使用C语言实现简单的PNG图像读取

这篇具有很好参考价值的文章主要介绍了使用C语言实现简单的PNG图像读取。希望对大家有所帮助。如果存在错误或未考虑完全的地方，请大家不吝赐教，您也可以点击"举报违法"按钮提交疑问。

概述

首先，关于png图像的结构：PNG文件的结构、PNG格式的数据结构。这两篇文章说的比较细。我简单地说一下我使用到的地方：

注：①引于PNG格式的数据结构。②引于PNG文件的结构

“png文件的前8个字节为固定的文件头信息，表明为png文件，其后便为IHDR。
IHDR的前1-4字节表示IHDR的长度（00 00 00 0D），可知长度为13。5-8字节(49 48 44 52)为数据块类型码，表明数据块为IHDR。9-16字节存储了图像的宽高信息（00 00 20 00 00 00 20 00），可知图片的宽高为512x512。其后的5个字节分别表示了图像的色深、颜色类型、滤波器方法、隔行扫描方法，最后四个字节为CRC循环冗余检测。” ①

“

IHDR由13字节组成：

名称字节数说明

Width 4字节图像宽度（像素）

Height 4字节图像高度（像素）

Bit depth 1字节图像深度：表示每个采样点占用的bit数
索引（indexed）彩色图像：1，2，4或8；
灰度图像：1，2，4，8或16；
真彩色图像：8或16

Colour type 1字节颜色类型：
0：灰度图像, 深度为1，2，4，8或16 bit；
2：真彩色（truecolor）图像，深度为8或16 bit；
3：索引彩色图像，深度为1，2，4或8 bit；
4：带α通道数据的灰度图像，深度为8或16 bit；
6：带α通道数据的真彩色（truecolor with alpha）图像，深度为8或16 bit

Compression method 1字节压缩方法：
0：LZ77派生算法（目前仅定义了0）
其他值：无效；为未来扩展的压缩方法预留

Filter method 1字节滤波器方法：
0（目前仅定义了0）
其他值：无效

Interlace method 1字节隔行扫描方法：
0：非隔行扫描；
1： Adam7隔行扫描方法

”②

名称	字节数	说明
Width	4字节	图像宽度（像素）
Height	4字节	图像高度（像素）
Bit depth	1字节	图像深度：表示每个采样点占用的bit数索引（indexed）彩色图像：1，2，4或8；灰度图像：1，2，4，8或16；真彩色图像：8或16
Colour type	1字节	颜色类型： 0：灰度图像, 深度为1，2，4，8或16 bit； 2：真彩色（truecolor）图像，深度为8或16 bit； 3：索引彩色图像，深度为1，2，4或8 bit； 4：带α通道数据的灰度图像，深度为8或16 bit； 6：带α通道数据的真彩色（truecolor with alpha）图像，深度为8或16 bit
Compression method	1字节	压缩方法： 0：LZ77派生算法（目前仅定义了0）其他值：无效；为未来扩展的压缩方法预留
Filter method	1字节	滤波器方法： 0（目前仅定义了0）其他值：无效
Interlace method	1字节	隔行扫描方法： 0：非隔行扫描； 1： Adam7隔行扫描方法

作为初学者，我个人的想法是创建一个图片结构体，将整张图片以byte[]形式存储，然后设置偏移值跳过不需要的信息，然后使用联合将需要转换的信息转换为相应的数据类型并储存即可。

联合部分：使用联合将4个byte与1个int共用一片存储空间，反向读取整个图片的byte[]数组，对于4字节长的width与height信息，正向存储于联合的byte[]数组，达到byte[]转int的效果。

代码


/*
 * 处理PNG图片的c文件
 * */
#include <stdio.h>
#include <windows.h>
//定义PNG图片体
typedef struct pictureTypedPNG{
    //存储图片路径
    char* path;
    //图像宽度、图像高度
    int width, height;
    //图片大小
    long long pictureSize;
    //图像深度、颜色类型、压缩方法、滤波器方法、隔行扫描方法
    byte depth, colorType, compressionMethod, filterMethod, interlaceMethod;
    //图像本体存储在这里
    byte* body;
}png;

//定义byte转int的联合体
typedef union byteToInt{
    __attribute__((unused)) byte b[4];//只做转换用，不直接调用
    int i;
}byteToInt;

//图片读取
png* getPNG(char* path){
    png* p = (png*)malloc(sizeof(png));
    FILE *fp = fopen(path, "rb");//打开文件。
    if (fp == NULL) // 打开文件失败
        return p;
    //存储路径
    p->path = (char*) malloc((sizeof(char) * strlen(path)));
    strcpy(p->path, path);
    //获取文件大小
    fseek(fp, 0, SEEK_END);//定位文件指针到文件尾。
    p->pictureSize = ftell(fp);//获取文件指针偏移量，即文件大小。
    fseek(fp, 0, SEEK_SET);//定位文件指针到文件头。
    //获取图片体
    p->body = (byte*) malloc(sizeof(byte) * p->pictureSize);//分配存储图片文件的内存
    fread(p->body, 1, p->pictureSize, fp);//读取图片体
    //多byte转int
    byteToInt bti;
    //获取图片部分信息。设置偏移值滤除文件头、IHDR标识信息
    int offset = 8 + 8;
    //获取图像宽度
    for(int i = 3, j = 0; i >= 0; i--, j++){
        bti.b[i] = p->body[j + offset];
    }
    p->width = bti.i;
    //获取图像高度
    for(int i = 3, j = 0; i >= 0; i--, j++){
        bti.b[i] = p->body[j + offset + 4];
    }
    p->height = bti.i;
    //获取图像深度
    p->depth = p->body[8 + offset];
    //获取颜色类型
    p->colorType = p->body[9 + offset];
    //获取压缩方法
    p->compressionMethod = p->body[10 + offset];
    //获取滤波器方法
    p->filterMethod = p->body[11 + offset];
    //获取隔行扫描方法
    p->interlaceMethod = p->body[12 + offset];
    fclose(fp);//关闭文件。
    return p;
}
void printPNG(const png* p){
    const char* colorType = NULL;
    const char* compressionMethod = NULL;
    const char* filterMethod = NULL;
    const char* interlaceMethod = NULL;
    switch(p->colorType){
        case 0: colorType = "灰度图像";break;
        case 2: colorType = "真彩色图像";break;
        case 3: colorType = "索引彩色图像";break;
        case 4: colorType = "带α通道的灰度图像";break;
        case 6: colorType = "带α通道的真彩色图像";break;
    }
    if(!p->compressionMethod){
        compressionMethod = "LZ77派生算法";
    }
    if(!p->filterMethod){
        filterMethod = "0";
    }
    if(p->interlaceMethod){
        interlaceMethod = "Adam7隔行扫描方法";
    }else{
        interlaceMethod = "非隔行扫描";
    }
    printf("图像路径：%s\n"
           "图像大小：%lld\n"
           "图像宽度(像素)：%d\n"
           "图像高度(像素)：%d\n"
           "图像深度：%hhu\n"
           "颜色类型：%s\n"
           "压缩方法：%s\n"
           "滤波器方法：%s\n"
           "隔行扫描方法：%s\n", p->path, p->pictureSize, p->width, p->height,
           p->depth, colorType, compressionMethod, filterMethod, interlaceMethod);
}
int main() {
    printf("请输入图片路径: \n");
    char* path = (char*)malloc(sizeof(char) * 100);
    fgets(path, 100, stdin);
    int len = (int)strlen(path);
    *(path + len - 1) = '\0';
    png* picture = getPNG(path);
    printPNG(picture);
    return 0;
}