实验报告显示tif图像.docx
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实验报告显示tif图像
计算机实习报告
一、实验题目
显示tif图像，要求至少256色
二、程序设计要求
（一）需求分析
陈述选题任务，分析选题给出计算模型和设计方案，并：
1.确定设计程序接收的输入数据和输出数据的形式、取值范围；
2.初步列出测试数据以及测试目的。
（二）程序设计
说明程序中用到的关键数据类型的定义。
绘制主程序的流程图，以及各子程序模块间的调用关系。
（三）调式分析
1.列出调试过程中遇到的主要问题，并说明解决方法；
2.分析算法的时间和空间复杂度，如果有给出算法改进思想。
（四）使用说明
说明编写程序的使用方法，详细列出每一操作步骤。
（五）测试结果
列出若干输入的测试数据、测试目的、产生的结果。
（六）心得体会
描述本次计算机实习遇到的主要问题及得到的主要收获。
（七）附录
1.注释源程序代码；
2.如果结果中有多个文件，列出文件名清单，注明每个程序的作用。
三、需求分析
（一）设计方案
题目要求显示TIF格式的文件，但由于TIF是可扩充标记的文件，所以理论上是不可能编写一个能识别所有类别TIF格式的读写程序，所以本程序是将TIF图像转换成BMP图像，然后再使用Windows提供的API函数对其进行编辑并方便直观地显示出来。
（二）TIF格式概览
TIF由四个部分组成，分别为图像头文件、图像文件目录、目录入口、图像数据。
1、图像头文件（ImageFileHeader简称IFH）：
图一IFH结构描述
IFH数据结构包含3个成员共计8个字节，Byteorder成员可能是“MM”（0x4d4d）或“II”（0x4949），0x4d4d表示该TIFF图是摩托罗拉整数格式0x4949表示该图是Intel整数格式；Version成员总是包含十进制42（0x2a），它用于进一步校验该文件是否为TIF格式，42这个数并不是一般人想象中的那样认为是TIF软件的版本，实际上，42这个数大概永远不会变化；第三个成员是IFD（接下来要说的第二个数据结构）相对文件开始处的偏移量。
2、图像文件目录（ImageFileDirectory简称IFD）：
图二IFD及DE结构描述
IFD是TIF图中最重要的数据结构，它包含了一个TIF文件中最重要的信息，一个TIF图可能有多个IFD，这说明文件中有多个图像，每个IFD标识1个图像的基本属性。
IFD结构中包含了三类成员，DirectoryEntryCount指出该结构里面有多少个目录入口；接下来就是N个线性排列的DE序列，数量不定（这就是为什么称TIF格式文件为可扩充标记的文件，甚至用户可以添加自定义的标记属性），每个DE标识了图像的某一个属性；最后就是一个偏移量，标识下一个文件目录相对于文件开始处的位置，当然，如果该TIF文件只包含了一幅图像，那么就只有一个IFD，显然，这个偏移量就等于0；
3、目录入口（DirectoryEntry简称DE）：
共12个字节，见图二。
简单说，一个DE就是一幅图像的某一个属性。
例如图像的大小、分辨率、是否压缩、像素的行列数、一个像素由几位表示（1位代表黑白两色，8位代表256色等等）等。
其中：
tag成员是该属性的编号，在图像文件目录中，它是按照升序排列的。
我们可以通过读这些编号，然后到TIF格式官方白皮书中查找相应的含义。
属性是用数据来表示的，那么type就是代表着该数据的类型，TIF官方指定的有5种数据类型。
type=1就是BYTE类型（8位无标记整数）、type=2是ASCII类型（7位ASCII码加1位二进制0）、type=3是SHORT类型（16位无标记整数）、type=4是LONG类型（32位无标记整数）、type=5是RATIONAL类型（2个LONG，第一个是分子，第二个是分母）。
length成员是数据的数量而不是数据类型的长度。
第4个成员valueOffset很重要，它是tag标识的属性代表的变量值相对文件开始处的偏移量。
如果变量值占用的空间小于4个字节，那么该值就存放在valueOffset中即可，没必要再另外指向一个地方了
4、图像数据
本程序提供的图像是基于256灰度级的，即一个字节代表一个像素点，它是0x00~0xff区间中256个灰度级的任意一个整数。
通过使用UltraEdit工具观察，我们发现该图像文件的组织形式是：
IFH--数据--IFD。
以下的示例说明遵循了这一观察结果。
四、程序设计
1、VC创建一个MFCAppWizard（exe）工程取名TiffTest，选择单文档程序。
2、添加TiffStruct.h文件，定义IFH和DE结构（参考前面的结构描述），用来接收读TIF文件的信息。
#ifndef_TIFFSTRUCT_
#define_TIFFSTRUCT_
typedefstructtagIMAGEFILEHEADER
{
WORDbyteOrder;
WORDversion;
DWORDoffsetToIFD;
}IFH;
typedefstructtagDIRECTORYENTRY
{
WORDtag;
WORDtype;
DWORDlength;
DWORDvalueOffset;
}DE;
#endif
3、在文档类中添加4个公有变量，并将其初始化为0。
在TiffTestDoc.cpp中#include"TiffStruct.h"
DWORDm_dwBmSize; //图象的数据部分的大小
CPalettem_palDIB; //BMP图象调色板
HANDLEm_hDIB; //BMP图象内存块句柄
CSizem_sizeDoc; //图象的长和宽
4、在文档类的OnOpenDocument函数中定义局部工具变量并读文件
DWORDdwFileLength=0;
CStringstrTemp=_T（""）;
WORDwDECount=0;
BYTE*pDIB=NULL;
inti=0;
IFHifh;
ZeroMemory（&ifh,sizeof（IFH））;
CFilefile;
CFileExceptionfe;
if（0==file.Open（lpszPathName,CFile:
:
modeRead|CFile:
:
shareDenyWrite,&fe））
{
AfxMessageBox（"打开文件失败"）;
returnFALSE;
}
dwFileLength=file.GetLength（）;
5、读IFH文件头
if（sizeof（IFH）!
=file.Read（&ifh,sizeof（IFH）））
{
AfxMessageBox（"读TIF文件头失败"）;
returnFALSE;
}
if（0x2a!
=ifh.version）
{
AfxMessageBox（"该文件不是TIF格式，读文件失败"）;
returnFALSE;
}
if（0x4949!
=ifh.byteOrder）
{
AfxMessageBox（"该TIF文件不是IBMPC字节序，读文件失败"）;
returnFALSE;
}
file.Seek（ifh.offsetToIFD,CFile:
:
begin）;//将文件指针定位到IFD
6、读文件有多少个目录入口
if（2!
=file.Read（&wDECount,2））
{
AfxMessageBox（"无法获得TIF文件目录入口数量"）;
returnFALSE;
}
strTemp.Format（"该TIF文件有%d个目录入口",wDECount）;
AfxMessageBox（strTemp）;//显示有多少个目录入口
7、创建DE数组，接收信息，数组中有wDECount个元素
DE*pde=newDE[wDECount];
DE*pTemp=pde;
memset（pde,0,sizeof（DE）*wDECount）;
if（sizeof（DE）*wDECount!
=file.ReadHuge（pde,sizeof（DE）*wDECount））
{
AfxMessageBox（"读图象文件目录失败"）;
delete[]pde;
returnFALSE;
}
8、显示图像文件目录信息
for（i=0;i{
pTemp=pde+i;
strTemp.Format（"DE[%d].tag=%d\r\nDE[%d].type=%d\r\nDE[%d].length=%d\r\nDE[%d].valueOffset=%d",i,pTemp->tag,i,pTemp->type,i,pTemp->length,i,pTemp->valueOffset）;
AfxMessageBox（strTemp）;//显示目录文件信息
}
9、把图像的大小和图像数据的容量保存到成员变量中
for（i=0;i {
pTemp=pde+i;
if（256==pTemp->tag） //tag为256的目录入口中的变量标识了图象宽度
{
m_sizeDoc.cx=pTemp->valueOffset;
}
if（257==pTemp->tag） //tag为257的目录入口中的变量标识了图象长度
{
m_sizeDoc.cy=pTemp->valueOffset;
}
if（273==pTemp->tag） //计算图象数据占用字节数
{
m_dwBmSize=m_sizeDoc.cx*m_sizeDoc.cy;
}
}
10、在文档类中创建一个成员工具函数CreateBmpBuffer，申请全局内存块以存放BMP文件结构数据
BOOLCTiffTestDoc:
:
CreateBmpBuffer（）
{
//申请BMP内存块
m_hDIB=GlobalAlloc（GMEM_MOVEABLE|GMEM_ZEROINIT,
sizeof（BITMAPFILEHEADER）+
sizeof（BITMAPINFOHEADER）+
256*sizeof（RGBQUAD）+
m_dwBmSize）;
if（NULL==m_hDIB）
{
AfxMessageBox（"申请BMP内存块失败"）;
returnFALSE;
}
else
{
returnTRUE;
}
}
11、回到OnOpenDocument成员函数中调用工具函数并获得全局内存块指针
//构造BMP图象内存块
if（!
CreateBmpBuffer（））
{
AfxMessageBox（"构造BMP图象内存块失败"）;
delete[]pde;
returnFALSE;
}
//获得BMP内存块指针
pDIB=（BYTE*）GlobalLock（m_hDIB）;
if（NULL==pDIB）
{
AfxMessageBox（"获得BMP内存块指针失败"）;
GlobalUnlock（m_hDIB）;
delete[]pde;
returnFALSE;
}
12、将图像信息填充到BMP内存块中，（注：
BMP文件中图像数据的第一行代表的是最终显示光栅的最后一行，所以在数据排列中要颠倒过来。
）
//构造BITMAPFILEHEADER并复制到BMP内存块
BITMAPFILEHEADERbmfHdr;
memset（&bmfHdr,0,sizeof（BITMAPFILEHEADER））;
bmfHdr.bfOffBits=sizeof（BITMAPFILEHEADER）+sizeof（BITMAPINFOHEADER）+
256*sizeof（RGBQUAD）;
bmfHdr.bfReserved1=0;
bmfHdr.bfReserved2=0;
bmfHdr.bfSize=bmfHdr.bfOffBits+m_dwBmSize;
bmfHdr.bfType=0x4d42;
memmove（pDIB,&bmfHdr,sizeof（BITMAPFILEHEADER））;
//构造BITMAPINFOHEADER并复制到BMP内存块
BITMAPINFOHEADERbmiHdr;
memset（&bmiHdr,0,sizeof（BITMAPINFOHEADER））;
bmiHdr.biBitCount=8;
bmiHdr.biClrImportant=0;
bmiHdr.biClrUsed=0;
bmiHdr.biCompression=0;
bmiHdr.biHeight=m_sizeDoc.cy;
bmiHdr.biPlanes=1;
bmiHdr.biSize=sizeof（BITMAPINFOHEADER）;
bmiHdr.biSizeImage=0;
bmiHdr.biWidth=m_sizeDoc.cx;
bmiHdr.biXPelsPerMeter=2834;
bmiHdr.biYPelsPerMeter=2834;
memmove（（BITMAPFILEHEADER*）pDIB+1,&bmiHdr,sizeof（BITMAPINFOHEADER））;
//构造256个RGBQUAD并复制到BMP内存块
RGBQUAD*pRgbQuad=（RGBQUAD*）（pDIB+sizeof（BITMAPFILEHEADER）+
sizeof（BITMAPINFOHEADER））;
RGBQUAD*pOldQuad=pRgbQuad;
RGBQUADrgbQuad;
memset（&rgbQuad,0,sizeof（RGBQUAD））;
for（i=0;i<256;i++）
{
rgbQuad.rgbBlue=i;
rgbQuad.rgbGreen=i;
rgbQuad.rgbRed=i;
rgbQuad.rgbReserved=0;
pRgbQuad=pOldQuad+i;
memmove（pRgbQuad,&rgbQuad,sizeof（RGBQUAD））;
}
//填充所有像素数据,颠倒图象数据从最后一行开始读起
intj=0;
for（i=m_sizeDoc.cy-1;i>=0;i--）
{
file.Seek（sizeof（IFH）+i*m_sizeDoc.cx,CFile:
:
begin）;
file.Read（（BYTE*）（pRgbQuad+1）+j*m_sizeDoc.cx,m_sizeDoc.cx）;
j++;
}
13、初始化BMP调色板，为显示BMP文件做准备
//初始化专用调色板
BYTEbuf[2+2+4*256];
LOGPALETTE*pPal=（LOGPALETTE*）buf;
pPal->palVersion=0x300;
pPal->palNumEntries=256;
for（i=0;i<255;i++）
{
pPal->palPalEntry[i].peBlue=i;
pPal->palPalEntry[i].peFlags=0;
pPal->palPalEntry[i].peGreen=i;
pPal->palPalEntry[i].peRed=i;
}
m_palDIB.CreatePalette（pPal）;
14、（附加功能）生成bmp文件
CFilefileWrite（"C:
\DocumentsandSettings\Administrator\桌面\mytiff.bmp",CFile:
:
modeCreate|CFile:
:
modeWrite）;
fileWrite.WriteHuge（pDIB,sizeof（BITMAPFILEHEADER）+
sizeof（BITMAPINFOHEADER）+256*sizeof（RGBQUAD）+m_dwBmSize）;
15、OnOpenDocument成员函数返回前的清理工作
GlobalUnlock（m_hDIB）;
delete[]pde;
returnTRUE;
至此，TIF文件信息已转换为BMP图像并保存在全局内存块中了，接下来就可以在OnDraw中调用WinAPI函数StretchDIBits来显示它。
流程图：
N
Y
N
Y
N
Y
N
Y
Y
Y
Y
Y
五、使用说明
方法一：
1、双击图标TiffView
2、点击文件
3、点打开，并找到自己所要显示的TIF图片点击即可
方法二：
1、双击图标TiffVie.dsp
2、进行编译和链接，然后点击运行
3、点击文件
4、点打开，并找到自己所要显示的TIF图片点击即可
六、测试结果
1、使用方法一打开文件夹中的测试图片。
2、图片显示如下：
七、心得体会
本次我的实验题目为：
显示TIF文件格式。
刚刚接触这个题目时，并没有什么想法，因为平时看图片都是直接用图片浏览器看，并没有自己动手编程来实现过。
拿道题目之后，我到网上查阅了相关资料，初步了解了什么是TIF格式，并初步掌握了TIF格式的组成部分，但在查阅资料的时候，我也发现了一个问题，就是TIF是可扩充标记的文件，所以理论上是不可能编写一个能识别所有类别TIF格式的读写程序，于是我结合相关知识，以及网上的一些程序，觉得可以将TIF图像先转换成BMP图像，然后再将其显示出来。
在程序的编写过程中，因为要实现可视化的功能，所以我建立了工程，在以前的编程题目中很少有需要建工程来完成的题目，所以对此我也是比较陌生的，关于此我请教了一些同学，并对工程有了初步的认识。
在编写具体代码的时候，多少遇到了一些困难，于是我主要是参照网上和书上的一些代码和程序块，结合自己所需要的程序，进行了拼接和修改，并对自己很不熟悉的语句进行了逐一的查找和翻译，最终实现了功能。
本次的实验，让我重新巩固了之前学习过的编程知识和程序的编译和调试，虽然在过程中遇到了不少的困难，但是结果还是令人欣喜的，同时感谢指导老师对我耐心的指导。
八、附录
核心源代码：
BOOLCTiffViewDoc:
:
OnOpenDocument（LPCTSTRlpszPathName）
{
if（!
CDocument:
:
OnOpenDocument（lpszPathName））
returnFALSE;
/*初始化*/
DWORDdwFileLength=0;
CStringstrTemp=_T（""）;
WORDwDECount=0;
BYTE*pDIB=NULL;
inti=0;
IFHifh;
ZeroMemory（&ifh,sizeof（IFH））;//将IFH对应变量的空间大小赋予ifh
CFilefile;//定义文件
CFileExceptionfe;
if（0==file.Open（lpszPathName,CFile:
:
modeRead|CFile:
:
shareDenyWrite,&fe））
{
AfxMessageBox（"打开文件失败"）;
returnFALSE;
}
dwFileLength=file.GetLength（）;//读取文件长度赋值
if（sizeof（IFH）!
=file.Read（&ifh,sizeof（IFH）））//判断规模是否相同（字节）
{
AfxMessageBox（"读TIF文件头失败"）;
returnFALSE;
}
if（0x2a!
=ifh.version）
{
AfxMessageBox（"该文件不是TIF格式，读文件失败"）;
returnFALSE;
}
if（0x4949!
=ifh.byteOrder）//判断整数格式
{
AfxMessageBox（"该TIF文件不是IBMPC字节序，读文件失败"）;
returnFALSE;
}
file.Seek（ifh.offsetToIFD,CFile:
:
begin）;//寻找偏移量（找目录）
if（2!
=file.Read（&wDECount,2））
{
AfxMessageBox（"无法获得TIF文件目录入口数量"）;
returnFALSE;
}
strTemp.Format（"该TIF文件有%d个目录入口",wDECount）;
//AfxMessageBox（strTemp）;//显示具体的入口数
DE*pde=newDE[wDECount];
DE*pTemp=pde;
memset（pde,0,sizeof（DE）*wDECount）;//初始化pde（置零大小不变）
if（sizeof（DE）*wDECount!
=file.ReadHuge（pde,sizeof（DE）*wDECount））
{
AfxMessageBox（"读图象文件目录失败"）;
delete[]pde;
returnFALSE;
}
//显示图象目录入口信息--测试用
for（i=0;i
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