解析PNG图像文件Word文档格式.docx

1、第一个数据块调色板数据块（PLTE）第二个数据块，可选图像数据块（IDAT）允许如果有调色板数据块（PLTE），则是第三个数据块，如果没有调色板数据块（PLTE），则时第二个数据块。如果有多个图像数据块，则必须按图像数据连续存储图像结束数据（IEND）最后一个数据块表5-10 PNG文件的辅助数据块（ancillary chunks）组织顺序允许多个数据块基色和白色点数据块（cHRM）在PLTE和IDAT之前图像数据块（gAMA）ICCP（iCCP）在PLTE之后IDAT之前如果有iCCP，则无sRGB续表样本有效位数据块（sBIT）标准RPG颜色（sRGB）在PLTE之后IDAT之前如果有s

2、RGB，则无iCCP背景颜色数据块（bKGD）在PLTE之后IDAT之前图像直方图数据块（hIST）图像透明数据块（tRNS）物理像素尺寸数据块（pHYs）在IDAT之前建议调色板（sPLT）图像最后修改时间数据块（tIME）无限制国际文本数据（iTXt）文本信息数据块（tEXt）压缩文本数据块（zTXt）PNG图像文件存储结构（2）用图像可以清晰显示表5-9和表5-10之间的关系，如图5-13和图5-14所示。 （点击查看大图）图5-13 包含调色板数据块（PLTE）的PNG图像文件格式（点击查看大图）图5-14 不包含调色板数据块（PLTE）的PNG图像文件格式图中上标的含义如表5-11所

3、示。表5-11 上标的含义符 号含 义1只有1个+1个或多个？0个或1个*0个或多个|2选1PNG图像文件中每一块数据块的格式都是相同的，分别由4个部分组成，格式如表5-12所示。表5-12 PNG文件的数据块格式字 段 名大小（单位：字节）描 述Length（长度）4指定数据块中的数据长度 Chunk Type Code（数据块类型码）数据块类型，例如IHDR、PLTE、IDAT等Chunk Data（数据块数据）Length存储数据CRC（循环冗余检测）循环冗余码CRC循环冗余码生成的计算方式是通过对Chunk Type Code和Chunk Data中的数据进行计算得到的，计算方式如下：

4、x32+x26+x23+x22+x16+x12+x11+x10+x8+x7+x5+x4+x2+x+1PNG图像文件存储结构（3）下面将讲解在PNG文件中的4个关键数据块（critical chunk）的含义。 文件头数据块（IHDR）文件头数据块（IHDR）它包含有PNG文件中存储的图像数据的基本信息，如图像的宽高、色深、颜色类型、压缩方式等。一个PNG文件只能有一个文件头数据块，表5-13列出了文件头数据块（IHDR）中各字段的含义。表5-13 文件头数据块（IHDR） 中各字段的含义字段名Width图像宽度，以像素为单位Height图像高度，以像素为单位Bit depth图像深度：索引彩色

5、图像：1，2，4或8灰度图像：1，2，4，8或16真彩色图像：8或16ColorType颜色类型：0：灰度图像，1，2，4，8或162：真彩色图像，8或163：索引彩色图像，1，2，4或84：带通道数据的灰度图像，8或166：带通道数据的真彩色图像，8或16Compression method压缩方法（LZ77变种算法）Filter method滤波器方法Interlace隔行扫描方法：非隔行扫描 1： Adam7（由Adam M. Costello开发的7遍隔行扫描方法）文件头数据块（IHDR）结构可以使用如下代码定义：typedef struct DWORD btChunkLen;CHAR

6、 btChunkType4; PNG_CHUNK_HEADER;typedef enum pngColorSpaceType GrayScale = 0,TrueColor = 2,Indexed = 3,AlphaGrayScale = 4,AlphaTrueColor = 6 PNG_COLOR_SPACE_TYPE;/ Compression Methodstypedef enum pngCompressionMethod Deflate = 0 PNG_COMPR_METHOD;/ Filter Methodstypedef enum pngFilterMethod AdaptiveF

7、iltering = 0 PNG_FILTER_METHOD;/ Interlace Methodstypedef enum pngInterlaceMethod NoInterlace = 0,Adam7Interlace = 1 PNG_INTERLACE_METHOD;/ IHDR dataUINT width;UINT height;BYTE bit_depth;PNG_COLOR_SPACE_TYPE color_type;PNG_COMPR_METHOD compr_method;PNG_FILTER_METHOD filter_method;PNG_INTERLACE_METHO

8、D interlace_method; IHDR_CHUNK_DATA; 调色板数据块（PLTE）PNG的调色板数据块（PLTE）和之前介绍BMP图像格式中的调色板类似，都是提供给8位色深以下的图像使用。PNG的调色板由3个字节组成，每个字节分别表示红、绿、蓝三色的颜色值。对于PNG图像文件来说，大于8位色深的图像，如真彩色图像也可以使用调色板，目的是便于非真彩色显示程序用它来量化图像数据，从而显示该图像。一个PNG文件只能有一个调色板数据块，调色板数据块从下标0开始，表5-14列出了调色板数据块（PLTE）中各字段的含义。表5-14 调色板数据块（PLTE） 中各字段的含义btRed红色颜色

9、值btGreen绿色颜色值btBlue蓝色颜色值调色板数据块（PLTE）结构可以使用如下代码定义：BYTE btRed ;BYTE btGreen;BYTE btBlue; PNG_PALETTE_PIXEL;PNG图像文件存储结构（4） 图像数据块（IDAT）PNG的图像数据块（IDAT）存储图像的实际数据，相当于BMP图像的图像数据，由于PNG可包含多幅图像，所以PNG的图像数据块可能是由一幅图像的数据组成，也可能是由多幅图像的数据组成。图像数据块中的图像数据可能是经过变种的LZ77压缩编码DEFLATE压缩的，关于DEFLATE详细介绍可以参考DEFLATE Compressed Dat

10、a Format Specification version 1.3，网址： http:/www.ietf.org/rfc/rfc1951.txt 。图像数据块（IDAT）结构可以使用如下代码定义：PNG_CHUNK_HEADER chunkHdr;BYTE idatChunkDatachunkHdr.btChunkLen;DWORD idatCrc ; 图像结束数据（IEND）PNG的图像结束数据（IEND）用来标记PNG文件结束，并且必须要放在文件的尾部。一般情况下，所有PNG图像结束数据（IEND）的十六进制数值都是一样的，具体的数值如下：00 00 00 00 49 45 4E 44

11、AE 42 60 82PNG的辅助数据块（ancillary chunks）一共有14个，可以分为5类，如表5-10所示，由于篇幅关系不能将全部辅助数据块（ancillary chunks）的详细结构进行说明，如果读者有兴趣请参考 http:/www.w3.org/TR/REC-png.html。分析PNG图像文件结构（1）结合上面对PNG文件的分析，下面分别对256色和16位色的PNG图像进行十六进制分析，通过分析PNG文件让读者更深入了解PNG文件格式。如图5-15和图5-16所示，分别为256色PNG图像pic1.png和16位色PNG图像pic2.png。其中pic1.png图像的分辨

12、 率为200150，文件大小为19 534 字节。pic2.png图像的分辨率为200150，文件大小为104 744字节，带透明通道。图5-15 pic1.png图像图5-16 pic2.png图像现在来分析pic1.png的图像文件，在Winhex中打开pic1.png，如图5-17所示。（点击查看大图）图5-17 在Winhex中打开pic1.png文件首先分析PNG的文件标志。根据PNG文件的定义，从文件头开始前8字节数据是PNG文件的标志，如图5-18所示。（点击查看大图）图5-18 PNG文件的文件标志接下来应该就是PNG文件的数据块结构了，按照前面对PNG文件结构的分析，第一个数

13、据块应该是文件头数据块（IHDR）数据块，文件头数据块（IHDR）定义了PNG文件的宽高、色深、压缩方法等参数，如图5-19所示。（点击查看大图）图5-19 文件头数据块（IHDR）结构分析PNG图像文件结构（2）表5-15归纳了pic1.png图像文件中文件头数据块（IHDR）中各字段的含义。由于PNG文件使用Big-Endian顺序存储数据，所以不需要反转字节数据理解。表5-15 pic1.png图像文件中文件头数据块（IHDR）的各字段含义十六进制值00 00 00 0D文件头的数据长度，00 00 00 0D =1349 48 44 52数据块类型标志，49 48 44 52的ASCI

14、I值等于IHDR00 00 00 C8图像的宽度，00 00 00 C8 = 20000 00 00 96图像的高度，00 00 00 96 = 15008色深，表示2的8次幂等于256色0303表示索引图像0000表示使用Deflate压缩编码压缩图像数据00表示为将来使用更好的压缩方法预留00表示非隔行扫描AC 02 37 2BAC 02 37 2B表示CRC从表5-14看到pic1.png文件的文件头数据块（IHDR）结构中的CRC字段的值为AC 02 37 2B，这个CRC值是按照从数据块类型标志字段到CRC字段前一字节的数据计算而来的，即使用数据49 48 44 52 00 00 0

15、0 C8 00 00 00 96 08 03 00 00 00计算，CRC的计算代码如下： /*8位消息的CRC表格*/unsigned long crc_table256;/*Flag：CRC表格计算完了吗？初始化 False*/int crc_table_computed = 0;/*写一个CRC表格*/void make_crc_table（void）unsigned long c;int n, k;for （n = 0; n 256; n+） c = （unsigned long） n;for （k = 0; k 1）;elsec = c 1;crc_tablen = c;crc_ta

16、ble_computed = 1;/*使用bu0.len-1更新CRC表格*/unsigned long update_crc（unsigned long crc, unsigned char *buf,int len）unsigned long c = crc;int n;if （!crc_table_computed）make_crc_table（）; len;c = crc_table（c bufn） & 0xff （c 8）;return c;/* 返回 CRC表格buf0.len-1. */unsigned long crc（unsigned char *buf, int len）r

17、eturn update_crc（0xffffffffL, buf, len） 0xffffffffL;main（）/*计算CRC需要的初始化数据，不同的数据块有不同的初始化数据*/unsigned char buf17 = 0x49,0x48,0x44,0x52,0x00,0x00,0x00,0xC8,0x00,0x00,0x00,0x96,0x08,0x03,0x00,0x00,0x00;unsigned long value=0;value= crc（buf,17）;继续分析下面的数据块，PNG图像文件的数据块类型由数据块类型标志决定，按照PNG图像文件中数据块的数据结构分析，接下来的数

18、据块是物理像素尺寸数据块（pHYs），物理像素尺寸数据块（pHYs）指定像素大小或图像的宽和高的比例。表5-16所示为物理像素尺寸数据块（pHYs）中各字段的含义。表5-16 物理像素尺寸数据块（pHYs） 中各字段的含义physPixelPerUnitX每单位多少像素，x轴physPixelPerUnitY每单位多少像素，y轴UnkownUnit，Meter枚举类型，UnkownUnit=0，表示只定义了像素显示的比例，未定义实际像素大小。枚举类型，Meter=1，表示定义单位为米物理像素尺寸数据块（pHYs）的结构可以用以下代码定义：PNG_CHUNK_HEADER chunkHdr ;u

19、int physPixelPerUnitX;uint physPixelPerUnitY;enum UnkownUnit = 0,Meter = 1 pHYs;DWORD pHYsCrc;图5-20所示为pic1.png中的物理像素尺寸数据块（pHYs）的结构。（点击查看大图）图5-20 pic1.png中的物理像素尺寸数据块（pHYs）的结构分析PNG图像文件结构（3）表5-17所示为pic1.png图像文件中物理像素尺寸数据块（pHYs）中各字段的含义。表5-17 pic1.png图像文件中物理像素尺寸数据块（pHYs）中各字段的含义00 00 00 09物理像素尺寸数据块的长度，00 0

20、0 00 09 =970 48 59 73数据块类型标志，70 48 59 73的ASCII值等于pHYs00 00 0B 13x轴上每米像素的数量，00 00 0B 13 = 2835，即每米2835个像素y轴上每米像素的数量，00 00 0B 13 = 2835，即每米2835个像素01Meter=1，将单位定义为米00 9A 9C 18CRC值继续分析下面的数据，按照前面的分析方法，分析出接下来的数据块是iCCP，iCCP数据块是PNG解码时进行特殊的颜色处理信息。iCCP数据块的结构可以用以下代码定义：PNG_CHUNK_HEADER chunkHdrstring profile_na

21、me;unsigned byte red; PNG_ICCP_CHUNK_DATA;DWORD ICCPCrc;图5-21所示为pic1.png中的iCCP的数据结构。（点击查看大图）图5-21 pic1.png图像文件中iCCP数据块结构表5-18所示为pic1.png图像文件中的iCCP数据块各字段的含义。表5-18 pic1.png图像文件中的iCCP数据块各字段的含义00 00 0A 4DICCP数据块的长度，00 00 0A 4D = 263769 43 43 50数据块类型标志，69 43 43 50的ASCII值等于iCCP50 68 6F 74 6F 73 68 6F 70 2

22、0 49 43 43 20 70 72 6F 66 69 6C 65 00配置文件名，长度179字节，以0作为终止符的字符串。50 68 6F 74 6F 73 68 6F 70 20 49 43 43 20 70 72 6F 66 69 6C 65 00的ASCII值等于Photoshop ICC profile压缩方法，0表示使用deflate压缩78 DA 9D 53F7 84 F3 FB压缩后的配置文件，解码时使用继续分析下面的数据，按照前面的分析方法，分析出接下来的数据块是gAMA，gAMA数据块是PNG解码时进行gamma校正的信息。gAMA数据块的结构可以用以下代码定义：BYTE

23、 gamaChunkDatachunkHdr.btChunkLen;DWORD gamaCrc;图5-22所示为pic1.png中的gAMA的数据结构：（点击查看大图）图5-22 pic1.png图像文件中gAMA数据块结构分析PNG图像文件结构（4）表5-19所示为pic1.png图像文件中的gAMA数据块各字段的含义。表5-19 pic1.png图像文件中的gAMA数据块各字段的含义00 00 00 04gAMA数据块的长度，00 00 00 04 = 467 41 4D 41数据块类型标志，67 41 4D 41的ASCII值等于gAMA00 00 B1 8Egamma校正信息7C F8 51 93继续分析下面的数据，按照前面的分析方法，分析出接下来的数据块是cHRM，cHRM是在设备不能够显示正确的颜色时，使图像尽可能校正颜色的信息，也叫做设备无关的颜色信息。cHRM数据块的结构可以用以下代码定义：uint x;uint y; PNG_POINT;PNG_POINT white;PNG_POINT red;PNG_POINT green;PNG_POINT blue; PNG_CHRM_CHUNK_DATA;PNG_CHRM_CHUNK_DATA chrmChunkData;DWORD chrmCrc;图5-23所示为pic1.png中的cHRM的数据结构。（