添加 BMP 灰度标头

Question

我首先要警告你，我只是一个试图让事情发挥作用的物理学家，我对 c++ 的了解基本上是不存在的。

我目前正在使用 GATE 模拟 CT 扫描仪，我需要将输出转换为 bmp 文件。

Gate 会生成一系列 file_xxx.dat，其中 xxx 的范围从 000 到您进行的投影数量，每个投影都包含一个 32 位浮点数组，每个像素对应于您的探测器。

我需要获取它们中的每一个并添加一个灰度 bmp 标头，以便我可以使用另一个程序重建它们。在此过程中，我想保留 32 位精度，这样我就不会丢失像素中的任何信息，因此如果可能的话，它将是 32 位灰度。

我一直在使用 Gate 的另一个输出，一个根文件，以尝试使 bmp 标头工作。我宁愿避免使用根文件，因为它会迫使我浏览大量不需要的信息，并且会减慢处理速度。

我已经编写了这段代码的某些部分，我已经复制粘贴了其他部分，有些部分是由我的同事完成的，我几乎不知道我大部分时间在做什么。

#include <iostream>
#include <fstream>
#include <ostream>
#include <cerrno>
#include <cstdlib>
#include <set>
#include <cmath>
#include "TApplication.h"
#include "TFile.h"
#include "TTree.h"
using namespace std;

#define MAX_ANGLES  180
#define PIXELS_X    100
#define PIXELS_Y    100
#define MAX_PIXELS  10000

struct SDataA
{
  float A[MAX_ANGLES][MAX_PIXELS];

  void Reset()
  {
    for (int a=0; a<MAX_ANGLES; a++)
    {
      for (int p=0; p<MAX_PIXELS; p++) 
      {
        A[a][p] = 0.0;
      }
    }
  }
};

int main( int argc, char* argv[] )
{

if( argc < 2 )
{
    cerr << "arguments missing" << endl;
    cerr << "Usage : AnalyzeCT myFile.root " << endl;
    exit( EXIT_FAILURE );
}

// Store the root file name in 'fileName' variable
char* const FILENAME = argv[ 1 ];

// parameters for the histograms

float a;

SDataA *dataA=NULL; 
dataA = new SDataA;
dataA->Reset();

int maxangles=MAX_ANGLES;
int pixelsx=PIXELS_X;

TApplication app( "Application", &argc, argv );

// Open (check) and read the root file
TFile* file = new TFile( FILENAME );
if( !file->IsOpen() )
{
    cerr << "problem opening the root file : '" << FILENAME << "'" << endl;
    cerr << strerror( errno ) << endl;
    exit( EXIT_FAILURE );
}

// Take the single tree, where is the position, the energy and the runID
TTree* singlesTree = (TTree*)file->Get( "Singles" );
Int_t runID, pixelID;
singlesTree->SetBranchAddress( "runID", &runID );
singlesTree->SetBranchAddress( "pixelID", &pixelID );

// Number of entries in the single tree
Int_t entriesSingleTree = (Int_t)singlesTree->GetEntries();
cout << "Number of detected photons : " << entriesSingleTree << endl;

for( Int_t i = 0; i != entriesSingleTree; ++i )
{
    singlesTree->GetEntry( i );

  if ((runID < MAX_ANGLES) && (pixelID < MAX_PIXELS))
  {
    dataA->A[runID][pixelID] += 1;
    a=dataA->A[runID][pixelID];
   // cout << "A[" << runID <<"]["<< pixelID<<"] ="<< a << endl;
  }

}

std::ofstream ofile("Slice.bin", std::ios::binary);
int currangle=0;
short BM=19778;
short bfReserved=0,biPlanes=1,biBitCount=32;
int bfSize=54+40000, bfOffBits=54, biSize=40, biWidth=PIXELS_X, biHeight=PIXELS_Y,Zero=0,biClrUsed=1;

ofile.write((char*) &BM, sizeof(short));
ofile.write((char*) &bfSize, sizeof(int)); 
ofile.write((char*) &bfReserved, sizeof(short));
ofile.write((char*) &bfReserved, sizeof(short)); 
ofile.write((char*) &bfOffBits, sizeof(int)); 

ofile.write((char*) &biSize, sizeof(int)); 
ofile.write((char*) &biWidth, sizeof(int)); 
ofile.write((char*) &biHeight, sizeof(int)); 
ofile.write((char*) &biPlanes, sizeof(short)); 
ofile.write((char*) &biBitCount, sizeof(short));
ofile.write((char*) &Zero, sizeof(int));
ofile.write((char*) &Zero, sizeof(int));
ofile.write((char*) &Zero, sizeof(int));
ofile.write((char*) &Zero, sizeof(int));
ofile.write((char*) &biClrUsed, sizeof(int));
ofile.write((char*) &Zero, sizeof(int));

for ( Int_t k =currangle ; k<currangle+1; k++){
  for (Int_t j=0; j<MAX_PIXELS; j++){
     a=dataA->A[k][j];
    //cout<< dataA->A[k][j]<< endl;
    ofile.write((char*) &a, sizeof(float)); //s1
  }

}
ofile.close();

cout << "Done" << endl;

delete singlesTree;
delete gateTree;

app.Run();


return 0;
}

可能有一些看起来不完整的块，但那是因为我一直在删除原始代码中已被注释掉的一些部分，现在它真的是科学怪人的怪物。

问题是我实际上得到了一个 40054 字节长的文件（54 来自标题，40000 来自我的 10000 个浮点数），然后我将它重命名为 .bmp 以查看它是否可以读取，但有没办法，我猜可能标题上的定义有些不一致，但我一点头绪都没有。

我也尝试使用 opencv 来读取我的 dat 文件，但是我的机器出了问题，我只能从中得到错误

编辑：1) 这是一个 dat 文件https://ufile.io/86210 我用酰胺打开它们，它们包含模拟生成的投影之一。我猜浮点数对于它现在包含的数字来说可能太多了，但我可能不得不进行更多计数的模拟。

这里是根文件https://ufile.io/a073

编辑：2) 没错，biSize 没有设置，现在 biSize=40 工作图像全是红色和黑色，但看起来应该是这样。该链接将与之前以 /0a111 结尾的链接一样（我需要更多声誉才能发布它）我很抱歉这是一件愚蠢的事情，我已经挣扎了好几天，我失去了注意力

如果有更好的链接文件的方法，请告诉我

最好的问候，

阿桑奇

Answer 1

如果您使用 ImageMagick，您可以将这些数据转换为传统的图像格式，而无需编写任何软件，该软件安装在大多数 Linux 发行版上并且可用于 macOS 和 Windows。

如果我们假设您的 10,000 个浮点数对应于一个 100x100 像素的图像，每个像素都是一个浮点数，并且位于一个名为 image.bin 的文件中，那么您可以在命令行中键入它来获得一个标准化的浮点数TIF 文件：

convert -size 100x100 -depth 32 -define quantum:format=floating-point gray:image.bin -normalize result.tif

• 如果您不希望数据归一化以填充整个范围，请省略 -normalize。

• 如果您想要PNG 文件而不是TIF，只需将result.tif 更改为result.png

• 如果您的数据是小/大端，请添加-endian lsb 或-endian msb。

我似乎无法下载您的较大文件，但如果您要删除 54 字节的标头，您可以将命令更改为以下内容：

convert -size 100x100+54 -depth 32 -define quantum:format=floating-point gray:image.bin -normalize result.tif

或使用dd 等外部实用程序删除 54 字节标头：

dd if=image.bin bs=54 skip=1 | convert -size 100x100 -depth 32 -define quantum:format=floating-point gray:-  -normalize result.tif

Answer 2

BMP 文件不支持浮点值，也不支持 32 位灰度像素。使用 BMP 可以获得的最接近的是 10 位灰度。为此，您将使用每像素 32 位和 BI_BITFIELDS 压缩，为每个红色、绿色和蓝色通道提供 10 位（32 位模式不支持灰度，因此，您必须为所有 RGB 通道复制位）。

拉伸文件格式，您可以尝试使用 BI_BITFIELDS 压缩的所有 32 位提供相同的红色、绿色和蓝色掩码，这将有效地编码 96 位 RGB 图像，但其他软件可能会拒绝加载这些图像，因为这样违反了 RGB 通道的掩码不应重叠的规范。 （另见https://msdn.microsoft.com/en-us/library/windows/desktop/dd183381(v=vs.85).aspx）

顺便说一句：确保您使用正确的编码（小/大端），按原样编写 int，不能跨平台移植。