TI DSP TMS320C66x学习笔记之TI官方读BMP程序（一）

- 日理万妓 2022-08-10 03:57 207阅读 0赞

一直想认真写一下关于DSP的学习笔记，但是由于时间和惰性，徘徊许久，都没能提笔，趁着系统学习TMS320C6657的机会，在此开博，用于对自己学习的总结，也希望能跟大家分享学习心得，相互交流共同进步。

博客暂时是以自己学习过程为次序，将觉得有必要拿出来分享的经验贴出来，才疏学浅，有错误，请大家不吝赐教。

TI可以说是很厚道的一家芯片公司，大量的代码和文档给大家学习深入带来了很大方便，但也正因为资料繁多，新手往往不知从何下手。现在提供几个在线学习的网站，大部分问题都可以在这几个网站得到解决。

首先推荐TI wiki几乎所有的文档都可以通过这里一一找到，网址：[http://processors.wiki.ti.com/][http_processors.wiki.ti.com]；

其次是德州仪器在线支持社区，可以在上面提问和搜索你遇到的问题，一般提问在1-2个工作日会有TI的支持工程师解答，在此提一下，这里有很多TI支持发出来的源代码可以用于学习，网址：[http://www.deyisupport.com/][http_www.deyisupport.com]；

最后是TI的英文帮助社区--TI E2E Community，英文比较好的朋友，在此提问会得到更专业的回答，网址：[http://e2e.ti.com/][http_e2e.ti.com]。

好了，现在进入今天的主题，TI官方提供的源代码---读BMP图像。

可以从多核开发套件的图像处理demo文件夹C:\\ti\\mcsdk\_2\_01\_02\_06\\demos\\image\_processing中导入工程，读BMP图像主要是两个文件mcip\_bmp\_utils.c和mcip\_bmp\_utils.h，我的代码也是“拿来主义”，大部分与TI源代码相同，只修改部分，以适用自己的需求，期间对代码进行了详细注释，大家可以参考下，理清思路。

分析程序首先从mcip\_bmp\_utils.h开始，贴出BMP图像文件头定义，可以参考本博客---[图像处理与模式识别][Link 1]分类中----BMP文件结构，即可了解。它对文件头结构体做了很好的划分，分别后续操作。觉得做得最科学的是它设计了一个原始图像数据的结构体raw\_image\_data\_t，这个做法开始我还不太理解，后来发现，有了它可以将文件的获取和文件解码松耦合，使得原始数据可以从通过任何形式进行获取，例如，TCP、摄像头、文件系统中的原始数据，提高了读BMP图像程序模块的通用性，不仅仅限于在CCS进行软仿，而且可以脱离PC机通过TCP、摄像头之类的方式获取原始图像数据，然后进行BMP图像解码。

#ifndef BMP_UTILS_H
    #define BMP_UTILS_H
    
    #include <stdint.h>
    #include <xdc/runtime/Memory.h>
    #include <xdc/runtime/Error.h>
    
    /****************************************************************************/
    /*               位图文件头结构体                                           */
    /****************************************************************************/
    #ifdef _HOST_BUILD
    #pragma pack(1)
    #endif
    
    typedef struct bmpfile_signature {
      uint8_t signature[2];      /* Signature - 'BM' */
    } bmpfile_signature_t;
    
    typedef struct bmpfile_header {
      uint32_t file_size;       /* BMP图像文件的大小 */
      uint16_t reserved1;
      uint16_t reserved2;
      uint32_t bitmap_offset;   /* BMP图像数据的偏移地址 */
    } bmpfile_header_t;
    
    typedef struct bmpfile_dib_header {
      uint32_t header_size;    /* 本结构的大小 */
      int32_t  image_width;        /* 位图的宽度 */
      int32_t  image_height;       /* 位图的高度 */
      uint16_t number_of_planes;      /* Number of planes */
      uint16_t bits_per_pixel;       /* 每个像素的位数 */
      uint32_t compression_type;/* 压缩类型 */
      uint32_t image_size;   /* 表示位图数据区域的大小以字节为单位 */
      int32_t  horizontal_resolution;         /* 水平分辨率，单位像素/m */
      int32_t  vertical_resolution;         /* 垂直分辨率，单位像素/m */
      uint32_t number_of_colors;      /* BMP图像使用的颜色，0表示使用全部颜色，对于256色位图来说，此值为100h=256 */
      uint32_t important_color_count;   /* Important color count */
    } bmpfile_dib_header_t;
    
    typedef struct bmp_header {
    	bmpfile_signature_t  signature;
    	bmpfile_header_t     file;
    	bmpfile_dib_header_t dib;
    } bmp_header_t;
    
    /****************************************************************************/
    /*             位图RGB调色板入口结构体                                      */
    /****************************************************************************/
    typedef struct {
      uint8_t red;
      uint8_t green;
      uint8_t blue;
      uint8_t reserved;
    } bmp_color_table_t;
    typedef enum {
      BMP_RGB = 0,
      BMP_RLE8,
      BMP_RLE4,
      BMP_BITFIELDS,
      BMP_JPEG,
      BMP_PNG
    } bmp_compression_method_e;
    
    /* 原始图像数据，需要解码
     */
    
    typedef struct raw_image_data {
    	uint8_t * data;
    	uint32_t  length;
    } raw_image_data_t;

接下来是函数外部声明

/*****************************************************************************/
    /**
     *      Created on: 2015-11-9
     *      Author: HeWu
     *      这个函数用于从文件系统中读取文件的元素数据，
     *      参数说明：const char *_fname文件名
     *                      const char *_mode读写模式
     *      返回类型：raw_image_data_t（整个原始文件的字节数据，以及字节长度）
     * */
    /*****************************************************************************/
    extern raw_image_data_t get_raw_image_data_from_file(const char *_fname, const char *_mode);
    
    /*****************************************************************************/
    /**
     *      Created on: 2015-11-9
     *      Author: HeWu
     *      这个函数用于从raw data转换到bmp结构体，
     *      参数说明：raw_image_data_t * p_input_image图像原始字节数据
     *                      unsigned char * p_output_pixel_array图像的像素信息，用于后续处理
     *            返回：raw_image_data_t结构体
     * */
    /*****************************************************************************/
    extern int raw_data_cvt_bmp_pixels(raw_image_data_t * p_input_image,unsigned char * p_output_pixel_array);
    
    /*****************************************************************************/
    /* *
     * 函数功能：这个函数BMP文件中读取文件头信息。
     * 说明：函数对文件做了一些初步的检查。
     *          如果读取文件成功返回0；
     *          如果读取文件失败或检查失败，返回负数。
     */
    /*****************************************************************************/
    extern int bmp_read_header (raw_image_data_t * image, bmp_header_t * hdr);
    
    /*****************************************************************************/
    /* *
     * 函数说明：读取调色板。这个函数用的比较少，调色板是单色、16色和256色图像文件特有。
     *
     */
    /*****************************************************************************/
    extern int bmp_read_colormap (raw_image_data_t * image, bmp_header_t * hdr,
    				bmp_color_table_t * color_table);
    
    /*****************************************************************************/
    /* *
     * 函数功能：读取图像（像素值），需要计算像素占用字节数。
     * 参数说明：raw_image_data_t * image,待解码数据
     *                 bmp_header_t * hdr, 文件头
     *                 uint8_t * pixel_array_rgb，用于返回的像素值指针，后续图像算法就是对它进行了
     */
    extern int bmp_read_image (raw_image_data_t * image, bmp_header_t * hdr, uint8_t * pixel_array_rgb);
    
    /*****************************************************************************/
    /* *
     * 函数功能：通过BMP图像，创建并将像素值保存为灰度图像。
     * 参数说明：raw_image_data_t * image,保存结果
     *                 uint8_t * pixel_array,像素值指针
     */
    /*****************************************************************************/
    extern int bmp_write_gray_bmpfile (raw_image_data_t * image, uint8_t * pixel_array,
    		                           uint32_t width, uint32_t height);
    
    /*****************************************************************************/
    /*
     * 函数功能：获取灰度BMP图的文件大小
     */
    /*****************************************************************************/
    extern uint32_t bmp_get_gray_bmpfile_size (uint32_t width, uint32_t height);
    
    #endif /*BMP_UTILS_H*/

对一下两个函数稍作解释，

extern raw_image_data_t get_raw_image_data_from_file(const char *_fname, const char *_mode);

extern int raw_data_cvt_bmp_pixels(raw_image_data_t * p_input_image,unsigned char * p_output_pixel_array);

这两个函数本身不应该放在这个读bmp模块中，这是直接写来，第一个是从文件系统中获取原始图像数据（也可以从其他途径获取），第二个是将原始图像解码成像素数组（读取BMP图像的完整先bmp\_read\_header()函数和后bmp\_read\_image()函数）。

下面是mcip\_bmp\_utils.c函数的实现文件。

/* ======================================================================== */
    /*  TEXAS INSTRUMENTS, INC.                                                 */
    /*                                                                          */
    /* ======================================================================== */
    #include <stdio.h>
    #include <stdlib.h>
    #include <string.h>
    #include "mcip_bmp_utils.h"
    
    
    /*#define BMP_UTILS_DEBUG*/
    
    
    /* BMP灰度图像默认文件头*/
    static bmp_header_t default_grayscale_bmp_header = {
    		{
    			{'B', 'M'} /*signature*/
    		},
    		{
    			263222,  /*file_size*/
    			0, 0,    /*reserved1, reserved2*/
    			1078     /*bitmap_offset*/
    		},
    		{
    			40,      /*header_size*/
    			512,     /*width*/
    			512,     /*height*/
    			1,       /*nplanes*/
    			8,       /*bitspp*/
    			0,       /*compress_type*/
    			262144,  /*bmp_bytesz*/
    			0,       /*hres*/
    			0,       /*vres*/
    			256,     /*ncolors*/
    			0        /*nimpcolors*/
    		}
    };
    
    
    /*****************************************************************************/
    /**
     *      Created on: 2015-11-9
     *      Author: HeWu
     *      这个函数用于从文件系统中读取文件的元素数据，
     *      返回类型包括整个文件的字节数据，以及字节长度
     * */
    /*****************************************************************************/
    raw_image_data_t get_raw_image_data_from_file(const char *_fname, const char *_mode)
    {
    	Error_Block eb;
    	Error_init(&eb);
    	FILE * fpr = 0;
    	raw_image_data_t  raw_image = {0, 0};
    	uint32_t read_length = 0;
        int ret_val = 0;
    
    
    	fpr = fopen(_fname, _mode);
    	if(!fpr) {
    		printf("Unable to open image file %s\n", _fname);
    	}
    
    
    	fseek(fpr, 0, SEEK_END);
    	raw_image.length = ftell(fpr);
    	fseek(fpr, 0, SEEK_SET);
    
    
    	/**
    	 * 之所以用这个Memory_alloc(),而不用malloc(),
    	 * 是为了放置内存碎片化，还是用TI提供的函数咯
    	 * */
    	raw_image.data = (uint8_t*)Memory_alloc(NULL,raw_image.length,0,&eb);
    	if(!raw_image.data) {
    		printf("Unable allocate buffer for raw image file read (%s)\n", _fname);
    	}
    
    
         //fread()返回的是已读取的字节数，ret_val用于指针移动和检查
    	do {
    		ret_val = fread(raw_image.data + read_length, 1, raw_image.length - read_length, fpr);
    		if (!ret_val) {
    			printf("Unable read the raw image file %s\n", _fname);
    		}
    		read_length += ret_val;
    	} while (read_length < raw_image.length);
    	return raw_image;//返回原始图像数据
    }
    /*****************************************************************************/
    /**
     *      Created on: 2015-11-9
     *      Author: HeWu
     *      这个函数用于从raw data转换到bmp结构体，
     *      返回类型包括像素数据指针
     * */
    /*****************************************************************************/
    extern int raw_data_cvt_bmp_pixels(raw_image_data_t * p_input_image,unsigned char * p_output_pixel_array)
    {
    	    Error_Block eb;
    	    Error_init(&eb);
    	    bmp_color_table_t * p_color_table = 0;
    	    bmp_header_t bmp_header;
    	    uint8_t * pixel_array_rgb = 0;
    	    int  color_table_size,pixel_array_rgb_size;
    	    int pixel_size, row_width;
    	    int i, j, ret_val = 0;
        
    	    if ((p_input_image == 0) || (p_input_image->length == 0) || (p_input_image->data == 0)) {
    	        printf("Invalid BMP image data\n");
    	        ret_val = -1;
    	        return ret_val;
    	    }
    
    
    	    if (bmp_read_header(p_input_image, &bmp_header) < 0) {
    	        printf("Error in reading header\n");
    	        ret_val = -1;
    	        return ret_val;
    	    }
    
    
    	    pixel_size = bmp_header.dib.bits_per_pixel / 8;//一个像素的字节数
    	    row_width  = bmp_header.dib.image_width * pixel_size;//一行的字节数
    
    
            /*读调色板，现在很多bmp图像都没有调色板，可以忽略这一部分*/
    	    if (bmp_header.dib.number_of_colors) {
    	        /* Color table present */
    	        color_table_size = sizeof(bmp_color_table_t) * bmp_header.dib.number_of_colors;
    	        p_color_table = (bmp_color_table_t *)Memory_alloc(NULL,color_table_size,0,&eb);
    	        if(!p_color_table) {
    	            printf("Can't allocate memory for color table\n");
    	            ret_val = -1;
    	            return ret_val;
    	        }
    	        if (bmp_read_colormap(p_input_image, &bmp_header, p_color_table) < 0) {
    	            printf("Error in reading color map\n");
    	            ret_val = -1;
    	            return ret_val;
    	        }
    	    }
    
    
    	    /* 读像素数据 ,直接由第二个参数传入指针，不用在此分配内存*/
    	     if (bmp_read_image (p_input_image, &bmp_header, p_output_pixel_array) < 0) {
    	         printf("Error in reading pixel image\n");
    	         ret_val = -1;
    	         return ret_val;
    	     }
    
    
    }
    
    
    /****************************************************************************/
     /* 读BMP信息头                                            */
    /****************************************************************************/
    int bmp_read_header (raw_image_data_t * image, bmp_header_t * hdr)
    {
    	/*如果文件头结构体大于原始图像数据大小，则是无效图像*/
        if (image->length < 
            sizeof(bmpfile_signature_t) + sizeof(bmpfile_header_t) + sizeof(bmpfile_dib_header_t)) {
            printf ("Insufficient Image Buffer Length %d\n", image->length);
            return -1;
        }
    
    
        /*将原始图像数据解码到三个BMP文件头结构体*/
    	memcpy(&(hdr->signature), image->data, sizeof(bmpfile_signature_t));
    	memcpy(&(hdr->file), image->data + sizeof(bmpfile_signature_t),
    			sizeof(bmpfile_header_t));
    	memcpy(&(hdr->dib), image->data + sizeof(bmpfile_signature_t) + sizeof(bmpfile_header_t),
    			sizeof(bmpfile_dib_header_t));
    
    	/*做一些检查，自己看英文咯*/
    	if((hdr->signature.signature[0] != 'B') || (hdr->signature.signature[1] != 'M')) {
    		printf("Incorrect MAGIC number 0x%x 0x%x\n", hdr->signature.signature[0], hdr->signature.signature[1]);
    		return -1;
    	}
    
    
    	if((hdr->dib.bits_per_pixel != 8) &&  (hdr->dib.bits_per_pixel != 24)) {
    		printf("Only 8 or 24 bits per pixel supported, the image bpp is %d\n", hdr->dib.bits_per_pixel);
    		return -1;
    	}
    
    
    	if(hdr->dib.compression_type != BMP_RGB) {
    		printf("Need a RGB type image, the image type is %d\n", hdr->dib.compression_type);
    		return -1;
    	}
    	
    	return 0;
    }
    
    
    /****************************************************************************/
    /*  读BMP调色板                                                                                         */
    /****************************************************************************/
    int bmp_read_colormap (raw_image_data_t * image, bmp_header_t * hdr,
    						bmp_color_table_t * color_table)
    {
    	int index;
    
    
    	if(hdr->dib.number_of_colors == 0) {
    		printf("Color table can't be read, ncolors = %d\n", hdr->dib.number_of_colors);
    		return -1;
    	}
    
    
    	index = sizeof(bmpfile_signature_t) + sizeof(bmpfile_header_t) + hdr->dib.header_size;
    
    
    	memcpy(color_table, image->data + index, sizeof(bmp_color_table_t) * hdr->dib.number_of_colors);
    
    
    #if BMP_UTILS_DEBUG
    	{
    		int i;
    		printf("Color Table:\nindex:\tblue\tgreen\tred\n");
    		for (i = 0; i < hdr->dib.number_of_colors; i++){
    			printf("%d:\t0x%02x\t0x%02x\t0x%02x\n",
    				i,  color_table[i].blue, color_table[i].green, color_table[i].red);
    		}
    	}
    #endif
    	return 0;
    }
    
    
    /****************************************************************************/
    /*  <span style="font-family: Arial, Helvetica, sans-serif;">读取图像（像素值）</span><span style="font-family: Arial, Helvetica, sans-serif;">                                     */</span>
    /****************************************************************************/
    int bmp_read_image (raw_image_data_t * image, bmp_header_t * hdr, uint8_t * pixel_array_rgb)
    { 
    	int i;
    	int index;
    	int pixel_size = hdr->dib.bits_per_pixel / 8;//一个像素字节数
    	int row_width  = hdr->dib.image_width * pixel_size;//一行字节数
    	int row_width_with_pad = ((row_width) + 3) & (~3);//这里不懂？一下跳四个字节？应该是对齐？
    
    
    	for(i = 0; i < hdr->dib.image_height; i++) {
    		/*index从原始图像数据最后一行开始，与bmp结构有关，自己查*/
    		index = hdr->file.bitmap_offset + (row_width_with_pad * (hdr->dib.image_height - i - 1));
    		/*读取row_width个字节，将原始图像数据最后一行当做真实图像pixel_array_rgb像素值的第一行*/
    		memcpy(pixel_array_rgb + (i * row_width), image->data + index, row_width);
    
    	}
    	return 0;
    }
    
    
    /****************************************************************************/
    /*   存储灰度图像到文件中                                        */
    /****************************************************************************/
    int bmp_write_gray_bmpfile (raw_image_data_t * image, uint8_t * pixel_array,
    		                    uint32_t width, uint32_t height)
    {
    	int i;
    	int index = 0;
    	int row_width_with_pad = (width + 3) & (~3);
    	int pad_size = row_width_with_pad - width;
    	bmp_color_table_t * color_table = 0;
    	uint8_t * pad_array = 0;
    	bmp_header_t hdr = default_grayscale_bmp_header;
        int ret_val = 0;
    
    
    	if(pad_size) {
    		pad_array = calloc(pad_size, 1);
    	}
    
    
    	hdr.dib.image_height     = height;
    	hdr.dib.image_width      = width;
    	hdr.dib.image_size = (row_width_with_pad * hdr.dib.image_height);
    
    
    	color_table = calloc(sizeof(bmp_color_table_t), hdr.dib.number_of_colors);
    
    
    	for(i = 0; i < hdr.dib.number_of_colors; i++) {
    		color_table[i].blue  = i;
    		color_table[i].green = i;
    		color_table[i].red   = i;
    	}
    
    
    	hdr.file.file_size =
    			sizeof(bmpfile_signature_t) + sizeof(bmpfile_header_t)
    			+ hdr.dib.header_size
    			+ (sizeof(bmp_color_table_t) * hdr.dib.number_of_colors)
    			+ (row_width_with_pad * hdr.dib.image_height);
    	hdr.file.bitmap_offset =
    			sizeof(bmpfile_signature_t)
    			+ sizeof(bmpfile_header_t) + hdr.dib.header_size
    			+ (sizeof(bmp_color_table_t) * hdr.dib.number_of_colors);
    
    
        if (image->length < hdr.file.file_size) {
    		printf("Insufficient image array size %d (expected %d)", 
                image->length, hdr.file.file_size);
    		ret_val = -1;
            goto close_n_exit;
        }
    
    
    	memcpy(image->data, &hdr.signature, sizeof(bmpfile_signature_t));
    	index = sizeof(bmpfile_signature_t);
    	memcpy(image->data + index, &hdr.file, sizeof(bmpfile_header_t));
    	index += sizeof(bmpfile_header_t);
    	memcpy(image->data + index, &hdr.dib, sizeof(bmpfile_dib_header_t));
    	index += sizeof(bmpfile_dib_header_t);
    	memcpy(image->data + index, color_table, sizeof(bmp_color_table_t) * hdr.dib.number_of_colors);
    	index += sizeof(bmp_color_table_t) * hdr.dib.number_of_colors;
    
    
    	for(i = hdr.dib.image_height - 1; i >= 0; i--) {
    		memcpy(image->data + index, pixel_array + (hdr.dib.image_width * i), hdr.dib.image_width);
    		index += hdr.dib.image_width;
    		if (pad_size) {
    			memcpy(image->data + index, pad_array, pad_size);
    			index += pad_size;
    		}
    	}
    
    
        ret_val = 0;
    
    
    close_n_exit:
    	if(color_table) free(color_table);
        if(pad_array)   free(pad_array);
    
    
    	return ret_val;
    }
    
    
    /****************************************************************************/
    /*  获取灰度图像文件的文件大小                                     */
    /****************************************************************************/
    uint32_t bmp_get_gray_bmpfile_size (uint32_t width, uint32_t height)
    {
    	int row_width_with_pad = (width + 3) & (~3);
    	/*默认bmp文件头，修改一些信息，返回真实图像文件大小*/
    	bmp_header_t hdr = default_grayscale_bmp_header;
    
    
    	return(sizeof(bmpfile_signature_t) + sizeof(bmpfile_header_t)
    			+ hdr.dib.header_size
    			+ (sizeof(bmp_color_table_t) * hdr.dib.number_of_colors)
    			+ (row_width_with_pad * height));
    }

这里就不解释了直接看注释。

需要源代码的朋友，可以留言。谢谢支持。

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