TIFF圖像格式介紹課件

TIFF圖像格式TIFF圖像格式1什么是TIFFTIFF是TaggedImageFileFormat的縮寫。TIFF是一種標簽語言，與其他文件格式最大的不同在于除了圖像數(shù)據(jù)，它還可以記錄很多圖像的其他信息。它記錄圖像數(shù)據(jù)的方式也比較靈活，理論上來說，任何其他的圖像格式都能為TIFF所用，嵌入到TIFF里面。比如JPEG，JPEG-LS，JPEG2000和任意數(shù)據(jù)寬度的原始無壓縮數(shù)據(jù)都可以方便的嵌入到TIFF中去。TIFF文件的后綴是.tif或者.tiff。TIF文件格式最早是為了存儲掃描儀圖像而設計的。它的最大的特點就是與計算機的結構、操作系統(tǒng)及圖形硬件系統(tǒng)無關。它可處理黑白、灰度、彩色圖像。由于它的可擴展性，TIFF在遙感、數(shù)字影像、醫(yī)學和印刷等領域中有廣泛的應用。什么是TIFFTIFF是TaggedImageFile2TIFF文件結構TIFF文件由四部分組成：圖像文件頭ImageFileHeader(IFH)；圖像文件目錄ImageFileDirectory(IFD)；目錄項DirectoryEntry(DE)；圖像數(shù)據(jù)

每一幅圖像是以8字節(jié)的IFH開始的，這個IFH指向了第一個IFD。IFD包含了圖像的各種信息，同時也包含了一個指向實際圖像數(shù)據(jù)的指針。TIFF文件結構TIFF文件由四部分組成：3TIFF文件結構——文件頭IFH結構包含3個成員共8個字節(jié)：

Byte0-1:字節(jié)順序標志位，值為II或者MM。II表示低字節(jié)在前，又小端格式。MM表示大字節(jié)在前，又成為大端格式。Byte2-3：TIFF的標志位，一般都是42；Byte4-7:第一個IFD的偏移量?？梢栽谌我馕恢茫仨毷窃谝粋€字的邊界，也就是說必須是2的整數(shù)倍。TIFF文件結構——文件頭IFH結構包含3個成員共8個字節(jié)：4TIFF文件結構——文件目錄IFD是TIF圖中最重要的數(shù)據(jù)結構，它包含了一個TIF文件中最重要的信息，一個TIF圖可能有多個IFD，這說明文件中有多個圖像，每個IFD標識1個圖像的基本屬性。IFD結構中包含了三類成員，DE數(shù)量、DE序列和下一個IFD的偏移量。DirectoryEntryCount指出該結構里面有多少個目錄入口；接下來就是N個線性排列的DE序列，數(shù)量不定（這就是為什么稱TIF格式文件為可擴充標簽的文件，甚至用戶可以添加自定義的標簽屬性），每個DE標識了圖像的某一個屬性；最后就是一個偏移量，標識下一個文件目錄相對于文件開始處的位置，當然，如果該TIF文件只包含了一幅圖像，那么就只有一個IFD，這個偏移量就等于0；TIFF文件結構——文件目錄IFD是TIF圖中最重要的數(shù)據(jù)結5TIFF文件結構——IFD和DETIFF文件結構——IFD和DE6TIFF文件結構——IFD和DEIFD的構成(0代表此IFD的起始位置)：

Byte0-1：表示此IFD包含了多少個DE，假設數(shù)目為n；

Byte2-(n*12+1)：n個DE；

Byte(n*12+2)-(n*12+5)：下一個IFD的偏移量，如果沒有則置為0；DE的構成：

Byte0-1：此TAG的唯一標識

Byte2-3：數(shù)據(jù)類型。

Byte4-7：數(shù)量。通過類型和數(shù)量可以確定存儲此TAG的數(shù)據(jù)需要占據(jù)的字節(jié)數(shù)

Byte8-11：如果占用的字節(jié)數(shù)少于4，則數(shù)據(jù)直接存于此。如果超過4個，則這里存放的是指向實際數(shù)據(jù)的指針TIFF文件結構——IFD和DEIFD的構成(0代表此IFD7標簽數(shù)據(jù)類型在TIFF6.0中，定義了12種數(shù)據(jù)類型：1=BYTE，2=ASCII，3=SHORT，4=LONG，5=RATIONAL：兩個無符號整數(shù)，前一個是分子，后一個是分母

6=SBYTE：有符號字節(jié)型；

7=UNDEFINED：8b字節(jié)型；

8=SSHORT：有符號16位整數(shù)；

9=SLONG：有符號32位整數(shù)；

10=SRATIONAL：有符號有理數(shù)；

11=FLOAT：單精度浮點數(shù)；

12=DOUBLE雙精度浮點數(shù)。標簽數(shù)據(jù)類型在TIFF6.0中，定義了12種數(shù)據(jù)類型：8重要標簽TagID(H)屬性名稱類型簡短描述0100ImageWidth30101ImageLength30102BitsPerSample3每分量的顏色位深0103Compression301-無壓縮，7-JPEG壓縮0115SamplesPerPixel3每個像素的分量（通道）個數(shù)0106PhotometricInterpretation30反色，否則不反色0111StripOffsets4圖帶起始字節(jié)相對于文件開始處的位置0116RowsPerStrip4每個圖帶包含的圖像行數(shù)0117StripByteCounts3每個圖帶的存儲字節(jié)數(shù)，如果不是偶數(shù)，那么實際存放時會在后面加0111CPlanarConfiguration3每個像素的分量存儲格式，1為RGBRGB…交織格式，2為RRR…GGG…BBB..分離格式重要標簽TagID(H)屬性名稱類型簡短描述0100Imag9重要標簽TagID(H)屬性名稱類型簡短描述011AXResolution5常用單位是：像素/英寸011BYResolution5常用單位是：像素/英寸010EImageDescription2圖像描述字符串0112Orientation3圖像存儲方式，由上到下還是由下到上0131Software2生成圖像的軟件名稱和版本0132DateTime2生成圖像的日期和時間013BArtist2圖像的作者8298Copyright2版權聲明010AFillOrder31是MSB2LSB,2是LSB2MSB00FENewSubfileType4Bit0為1代表是縮略圖；Bit1為1代表是多頁圖像中的某頁；Bit2為1代表是透明度掩碼圖像；其余位數(shù)暫無定義0118MinSampleValue3最小樣本值0119MaxSampleValue3最大樣本值0140ColorMap3調(diào)色板圖像的顏色映射表重要標簽TagID(H)屬性名稱類型簡短描述011AXRes10圖像數(shù)據(jù)圖像數(shù)據(jù)。這些數(shù)據(jù)可能是壓縮的，也可能是未壓縮的。如果經(jīng)過壓縮，那么壓縮算法又有許多種，目前，隨著TIFF的不斷擴展，目前支持多達幾十種的壓縮方式。所以，圖像數(shù)據(jù)是TIF文件中最為復雜的部分，暫還沒有哪個軟件能譯出所有的壓縮算法。Libtiff是一個用來讀寫TIFF圖像文件的庫，包含很多操作TIFF圖像的C函數(shù)，還包含一些命令行工具用來處理TIFF文件。它以源代碼方式分發(fā)，并且可以在多種平臺上以二進制構建的方式出現(xiàn)。圖像數(shù)據(jù)圖像數(shù)據(jù)。這些數(shù)據(jù)可能是壓縮的，也可能是未壓縮的。如11TIFF的擴展TIFF的最大局限在于用4字節(jié)來表示偏移量，這樣導致文件最大只能有4G。在20年前指定TIFF標準的時候可能覺得4G足夠用了。但是現(xiàn)在這確實成了制約TIFF發(fā)展的一個瓶頸。目前BigTIFF已經(jīng)提出用8個字節(jié)來表示偏移量。這樣數(shù)據(jù)量應該足夠大了。也許在不久的將來，這會成為新的tiff的基準。下圖就是BigTiff圖像的文件頭。偏移數(shù)據(jù)類型值0Word字節(jié)順序2Word版本號(43)4Word偏移量的字節(jié)長度，在BigTIFF總是8,提供了一種好方法遷移到16字節(jié)指針.6Word總是08Unsigned

8Byte首個IFD的偏移量TIFF的擴展TIFF的最大局限在于用4字節(jié)來表示偏移量，這12BigTiff傳感器對同一目標進行重復探測時，相鄰兩次探測的時間間隔稱為遙感圖像的時間分辨率，它能提供地物動態(tài)變化的信息，可用來對地物的變化進行監(jiān)測，也可以為某些專題的精確分類提供附加信息。偏移數(shù)據(jù)類型值0Unsigned8ByteIFD中標簽的數(shù)目8+x*20標簽結構標簽數(shù)據(jù)8+(標簽數(shù))*20Unsigned8Byte下一個IFD的位置。如果是最后一個則為0BigTiff傳感器對同一目標進行重復探測時，相鄰兩次探測的13BigTiffBigTiff中標簽結構占用20個字節(jié)。相對于傳統(tǒng)TIFF，增加了三種數(shù)據(jù)類型TIFF_LONG8=16,無符號8字節(jié)整數(shù)；TIFF_SLONG8=17,有符號8字節(jié)整數(shù)；TIFF_IFD8=18,新的無符號8字節(jié)IFD偏移。偏移數(shù)據(jù)類型值0Word標簽標識碼2Word標簽數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)類型4Unsigned8Byte值的個數(shù)12X×標簽數(shù)據(jù)類型或者Unsigned8Byte標簽數(shù)據(jù)或者標簽數(shù)據(jù)的位置BigTiffBigTiff中標簽結構占用20個字節(jié)。相對于14GeoTiff為了使遙感數(shù)據(jù)直接與其對應的地理信息建立聯(lián)系，方便使用，Intergraph、Spot、SoftDesk、NASAJPLCartographicApplicationGroup等公司/機構充分利用TIFF擴展性強的特點，用一些自定義的私有標簽（Tag）記錄地理信息。但是，由于各機構的擴展方案不同，在信息交換過程中依然會出現(xiàn)許多麻煩。在這種背景下，GeoTIFF（GeographicTaggedImageFileFormat）標準應運而生，它吸收、統(tǒng)一了各種擴展方案，允許用戶在TIFF文件中存放相關的坐標信息和投影信息，目前的版本為1.0為了正確記錄地理信息，GeoTIFF在TIFF標準的基礎上又引入了新的坐標空間。建立這些坐標空間之間的對應關系是GeoTIFF解決的核心問題，也是正確理解、應用GeoTIFF的理論基礎GeoTiff為了使遙感數(shù)據(jù)直接與其對應的地理信息建立聯(lián)系，15GeoTiff的整體結構GeoTiff的整體結構16GeoTiff的標簽GeoTIFF引入了6個“地理標簽”（GeoTag）記錄坐標信息，對于其它與地圖投影相關的輔助信息則采用一系列“地理鍵”（GeoKey）處理。準確地說，地理鍵是一種“元標簽”，因為它們在功能上相當于標簽，但比普通TIFF標簽又抽象了一層。和標簽一樣，地理鍵也有ID號，范圍從0到65535，只不過這65536個ID專門用于標識地理參數(shù)。在6個地理標簽中，單獨使用ModelTransformationTag（變換矩陣）或者聯(lián)合使用ModelTiepointTag（控制點）和ModelPixelScaleTag（像元比例）均可以描述柵格空間到模型空間的對應關系，再加上GeoDoubleParamsTag（雙精度參數(shù)）、GeoAsciiParamsTag（ASCII參數(shù)）和GeoKeyDirectoryTag（地理信息目錄）提供的信息，就可以得到模型空間的點對應的實際地理位置（圖2）。整個GeoTIFF的結構見圖3，BitsPerSample（每個波段的位數(shù)）是標準的TIFF標簽，ModelPixelScaleTag、ModelTiepointTag的結構與其它地理標簽類似。

GeoTiff的標簽GeoTIFF引入了6個“地理標簽17謝謝！TIFF圖像格式介紹課件18TIFF圖像格式TIFF圖像格式19什么是TIFFTIFF是TaggedImageFileFormat的縮寫。TIFF是一種標簽語言，與其他文件格式最大的不同在于除了圖像數(shù)據(jù)，它還可以記錄很多圖像的其他信息。它記錄圖像數(shù)據(jù)的方式也比較靈活，理論上來說，任何其他的圖像格式都能為TIFF所用，嵌入到TIFF里面。比如JPEG，JPEG-LS，JPEG2000和任意數(shù)據(jù)寬度的原始無壓縮數(shù)據(jù)都可以方便的嵌入到TIFF中去。TIFF文件的后綴是.tif或者.tiff。TIF文件格式最早是為了存儲掃描儀圖像而設計的。它的最大的特點就是與計算機的結構、操作系統(tǒng)及圖形硬件系統(tǒng)無關。它可處理黑白、灰度、彩色圖像。由于它的可擴展性，TIFF在遙感、數(shù)字影像、醫(yī)學和印刷等領域中有廣泛的應用。什么是TIFFTIFF是TaggedImageFile20TIFF文件結構TIFF文件由四部分組成：圖像文件頭ImageFileHeader(IFH)；圖像文件目錄ImageFileDirectory(IFD)；目錄項DirectoryEntry(DE)；圖像數(shù)據(jù)

每一幅圖像是以8字節(jié)的IFH開始的，這個IFH指向了第一個IFD。IFD包含了圖像的各種信息，同時也包含了一個指向實際圖像數(shù)據(jù)的指針。TIFF文件結構TIFF文件由四部分組成：21TIFF文件結構——文件頭IFH結構包含3個成員共8個字節(jié)：

Byte0-1:字節(jié)順序標志位，值為II或者MM。II表示低字節(jié)在前，又小端格式。MM表示大字節(jié)在前，又成為大端格式。Byte2-3：TIFF的標志位，一般都是42；Byte4-7:第一個IFD的偏移量?？梢栽谌我馕恢茫仨毷窃谝粋€字的邊界，也就是說必須是2的整數(shù)倍。TIFF文件結構——文件頭IFH結構包含3個成員共8個字節(jié)：22TIFF文件結構——文件目錄IFD是TIF圖中最重要的數(shù)據(jù)結構，它包含了一個TIF文件中最重要的信息，一個TIF圖可能有多個IFD，這說明文件中有多個圖像，每個IFD標識1個圖像的基本屬性。IFD結構中包含了三類成員，DE數(shù)量、DE序列和下一個IFD的偏移量。DirectoryEntryCount指出該結構里面有多少個目錄入口；接下來就是N個線性排列的DE序列，數(shù)量不定（這就是為什么稱TIF格式文件為可擴充標簽的文件，甚至用戶可以添加自定義的標簽屬性），每個DE標識了圖像的某一個屬性；最后就是一個偏移量，標識下一個文件目錄相對于文件開始處的位置，當然，如果該TIF文件只包含了一幅圖像，那么就只有一個IFD，這個偏移量就等于0；TIFF文件結構——文件目錄IFD是TIF圖中最重要的數(shù)據(jù)結23TIFF文件結構——IFD和DETIFF文件結構——IFD和DE24TIFF文件結構——IFD和DEIFD的構成(0代表此IFD的起始位置)：

Byte0-1：表示此IFD包含了多少個DE，假設數(shù)目為n；

Byte2-(n*12+1)：n個DE；

Byte(n*12+2)-(n*12+5)：下一個IFD的偏移量，如果沒有則置為0；DE的構成：

Byte0-1：此TAG的唯一標識

Byte2-3：數(shù)據(jù)類型。

Byte4-7：數(shù)量。通過類型和數(shù)量可以確定存儲此TAG的數(shù)據(jù)需要占據(jù)的字節(jié)數(shù)

Byte8-11：如果占用的字節(jié)數(shù)少于4，則數(shù)據(jù)直接存于此。如果超過4個，則這里存放的是指向實際數(shù)據(jù)的指針TIFF文件結構——IFD和DEIFD的構成(0代表此IFD25標簽數(shù)據(jù)類型在TIFF6.0中，定義了12種數(shù)據(jù)類型：1=BYTE，2=ASCII，3=SHORT，4=LONG，5=RATIONAL：兩個無符號整數(shù)，前一個是分子，后一個是分母

6=SBYTE：有符號字節(jié)型；

7=UNDEFINED：8b字節(jié)型；

8=SSHORT：有符號16位整數(shù)；

9=SLONG：有符號32位整數(shù)；

10=SRATIONAL：有符號有理數(shù)；

11=FLOAT：單精度浮點數(shù)；

12=DOUBLE雙精度浮點數(shù)。標簽數(shù)據(jù)類型在TIFF6.0中，定義了12種數(shù)據(jù)類型：26重要標簽TagID(H)屬性名稱類型簡短描述0100ImageWidth30101ImageLength30102BitsPerSample3每分量的顏色位深0103Compression301-無壓縮，7-JPEG壓縮0115SamplesPerPixel3每個像素的分量（通道）個數(shù)0106PhotometricInterpretation30反色，否則不反色0111StripOffsets4圖帶起始字節(jié)相對于文件開始處的位置0116RowsPerStrip4每個圖帶包含的圖像行數(shù)0117StripByteCounts3每個圖帶的存儲字節(jié)數(shù)，如果不是偶數(shù)，那么實際存放時會在后面加0111CPlanarConfiguration3每個像素的分量存儲格式，1為RGBRGB…交織格式，2為RRR…GGG…BBB..分離格式重要標簽TagID(H)屬性名稱類型簡短描述0100Imag27重要標簽TagID(H)屬性名稱類型簡短描述011AXResolution5常用單位是：像素/英寸011BYResolution5常用單位是：像素/英寸010EImageDescription2圖像描述字符串0112Orientation3圖像存儲方式，由上到下還是由下到上0131Software2生成圖像的軟件名稱和版本0132DateTime2生成圖像的日期和時間013BArtist2圖像的作者8298Copyright2版權聲明010AFillOrder31是MSB2LSB,2是LSB2MSB00FENewSubfileType4Bit0為1代表是縮略圖；Bit1為1代表是多頁圖像中的某頁；Bit2為1代表是透明度掩碼圖像；其余位數(shù)暫無定義0118MinSampleValue3最小樣本值0119MaxSampleValue3最大樣本值0140ColorMap3調(diào)色板圖像的顏色映射表重要標簽TagID(H)屬性名稱類型簡短描述011AXRes28圖像數(shù)據(jù)圖像數(shù)據(jù)。這些數(shù)據(jù)可能是壓縮的，也可能是未壓縮的。如果經(jīng)過壓縮，那么壓縮算法又有許多種，目前，隨著TIFF的不斷擴展，目前支持多達幾十種的壓縮方式。所以，圖像數(shù)據(jù)是TIF文件中最為復雜的部分，暫還沒有哪個軟件能譯出所有的壓縮算法。Libtiff是一個用來讀寫TIFF圖像文件的庫，包含很多操作TIFF圖像的C函數(shù)，還包含一些命令行工具用來處理TIFF文件。它以源代碼方式分發(fā)，并且可以在多種平臺上以二進制構建的方式出現(xiàn)。圖像數(shù)據(jù)圖像數(shù)據(jù)。這些數(shù)據(jù)可能是壓縮的，也可能是未壓縮的。如29TIFF的擴展TIFF的最大局限在于用4字節(jié)來表示偏移量，這樣導致文件最大只能有4G。在20年前指定TIFF標準的時候可能覺得4G足夠用了。但是現(xiàn)在這確實成了制約TIFF發(fā)展的一個瓶頸。目前BigTIFF已經(jīng)提出用8個字節(jié)來表示偏移量。這樣數(shù)據(jù)量應該足夠大了。也許在不久的將來，這會成為新的tiff的基準。下圖就是BigTiff圖像的文件頭。偏移數(shù)據(jù)類型值0Word字節(jié)順序2Word版本號(43)4Word偏移量的字節(jié)長度，在BigTIFF總是8,提供了一種好方法遷移到16字節(jié)指針.6Word總是08Unsigned

8Byte首個IFD的偏移量TIFF的擴展TIFF的最大局限在于用4字節(jié)來表示偏移量，這30BigTiff傳感器對同一目標進行重復探測時，相鄰兩次探測的時間間隔稱為遙感圖像的時間分辨率，它能提供地物動態(tài)變化的信息，可用來對地物的變化進行監(jiān)測，也可以為某些專題的精確分類提供附加信息。偏移數(shù)據(jù)類型值0Unsigned8ByteIFD中標簽的數(shù)目8+x*20標簽結構標簽數(shù)據(jù)8+(標簽數(shù))*20Unsigned8Byte下一個IFD的位置。如果是最后一個則為0BigTiff傳感器對同一目標進行重復探測時，相鄰兩次探測的31BigTiffBigTiff中標簽結構占用20個字節(jié)。相對于傳統(tǒng)TIFF，增加了三種數(shù)據(jù)類型TIFF_LONG8=16,無符號8字節(jié)整數(shù)；TIFF_SLONG8=17,有符號8字節(jié)整數(shù)；TIFF_IFD8=18,新的無符號8字節(jié)IFD偏移。偏移數(shù)據(jù)類型值0Word標簽標識碼2Word標簽數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)類型4Unsigned8Byte值的個數(shù)12X×標簽數(shù)據(jù)類型或者Unsigned8Byte標簽數(shù)據(jù)或者標簽數(shù)據(jù)的位置BigTiffBigTiff中標簽結構占用20個字節(jié)。相對于32GeoTiff為了使遙感數(shù)據(jù)直接與其對應的地理信息建立聯(lián)系，方便使用，Intergraph、Spot、Sof