Перевод картинки в двоичный код

Урок 9
Кодирование рисунков
§ 12. Кодирование рисунков: растровый метод
§ 13. Кодирование рисунков: другие методы

Содержание урока

§ 12. Кодирование рисунков: растровый метод

Что такое растровое кодирование?

§ 13. Кодирование рисунков: другие методы

§ 12. Кодирование рисунков: растровый метод

Что такое растровое кодирование?

Ключевые слова:

Рисунок состоит из линий и закрашенных областей. В идеале нам нужно закодировать все особенности этого изображения так, чтобы его можно было в точности восстановить из кода (например, распечатать на принтере).

И линия, и область состоят из бесконечного числа точек. Цвет каждой из этих точек нам нужно как-то закодировать. Так как точек бесконечно много, для этого нужно бесконечно много памяти, поэтому таким способом изображение закодировать не удастся. Однако «поточечную» идею всё-таки можно использовать.

Начнём с чёрно-белого рисунка. Представим себе, что на изображение ромба наложена сетка, которая разбивает его на квадратики. Такая сетка называется растром. Теперь каждый квадратик внутри ромба зальём чёрным цветом, а каждый квадратик вне ромба — белым. Для тех квадратиков, в которых часть оказалась закрашена чёрным цветом, а часть — белым, выберем цвет в зависимости от того, какая часть (чёрная или белая) больше (рис. 2.19).

У нас получился растровый рисунок, состоящий из квадратиков-пикселей.

Пиксель (англ. pixel: picture element — элемент рисунка) — это наименьший элемент рисунка, для которого можно задать свой цвет.

Разбив рисунок на квадратики, мы выполнили его дискретизацию. Действительно, у нас был непрерывный рисунок — изображение ромба. В результате мы получили дискретный объект — набор пикселей.

Двоичный код для чёрно-белого рисунка, полученного в результате дискретизации, можно построить следующим образом:

1) кодируем белые пиксели нулями, а чёрные — единицами 1) ;
2) выписываем строки полученной таблицы одну за другой.

1) Можно сделать и наоборот, чёрные пиксели обозначить нулями, а белые — единицами.

Покажем это на простом примере (рис. 2.20).

Ширина этого рисунка — 8 пикселей, поэтому каждая строка таблицы состоит из 8 двоичных разрядов — битов. Чтобы не писать очень длинную цепочку нулей и единиц, удобно использовать шестнадцатеричную систему счисления, закодировав 4 соседних бита (тетраду) одной шестнадцатеричной цифрой. Например, для первой строки получаем код 1А₁₆:

а для всего рисунка: 1A2642FF425A5A7E₁₆.

Используя полученный шестнадцатеричный код картинки, подсчитайте её информационный объём в битах и байтах.

Очень важно понять, что мы приобрели и что потеряли в результате дискретизации. Самое главное — мы смогли закодировать изображение в двоичном коде. Однако при этом рисунок исказился — вместо ромба мы получили набор квадратиков. Причина искажения в том, что в некоторых квадратиках части исходного рисунка были закрашены разными цветами, а в закодированном изображении каждый пиксель обязательно имеет один цвет. Таким образом, часть исходной информации при кодировании была потеряна. Это проявится, например, при увеличении рисунка — квадратики увеличиваются и рисунок ещё больше искажается. Чтобы уменьшить потери информации, нужно уменьшать размер пикселя, т. е. увеличивать разрешение.

Разрешение — это количество пикселей, приходящихся на единицу линейного размера изображения (чаще всего — на 1 дюйм).

Разрешение обычно измеряется в пикселях на дюйм (используется английское обозначение ppi: — pixels per inch). Например, разрешение 254 ppi означает, что на дюйм приходится 254 пикселя.

Чем больше разрешение, тем точнее кодируется рисунок (меньше информации теряется), однако одновременно растёт и объём файла.

Одна и та же картинка была отсканирована дважды: в первый раз с разрешением 300 ppi, а второй раз — с разрешением 600 ppi. Что можно сказать о размерах полученных файлов?

Существуют два основных способа получения растровых изображений:

1) ввод с помощью какого-либо устройства, например сканера, цифрового фотоаппарата или веб-камеры; напомним, что при сканировании происходит преобразование информации в компьютерные данные (оцифровка);

2) создание рисунка с помощью какой-либо программы.

Используя дополнительные источники, найдите ответы на вопросы.

— Чему равен один дюйм в миллиметрах?
— Если отсканировать рисунок с разрешением 254 ppi, какой размер будет иметь изображение одного пикселя?
— Какие размеры в пикселях будет иметь изображение рисунка размером 10 х 15 см, если отсканировать его с разрешением 254 ppi?

Следующая страница Как кодируется цвет?

Cкачать материалы урока

Источник

Перевод картинки расширения bmp в двоичный код

Возможно ли сразу перевести картинку, сохраненную в формате bmp c глубиной цвета 24 бит в двоичный код. И потом после некоторых манипуляций с этим двоичным кодом , вернуть обратно изображение. Возможно ли такое на Си ?

UPD я пытался считывать в лоб (то есть открыл в HEX редакторе , посмотрел на сигнатуру BM , что за ASCII символы аналогичные 16-ричным стоят. Их и считывал в массив , чтобы потом в 2 код перевести. Но проблема : сигнатура BM не считывается корректно ,- завершающие нули считываются по середине(это я про сигнатуру) , а без неё не получится корректно вернуть обратно картинку )

Считаю теперь с двоичного

Вот так выглядит картинка в hex редакторе

А вот так она записалась в массив Очевидно , что некорректно , перевести такой массив в двоичную интерпретацию у меня не выйдет

1 ответ 1

Для начала вам нужно ознакомиться с общим описанием формата, например, в Википедии: BMP.

Если упрощенно, в начале файла идут заголовки, потом уже сами бинарные данные:

Общая структура

Данные в формате BMP состоят из трёх основных блоков различного размера:

1. Заголовок из структуры BITMAPFILEHEADER и блока BITMAPINFO. Последний содержит:
   • Информационные поля.
   • Битовые маски для извлечения значений цветовых каналов (опциональные).
   • Таблица цветов (опциональная).
2. Цветовой профиль (опциональный).
3. Пиксельные данные.

По сути, чтобы добраться до описания пиксельных данных, нужно пропустить все заголовки.

Смотрим дальше, описание структуры BITMAPFILEHEADER (которая, собственно, идет с начала файла BMP):

• 2 байта — bfType — сигнатура формата. По сути — две буквы BM
• 4 байта — bfSize — размер файла в байтах
• 4 байта — поля bfReserved1 , bfReserved2 — зарезервировано (не используется, в 99% случаев будет заполнено нулями)
• 4 байта — bfOffBits — Положение пиксельных данных относительно начала данной структуры (в байтах).

Смотрим на ваш скриншот:

В поле bfOffBits в файле записано число 0x36, и по смещению 0x36 от начала файла подряд идут значения FF (совпадение? не думаю). Тройка байт FF FF FF (8 бит * 3 = 24 бита на пиксель) как раз кодируют один пиксель белого цвета, т.е. это как раз и есть искомые пиксельные данные.

Что еще желательно знать? Во-первых при чтении нужно проверить, что картинка действительно имеет формат RGB с 24 битами на пиксель. Во-вторых нужно знать размер картинки.

Для этого нужно смотреть что идет следом за структурой. А следом идет структура BITMAPINFO, но сложность в том, что она может быть разных версий. Версия задается в первых четырех байтах. Самая древняя версия имела размер 12 байт, более новые от 40 байт и выше. Будем для простоты считать, что поддерживаем только новые форматы BMP, тем более что начало структуры BITMAPINFO у новых форматов совпадает.

Итак, в структурах BITMAPINFO новых форматах по порядку идут:

• 4 байта — biSize — размер структуры, нужен для определения формата структуры
• 4 байта — biWidth — ширина изображения
• 4 байта — biHeight — высота изображения
• 2 байта — biPlanes — количество «плоскостей» (в BMP не используется, а используется в курсорах и значках)
• 2 байта — biBitCount — количество бит на пиксель
• 4 байта — biCompression — использование сжатия (может использоваться, например, RLE или JPEG сжатие)
• 4 байта — biSizeImage — размер пиксельных данных. В простейшем случае (без сжатия, например) будет равняться biWidth*biHeight*biBitCount/8 .
• прочая информация.

Снова смотрим на скриншот:

• Размер структуры BITMAPINFO — 0x28 (40 байт) — соответствует версии структуры BITMAPINFOHEADER
• Ширина изображения — 40 0B 00 00 = 0x0B = 2880 пикселей
• Высота изображения — 54 06 00 00 = 0x06 = 1620 пикселей
• biPlanes = 1
• biBitCount — 0x18 = 24 бит на пиксель
• biCompression — 0 (без сжатия)
• biSizeImage — 00 93 D5 00 = 0xD5 = 13996800, то же самое если посчитать 2880*1620*24/8 = 13996800

Как с этим работать программно? Два варианта:

• Прописываем в программе жестко, по каким смещениям какие поля нужно прочитать, через fseek переходим по нужным смещениям, читаем данные, что нужно проверяем, что нужно читаем
• Подключаем заголовок windows.h , который автоматом подключает wingdi.h , объявляем переменные типов BITMAPFILEHEADER и BITMAPINFOHEADER , в них читаем данные от начала файла, потом из заголовка BITMAPINFOHEADER вытаскиваем поле bfOffBits , переходим по этому смещению с помощью fseek , читаем данные в заранее подготовленный массив пиксельных данных.

Псевдокод для второго случая:

Еще одна тонкость, если в поле biHeight лежит положительное число, то строки пикселей в файле записаны в обратном порядке (от нижней строки к верхней строке). Если отрицательное, то в прямом порядке.

Источник

Перевод изображения в двоичный код

Здравствуйте, форумчане! Прочитав статью о персептеронах (http://neuralnet.info/chapter/. %BD%D1%8B/), захотелось написать свой, но сталкнулся с проблемой, переводом картинки в двоичный код. Суть такая: есть картинка 55×55 пикселей, на которой есть только два цвета: абсолютно белый и абсолютно черный (формат .bmp, глубина цвета 1 бит), эту картинку надо перевести в двоичный, белый цвет — 0, черный цвет — 1. Вчера нашел код, который делает это, но 1) я не очень понял как он работает, 2) переводит изображение в двоичный код криво, т.е. на моей картинке нарисована буква «А», после перевода получается двоичный код, в котором можно увидеть 1) перевернутую букву «А», 2) она частично разорвана и смещена. Пожалуйста, помогите.
Код проги ниже:

Двоичный код ниже:
010000100100110111110110000000010000000000000000000000000000 0000
000000000000000000111110000000000000000000000000001010000000 0000
000000000000000000110111000000000000000000000000001101110000 0000
000000000000000000000001000000000000000100000000000000000000 0000
000000000000000010111000000000010000000000000000110001000000 1110
000000000000000011000100000011100000000000000000000000100000 0000
000000000000000000000010000000000000000000000000111111111111 1111
111111110000000000000000000000000000000000000000000000000000 0000
000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000 0000
000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000 0000
000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000 0000
000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000 0000
000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000 0000
000000000000000000000000000000000000000000000000000001111000 0000
000000000000000000000000000000000000000000000000000001111100 0000
000000000000000000000000000000000000000000000000000001111100 0000
000000000000000000000000111100000000000000000000000001111100 0000
000000000000000000000001111100000000000000000000000001111110 0000
000000000000000000000001111100000000000000000000000000111110 0000
000000000000000000000011111100000000000000000000000000111111 0000
000000000000000000000011111100000000000000000000000000011111 0000
000000000000000000000011111000000000000000000000000000011111 1000
000000000000000000000111111000000000000000000000000000001111 1000
000000000000000000000111110000000000000000000000000000001111 1100
000000000000000000001111110000000000000000000000000000000111 1100
000000000000000000001111100000000000000000000000000000000111 1100
000000000000000000011111100000000000000000000000000000000111 1110
000000000000000000011111000000000000000000000000000000000011 1110
000000000000000000111111000000000000000000000000000000000011 1111
111111111111111111111110000000000000000000000000000000000001 1111
111111111111111111111110000000000000000000000000000000000001 1111
111111111111111111111100000000000000000000000000000000000001 1111
111111111111111111111100000000000000000000000000000000000001 1111
111111111111111111111000000000000000000000000000000000000000 1111
111111111111111111111000000000000000000000000000000000000000 0111
111000000000000111110000000000000000000000000000000000000000 0111
111000000000001111110000000000000000000000000000000000000000 0011
111000000000001111100000000000000000000000000000000000000000 0011
111100000000011111100000000000000000000000000000000000000000 0001
111100000000011111000000000000000000000000000000000000000000 0001
111110000000111111000000000000000000000000000000000000000000 0000
111110000000111110000000000000000000000000000000000000000000 0000
111111000001111110000000000000000000000000000000000000000000 0000
011111000001111100000000000000000000000000000000000000000000 0000
011111100011111100000000000000000000000000000000000000000000 0000
001111100011111000000000000000000000000000000000000000000000 0000
001111100111111000000000000000000000000000000000000000000000 0000
001111110111110000000000000000000000000000000000000000000000 0000
000111111111110000000000000000000000000000000000000000000000 0000
000111111111100000000000000000000000000000000000000000000000 0000
000011111111100000000000000000000000000000000000000000000000 0000
000011111111000000000000000000000000000000000000000000000000 0000
000001111111000000000000000000000000000000000000000000000000 0000
000001111111000000000000000000000000000000000000000000000000 0000
000001111110000000000000000000000000000000000000000000000000 0000
000000111110000000000000000000000000000000000000000000000000 0000
000000111110000000000000000000000000000000000000000000000000 0000
000000011110000000000000000000000000000000000000000000000000 0000
000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000 0000
000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000 0000
000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000 0000
000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000 0000
000000000000000000000000000000000000000000000000

01000010 01001101 11110110 00000001 00000000 00000000 00000000 00000000
00000000 00000000 00111110 00000000 00000000 00000000 00101000 00000000
00000000 00000000 00110111 00000000 00000000 00000000 00110111 00000000
00000000 00000000 00000001 00000000 00000001 00000000 00000000 00000000
00000000 00000000 10111000 00000001 00000000 00000000 11000100 00001110
00000000 00000000 11000100 00001110 00000000 00000000 00000010 00000000
00000000 00000000 00000010 00000000 00000000 00000000 11111111 11111111
11111111 00000000 00000000 00000000 00000000 00000000 00000000 00000000
00000000 00000000 00000000 00000000 00000000 00000000 00000000 00000000
00000000 00000000 00000000 00000000 00000000 00000000 00000000 00000000
00000000 00000000 00000000 00000000 00000000 00000000 00000000 00000000
00000000 00000000 00000000 00000000 00000000 00000000 00000000 00000000
00000000 00000000 00000000 00000000 00000000 00000000 00000000 00000000
00000000 00000000 00000000 00000000 00000000 00000000 00000111 10000000
00000000 00000000 00000000 00000000 00000000 00000000 00000111 11000000
00000000 00000000 00000000 00000000 00000000 00000000 00000111 11000000
00000000 00000000 00000000 11110000 00000000 00000000 00000111 11000000
00000000 00000000 00000001 11110000 00000000 00000000 00000111 11100000
00000000 00000000 00000001 11110000 00000000 00000000 00000011 11100000
00000000 00000000 00000011 11110000 00000000 00000000 00000011 11110000
00000000 00000000 00000011 11110000 00000000 00000000 00000001 11110000
00000000 00000000 00000011 11100000 00000000 00000000 00000001 11111000
00000000 00000000 00000111 11100000 00000000 00000000 00000000 11111000
00000000 00000000 00000111 11000000 00000000 00000000 00000000 11111100
00000000 00000000 00001111 11000000 00000000 00000000 00000000 01111100
00000000 00000000 00001111 10000000 00000000 00000000 00000000 01111100
00000000 00000000 00011111 10000000 00000000 00000000 00000000 01111110
00000000 00000000 00011111 00000000 00000000 00000000 00000000 00111110
00000000 00000000 00111111 00000000 00000000 00000000 00000000 00111111
11111111 11111111 11111110 00000000 00000000 00000000 00000000 00011111
11111111 11111111 11111110 00000000 00000000 00000000 00000000 00011111
11111111 11111111 11111100 00000000 00000000 00000000 00000000 00011111
11111111 11111111 11111100 00000000 00000000 00000000 00000000 00011111
11111111 11111111 11111000 00000000 00000000 00000000 00000000 00001111
11111111 11111111 11111000 00000000 00000000 00000000 00000000 00000111
11100000 00000001 11110000 00000000 00000000 00000000 00000000 00000111
11100000 00000011 11110000 00000000 00000000 00000000 00000000 00000011
11100000 00000011 11100000 00000000 00000000 00000000 00000000 00000011
11110000 00000111 11100000 00000000 00000000 00000000 00000000 00000001
11110000 00000111 11000000 00000000 00000000 00000000 00000000 00000001
11111000 00001111 11000000 00000000 00000000 00000000 00000000 00000000
11111000 00001111 10000000 00000000 00000000 00000000 00000000 00000000
11111100 00011111 10000000 00000000 00000000 00000000 00000000 00000000
01111100 00011111 00000000 00000000 00000000 00000000 00000000 00000000
01111110 00111111 00000000 00000000 00000000 00000000 00000000 00000000
00111110 00111110 00000000 00000000 00000000 00000000 00000000 00000000
00111110 01111110 00000000 00000000 00000000 00000000 00000000 00000000
00111111 01111100 00000000 00000000 00000000 00000000 00000000 00000000
00011111 11111100 00000000 00000000 00000000 00000000 00000000 00000000
00011111 11111000 00000000 00000000 00000000 00000000 00000000 00000000
00001111 11111000 00000000 00000000 00000000 00000000 00000000 00000000
00001111 11110000 00000000 00000000 00000000 00000000 00000000 00000000
00000111 11110000 00000000 00000000 00000000 00000000 00000000 00000000
00000111 11110000 00000000 00000000 00000000 00000000 00000000 00000000
00000111 11100000 00000000 00000000 00000000 00000000 00000000 00000000
00000011 11100000 00000000 00000000 00000000 00000000 00000000 00000000
00000011 11100000 00000000 00000000 00000000 00000000 00000000 00000000
00000001 11100000 00000000 00000000 00000000 00000000 00000000 00000000
00000000 00000000 00000000 00000000 00000000 00000000 00000000 00000000
00000000 00000000 00000000 00000000 00000000 00000000 00000000 00000000
00000000 00000000 00000000 00000000 00000000 00000000 00000000 00000000
00000000 00000000 00000000 00000000 00000000 00000000 00000000 00000000
00000000 00000000 00000000 00000000 00000000 00000000

PS Автор статьи переводил свою картинку вручную т.к. её разрешение 3×5 пикселей; у меня в python shell двоичный код без брешей, не знаю почему здесь так; Мне 15 лет могу что-то не понимать, поэтому, пожалуйста, объясняйте подробнее и понятнее. Спасибо!

Источник