C++圖像加載之libpng、FreeImage、stb_image詳解

更新時(shí)間：2023年06月30日 15:33:37 作者：略游

libpng、FreeImage、stb_image都是圖像解析的開源庫，這篇文章主要為大家詳細(xì)介紹了這三者的使用方法，文中的示例代碼講解詳細(xì)，需要的可以參考一下

一、前言

libpng、FreeImage、stb_image都是圖像解析的開源庫，由于三者我都簡單使用過，于是做個(gè)總結(jié)對比。

二、對比

庫	開源協(xié)議	編譯依賴	win編譯難度	使用難度	格式支持
libpng	zlib	zlib	自帶vs工程	中	只支持png
FreeImage	混合	自帶了7、8個(gè)庫	有dll發(fā)行版	簡單	很多
stb_image	MIT	無	只有頭文件	簡單	常用的幾個(gè)

它們的官網(wǎng)如下：

libpng Home Page

The FreeImage Project

GitHub - nothings/stb: stb single-file public domain libraries for C/C++

總的來說，它們的開源協(xié)議都問題不大。源碼編譯stb_image最簡單，因?yàn)樗挥幸粋€(gè)頭文件。而libpng是操作png文件的庫，代碼比較復(fù)雜，但是它的優(yōu)點(diǎn)是靈活，速度更快。FreeImage集成了各種加載庫，支持的格式比較多。

接下來，我就按使用難度給出它們的基本代碼。注意均是讀取到uint32_t緩沖區(qū)，代表RGBA32位顏色，如下：

class Image
{
//other
    uint32_t* _data;
    array<unsigned, 2> _size;
}

注意我并沒有處理字節(jié)序問題，是寫死的，在不同大小端的系統(tǒng)運(yùn)行，應(yīng)該改進(jìn)一下代碼（我懶得很，要等到遇到問題再解決，就是交換一下單個(gè)像素RGBA通道的讀取順序）。

覺得有用，請點(diǎn)贊、收藏、關(guān)注。我寫這篇文件就是因?yàn)橛腥薵et了我以前寫的libpng的文章。

三、stb_image

讀取如下，確實(shí)很簡單，直接返回的就是RGBA32位顏色：

#define STB_IMAGE_IMPLEMENTATION
#include <stb_image.h>
dnd::Image* Image::Create(string_view path_name)
{
    int texWidth, texHeight, texChannels;
    stbi_uc* pixels = stbi_load(string{ path_name }.c_str(),
        &texWidth, &texHeight, &texChannels, STBI_rgb_alpha);
    if (!pixels) 
    {
        debug_err(format("加載圖像失?。簕}", path_name));
        return nullptr;
    }
    Image* ret = new Image;
    ret->_data = (uint32_t*)pixels;
    ret->_size = { (unsigned)texWidth, (unsigned)texHeight };
    return ret;
}

導(dǎo)出圖像數(shù)據(jù)更簡單;

#define STB_IMAGE_WRITE_IMPLEMENTATION
#include <stb_image_write.h>
bool Image::SaveToFile(string_view path_name)
{
    return stbi_write_png(string{ path_name }.c_str(), _size[0], _size[1], 4, _data, 0);
}

注意，我們應(yīng)該使用它的釋放函數(shù)來釋放資源，轉(zhuǎn)回stbi_uc*類型（實(shí)際上也就是調(diào)用了free函數(shù)，不過大家都懂不要自己free）：

stbi_image_free((stbi_uc*)_data);

四、FreeImage

代碼中用到的一些函數(shù)（語法糖）如下：

/**
* @brief RAII清理操作
*/
template<typename F>
class finally
{
public:
    finally(F&& func) : _func(func) {}
    ~finally() { _func(); }
private:
    F _func;
};
//! 對容器任意元素的判斷
namespace Any
{
/**
    * @brief 判斷容器任意元素等于某值
    * @param[in] container 操作的容器
    * @param[in] v 要比較的值
*/
template<typename C, typename V>
bool Equal(const C& container, const V& v)
{
    for (auto& iter : container)
    {
        if (iter == v)
            return true;
    }
    return false;
}
}

讀取代碼如下：

#include <FreeImage.h>
string path_name_mb = String::cvt_u8_mb(path_name);
const char* filename = path_name_mb.c_str();
//讀文件頭判斷格式
FREE_IMAGE_FORMAT file_format = FreeImage_GetFileType(filename, 0);
if (file_format == FIF_UNKNOWN)
{//通過文件名讀取
    file_format = FreeImage_GetFIFFromFilename(filename);
}
if (file_format == FIF_UNKNOWN)
{
    debug_err("圖像文件格式不支持：" + string{ path_name });
    return nullptr;
}
//格式支持讀取則讀取
FIBITMAP* bitmap = nullptr;
if (FreeImage_FIFSupportsReading(file_format))
{
    bitmap = FreeImage_Load(file_format, filename);
}
if (!bitmap)
{
    return nullptr;
}
//資源釋放
finally f0([&]() {
    FreeImage_Unload(bitmap);
});
//
unsigned bpp = FreeImage_GetBPP(bitmap);            //取像素深度
FREE_IMAGE_TYPE file_type = FreeImage_GetImageType(bitmap);    //取數(shù)據(jù)類型
BYTE* bits = FreeImage_GetBits(bitmap);                //取像素?cái)?shù)組
unsigned w = FreeImage_GetWidth(bitmap);            //寬
unsigned h = FreeImage_GetHeight(bitmap);            //高
unsigned pitch = FreeImage_GetPitch(bitmap);        //每行像素(freeimage自動(dòng)做了32位對齊, gl默認(rèn)也是32位對齊)
if (bits == 0 || w == 0 || h == 0)
{
    debug_err("圖像文件基本數(shù)據(jù)錯(cuò)誤：" + string{ path_name });
    return nullptr;
}
//
if (file_type != FIT_BITMAP)
{
    debug_err("圖像文件類型不是位圖：" + string{ path_name });
    return nullptr;
}
//
vector<unsigned> mul_bpp{ 32, 24, 8 };
if (!Any::Equal(mul_bpp, bpp))
{
    debug_err(format("圖像文件不支持的色深({})：", bpp, path_name));
    return nullptr;
}
//
Image* ret = new Image;
ret->_size = { w, h };
size_t length = size_t(w * h);
ret->_buffer = new uint32[length];
//BGRA => ABGR（RGBA） 單個(gè)訪問時(shí)有字節(jié)序問題，需要反過來
if (bpp == 32)    
{    
    for (unsigned x = 0; x < w; ++x)
    {
        for (unsigned y = 0; y < h; ++y)
        {
            unsigned p0 = y * w + x;
            unsigned p1 = (h - 1 - y) * pitch + x * 4;
            char* p = (char*)&(ret->_buffer[p0]);
            p[0] = bits[p1 + 2];
            p[1] = bits[p1 + 1];
            p[2] = bits[p1 + 0];
            p[3] = bits[p1 + 3];
        }
    }
}
else if (bpp == 24)
{
    for (unsigned x = 0; x < w; x++)
    {
        for (unsigned y = 0; y < h; y++)
        {
            unsigned p0 = y * w + x;
            unsigned p1 = (h - 1 - y) * pitch + x * 3;
            char* p = (char*)&(ret->_buffer[p0]);
            p[0] = bits[p1 + 2];
            p[1] = bits[p1 + 1];
            p[2] = bits[p1 + 0];
            p[3] = (char)255;
        }
    }
}
else if (bpp == 8)
{
    for (unsigned x = 0; x < w; x++)
    {
        for (unsigned y = 0; y < h; y++)
        {
            unsigned p0 = y * w + x;
            unsigned p1 = (h - 1 - y) * pitch + x * 1;
            char* p = (char*)&(ret->_buffer[p0]);
            p[0] = bits[p1];
            p[1] = bits[p1];
            p[2] = bits[p1];
            p[3] = (char)255;
        }
    }
}
return ret;

導(dǎo)出圖像數(shù)據(jù)到文件：

string path_name_mb = String::cvt_u8_mb(path_name);
const char* filename = path_name_mb.c_str();
FREE_IMAGE_FORMAT file_format = FreeImage_GetFIFFromFilename(filename);
if (file_format == FIF_UNKNOWN)
{
    debug_err("不支持的圖像格式：" + string{ path_name });
    return false;
}
unsigned w = _size[0];
unsigned h = _size[1];
uint32_t* bits = new uint32_t[w * h];
//ABGR（RGBA）=> BGRA  單個(gè)訪問時(shí)有字節(jié)序問題，需要反過來
for (unsigned x = 0; x < w; ++x)
{
    for (unsigned y = 0; y < h; ++y)
    {
        unsigned index = y * w + x;
        char* p_dst = (char*)&(bits[index]);
        char* p = (char*)&(_buffer[index]);
        p_dst[0] = p[2];
        p_dst[1] = p[1];
        p_dst[2] = p[0];
        p_dst[3] = p[3];
    }
}
//
FIBITMAP* bitmap = FreeImage_ConvertFromRawBits((BYTE*)bits,
    w, h, w * 4, 32, 0, 0, 0, true);
delete[] bits;
FreeImage_Save(file_format, bitmap, filename);
//釋放
FreeImage_Unload(bitmap);
return true;

五、libpng

這里的代碼比較陳舊，用了win32的類型，自行修改一下即可。加載代碼如下：

#include <png.h>
Image* img = new Image;
///從文件加載/
FILE* fp = NULL;
if (sys->GetFile(path, fp) == -1)
{
    debug_err(String(L"DND: Image::Create: 圖像文件打開失敗: ") + path);
    return NULL;
}
//判斷是否問 png 文件
size_t number = 8;
png_bytep header = new png_byte[number];
fread(header, 1, number, fp);
bool is_png = !png_sig_cmp(header, 0, number);
if (!is_png)
{
    fclose(fp);
    debug_err(String(L"DND: Image::Create: 必須是png文件: ") + path);
    return NULL;
}
//初始化pnglib 
png_structp png_ptr = png_create_read_struct(PNG_LIBPNG_VER_STRING,
    NULL, NULL, NULL);
if (!png_ptr)
{
    fclose(fp);
    debug_err(L"DND: Image::Create: 初始化pnglib失敗！");
    return NULL;
}
//創(chuàng)建圖像信息 info
png_infop info_ptr = png_create_info_struct(png_ptr);
if (!info_ptr)
{
    fclose(fp);
    debug_err(L"DND: Image::Create: 創(chuàng)建png_info失??！");
    return NULL;
}
//錯(cuò)誤處理
if (setjmp(png_jmpbuf(png_ptr)))
{
    fclose(fp);
    png_destroy_read_struct(&png_ptr, &info_ptr, NULL);
    debug_err(L"DND: Image::Create: pnglib出現(xiàn)錯(cuò)誤！");
    return NULL;
}
//設(shè)置數(shù)據(jù)源
png_init_io(png_ptr, fp);
//表明文件頭已處理
png_set_sig_bytes(png_ptr, number);
//讀png 這一步會實(shí)際分配內(nèi)存
png_read_png(png_ptr, info_ptr, PNG_TRANSFORM_EXPAND, 0);
fclose(fp);
//從info查詢數(shù)據(jù)
unsigned w = png_get_image_width(png_ptr, info_ptr);        //獲得圖片寬度
unsigned h = png_get_image_height(png_ptr, info_ptr);        //獲得圖片高度
int color_type = png_get_color_type(png_ptr, info_ptr);        //獲得圖片顏色類型
                                                                //賦值image
img->_size.w = w;
img->_size.h = h;
img->_buffer = new DWORD[w*h];
//從info 復(fù)制到 image
png_bytep *row_point = NULL;
row_point = png_get_rows(png_ptr, info_ptr);
int block_size = (color_type == 6 ? 4 : 3);
//(A)RGB
unsigned pos = 0;
for (unsigned x = 0; x < h; ++x)
    for (unsigned y = 0; y < w*block_size; y += block_size)
    {
        ((unsigned char*)img->_buffer)[pos + 0] = row_point[x][y + 2];//b;
        ((unsigned char*)img->_buffer)[pos + 1] = row_point[x][y + 1];//g
        ((unsigned char*)img->_buffer)[pos + 2] = row_point[x][y + 0];//r
        if (color_type == 6)
            ((unsigned char*)img->_buffer)[pos + 3] = row_point[x][y + 3];//a
        else
            ((unsigned char*)img->_buffer)[pos + 3] = 0xff;
        pos += 4;
    }
//釋放png內(nèi)存
png_destroy_read_struct(&png_ptr, &info_ptr, NULL);
return img;

導(dǎo)出圖像數(shù)據(jù)到文件：

FILE* fp;
png_infop info_ptr;
char cpath[MAX_PATH] = { NULL };
path.GetMultiByteStr(cpath, MAX_PATH);
fopen_s(&fp, cpath, "wb");
if (fp == NULL)
{
	debug_err(L"DND: Image::SaveToPNG: 創(chuàng)建文件失敗！");
	return;
}
//初始化pnglib 
static png_structp png_ptr = NULL;
if (!png_ptr)
	png_ptr = png_create_write_struct(PNG_LIBPNG_VER_STRING,
		NULL, NULL, NULL);
if (!png_ptr)
{
	debug_err(L"DND: Image::SaveToPNG: 創(chuàng)建文件時(shí)初始化pnglib失?。?);
	return;
}
info_ptr = png_create_info_struct(png_ptr);
if (info_ptr == NULL)
{
	fclose(fp);
	debug_err(L"DND: Image::SaveToPNG: png_create_info_struct失敗！");
	return;
}
//錯(cuò)誤處理
if (setjmp(png_jmpbuf(png_ptr)))
{
	fclose(fp);
	png_destroy_write_struct(&png_ptr, (png_infopp)NULL);
	debug_err(L"DND: Image::SaveToPNG: pnglib 出現(xiàn)錯(cuò)誤！");
	return;
}
unsigned bit_depth = 8;
unsigned pixel_byte = 4;
unsigned row_byte = _size.w * pixel_byte;
//設(shè)置輸出控制
png_init_io(png_ptr, fp);
//設(shè)置圖像屬性
png_set_IHDR(png_ptr, info_ptr, _size.w, _size.h, bit_depth,
	PNG_COLOR_TYPE_RGB_ALPHA, PNG_INTERLACE_NONE, //交錯(cuò)無
	PNG_COMPRESSION_TYPE_BASE, PNG_FILTER_TYPE_BASE);
//寫頭部
png_write_info(png_ptr, info_ptr);
//獲取行指針
png_bytepp row_pointers = (png_bytep*)malloc(_size.h*sizeof(png_bytep));
for (unsigned x = 0; x < _size.h; ++x)
{//分配一行
	row_pointers[x] = (png_bytep)malloc(row_byte);
	for (unsigned y = 0; y < row_byte; y += pixel_byte)
	{
		row_pointers[x][y + 2] = ((unsigned char*)_buffer)[x * row_byte + y + 0];
		row_pointers[x][y + 1] = ((unsigned char*)_buffer)[x * row_byte + y + 1];
		row_pointers[x][y + 0] = ((unsigned char*)_buffer)[x * row_byte + y + 2];
		row_pointers[x][y + 3] = ((unsigned char*)_buffer)[x * row_byte + y + 3];
		/*row_pointers[x][y + 2] =
			row_pointers[x][y + 1] =
			row_pointers[x][y + 0] =
			row_pointers[x][y + 3] = 0xff;*/
	}
}
//寫入全部
png_write_image(png_ptr, row_pointers);
//寫尾部
png_write_end(png_ptr, info_ptr);
//釋放png內(nèi)存
png_destroy_write_struct(&png_ptr, (png_infopp) NULL);
/*	delete[] row_pointers;
delete[] image;*/
for (unsigned x = 0; x < _size.h; ++x)
{//釋放每行
	free(row_pointers[x]);
}
free(row_pointers);
fclose(fp);

到此這篇關(guān)于C++圖像加載之libpng、FreeImage、stb_image詳解的文章就介紹到這了,更多相關(guān)C++圖像加載內(nèi)容請搜索腳本之家以前的文章或繼續(xù)瀏覽下面的相關(guān)文章希望大家以后多多支持腳本之家！

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