Python|【基础知识】tiff格式图片介绍及读取

文章目录

一、什么是tiff格式
二、tiff的组成
三、tiff与jpg格式的区别
四、如何读取tiff图片
- 1. python-opencv
- 2. tifffile

一、什么是tiff格式

TIFF格式也叫TIF，属于位图格式，全名是Tag Image File Format。

TIFF格式和JPEG及PNG都是属于一种主流且高位彩色图像格式。

使用过扫描仪或传真的小伙伴应该还记得，很多品牌及其默认文件就是.tiff后缀。因为TIFF最初的设计目的就是在1980年左右，扫描仪厂商达成一个公用的统一的扫描图像文件格式，而不是每个厂商使用自己专有的格式造成混乱。

TIFF是一种比较灵活的图像格式，它的全称是Tagged Image File Format，文件扩展名为TIF或 TIFF。该格式支持256色、24位真彩色、32位色、48位色等多种色彩位，同时支持RGB、CMYK以及 YCbCr等多种色彩模式，支持多平台。
TIFF文件可以是不压缩的，文件体积较大，也可以是压缩的`，支持RAW、RLE、LZW、JPEG、 CCITT3组和4组等多种压缩方式。
TIFF格式(Tag Image File Format)是Macintosh上广泛使用的图形格式，具有图形格式复杂、存贮信息多的特点。3DS、3DS MAX中的大量贴图就是TIFF格式的。TIFF最大色深为32bit，可采用LZW 无损压缩方案存储。
TIFF 格式可以制作质量非常高的图像，因而经常用于出版印刷。它可以显示上百万的颜色(尽管灰度图像仅局限于 256 色或底纹)，通常用于比 GIF 或 JPEG 格式更大的图像文件。如果您要在一个并非创建该图像的程序中编辑图像，则以这种格式保存将很有帮助，因为多种程序都可以识别它。
用于在应用程序和计算机平台之间交换文件。TIFF 是一种灵活的位图图像格式，几乎受所有的绘画、图像编辑和页面版面应用程序的支持。而且，几乎所有的桌面扫描仪都可以生成 TIFF 图像。

二、tiff的组成

此部分内容参考自：https://blog.csdn.net/tony5243/article/details/123410603 ，仅作学习记录

TIFF（Tagged Image File Format）是一种基于标志域的图形，依靠指针连接来组织数据。TIFF与其他标记语言不同的是除了图像数据还可以记录其他信息。其他的图像格式可以嵌入到TIFF中为其所用。TIFF有四种类型：

TIFF-B，双色；
TIFF-G，黑白灰度；
TIFF-P，带调色板的彩色图形；
TIFF-R，适合RGB色彩的图形。

TIFF由四部分组成，分别是

图像文件头Image File Header(IFH)、
图像文件目录Image File Directory(IFD)、
目录项Directory Entry(DE)、
图像数据。

图像由8字节的文件头起始，文件头指向第一个文件目录。文件目录中包含了图像的各种信息，也包含了一个指向实际图像数据的指针。

1.图像文件头(IFH)

Byte 0-1: 字节顺序标志位，值为II或者MM。II表示小字节在前，又称为little-endian。MM表示大字节在前，又成为big-endian。

Byte 2-3: TIFF的标志位，一般都是42

Byte 4-7: 第一个IFD的偏移量。可以在任意位置，但必须是在一个字的边界，也就是说必须是2的整数倍。

2.图像文件目录(IFD)

由于一个TIFF文件中可以有多个图像，而一个IFD只标识一个图像的所有属性，所以，一个TIFF文件中有几个图像，就会有几个IFD。

Byte 0-1: 表示此IFD包含了多少个DE。每个DE只标识了图像的一个属性，那么这幅图像有N个属性就会有N个DE。在此假设数目为n

Byte 2-(n*12+1): n个DE

Byte (n12+2)-(n12+5): 下一个IFD的偏移量，如果没有（只有一幅图像）则置为0

3.目录项(DE)

Byte 0-1: TAG，即该属性的标签编号，在文件目录中按升序排列。

Byte 2-3: 数据类型。

Byte 4-7: 数量。通过类型和数量可以确定存储此TAG的数据需要占据的字节数

Byte 8-11: 如果占用的字节数少于4，则数据直接存于此。如果超过4个，则这里存放的是指向实际数据的指针
在这里插入图片描述
注：ASCII类型为文本类型，是7位ASCII码加1位二进制0；Rational为分数类型，由两个long组成，第一个是分子，第二个是分母。

4.图像数据

这些数据可能是压缩的，也可能是未压缩的。如果经过压缩，那么压缩算法又有许多种，所以，图像数据是TIFF文件中最为复杂的部分，暂还没有哪个软件能译出所有的压缩算法。

实例分析

用16进制图片查看器查看tiff数据如下：
在这里插入图片描述

文件头：Byte 0000-0007

**Byte 0-1：**值都为49，对应ASCII码为II，即小字节在前

**Byte 2-3：**值为42，TIFF标志位

**Byte 4-7：**第一个IFD的偏移量，为8e，即从8e开始是第一个IFD。该tif文件只有一张图像，因此只有一个IFD。

图像文件目录：Byte 008e-015f

**Byte 008e-008f：**值为11，即有17个目录项DE，每个DE占12个字节，17个DE共占204字节；

**Byte 0090-015b：**17个DE共204字节，每个DE分析见下

**Byte 015c-015f：**值为0，即没有第二个图像（IFD）

三、tiff与jpg格式的区别

一、主体不同

tif：是一种灵活的位图格式，主要用来存储包括照片和艺术图在内的图像。
jpg：常见的一种图像格式，它由联合图像专家组开发。

二、特点不同

tif：对图像信息的存放灵活多变，可以支持很多色彩系统，而且独立于操作系统，因此得到了广泛应用。
jpg：用有损压缩方式去除冗余的图像和彩色数据，在获得极高的压缩率的同时能展现十分丰富生动的图像，即可以用较少的磁盘空间得到较好的图片质量

三、优势不同

tif：在各种地理信息系统、摄影测量与遥感等应用中，要求图像具有地理编码信息，例如图像所在的坐标系、比例尺、图像上点的坐标、经纬度、长度单位及角度单位。
jpg：能实现渐进传输，即先传输图像的轮廓，然后逐步传输数据，不断提高图像质量，让图像由朦胧到清晰显示。

四、如何读取tiff图片

1. python-opencv

tif图片的编码格式一般是16bit的，在使用python-opencv读取tif文件时，为了保留其编码格式，我们需要用以下的方式：

import numpy as np
import cv2

img = cv2.imread('demo.tif', -1)
print(img.dtype)

输出结果为：uint16
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对于opencv中imread函数最后的参数解释如下：

当参数>0时，opencv读取的是3通道的彩色图（灰度图也会被默认转化成彩色图），编码格式会转化成8bit
当参数=0时，opencv读取的是1通道灰度图，编码格式会转化成8bit
当参数<0时，opencv会按照原图的格式读取，编码格式会返回16bit的

2. tifffile

另外一种读取tif图片的方式是使用tifffile库进行读取,在python中你可以先通过pip安装:

pip install tifffile
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import tifffile as tiff
import numpy as np

a = tiff.imread('demo.tif')
print(a.shape)
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