESSION_NONE);TIFFSetField(out, TIFFTAG_PHOTOMETRIC, PHOTOMETRIC_MINISBLACK);TIFFSetField(out, TIFFTAG_PLANARCONFIG, PLANARCONFIG_CONTIG);TIFFSetField(out, TIFFTAG_ROWSPERSTRIP, height);for (int m = 0; m < height; m++){TIFFWriteScanline(out, &buffer[N_size + width*m], m, 0);}//TIFFWriteEncodedStrip(out, 0, &buffer[N_size], width * height);      //另一种写入方法++nCur;N_size = N_size + width*height;} while (TIFFWriteDirectory(out) && nCur < slice);TIFFClose(out);cout << "save over";}
}

最后

自己当初编译libtiff的时候花费了不少时间，这里给大家提供我所使用的64位程序的库函数，libtiff（X64），我象征性的收取2个积分，如果确实没积分，可以评论找我，我也会给你提供库文件的。