Linux--使用libpng库解码png图片

使用libpng库解码png图片

解码库版本：libpng-1.6.35

#include <stdlib.h>
#include <string.h>
#include <stdio.h>
#include <png.h>        //解码库文件
#include <pngstruct.h>  //解码库文件
#include <pnginfo.h>    //解码库文件
#include <config.h>     //自己定义的头文件

#define PNG_BYTES_TO_CHECK   8  
/*
 *函数功能 ：判断一个图片数是不是png图片
 *函数参数 ：path是图片文件的路径名加文件名
 *返回值   ：如果是png则返回0，不是或出错返回-1
 */
static int is_png(char *path) {
    FILE *fp = NULL;
    char buf[PNG_BYTES_TO_CHECK] = {0}; 

    /* Open the prospective PNG file. */   
    if ((fp = fopen(path, "rb")) == NULL)       
        return -1;  

    /* Read in some of the signature bytes */   
    if (fread(buf, 1, PNG_BYTES_TO_CHECK, fp) != PNG_BYTES_TO_CHECK)       
        return -1; 

    //比较头文件标识，是png格式则返回0，不是返回非0
    //png 文件头标识 (8 bytes)   89 50 4E 47 0D 0A 1A 0A  
    return(png_sig_cmp(buf, (png_size_t)0, PNG_BYTES_TO_CHECK));
}

/*
 *函数功能：解码png图片，并将解码出来的数据存储起来
 *函数参数：pPic记录源png图片，解码出来图片宽高、位深度等
 *返回值  ：解码正确返回0，错误返回-1
 */
static int png_analyze (struct pic_info *pPic)
{
    int i, j, pos=0;
    png_structp png_ptr; //定义一个png指针
    png_infop info_ptr;
    png_bytep* row_ptr;  //实际存储rgb数据的buf，二维指针
    png_byte color_type;
    FILE *fp = NULL; 

    if ((fp = fopen(pPic->pathname, "rb")) == NULL) {
        fprintf(stderr, "fopen %s error.\n", pPic->pathname);
        return -1;
    }

    //第1步：初始化相关结构体
    png_ptr = png_create_read_struct(PNG_LIBPNG_VER_STRING, NULL, NULL, NULL);
    if (png_ptr == NULL)
    {
        fprintf(stderr, "init %s error.\n", pPic->pathname);
        fclose(fp);
        return -1;
    }
    info_ptr = png_create_info_struct(png_ptr);
    if (info_ptr == NULL)
    {
        fprintf(stderr, "create %s error.\n", pPic->pathname);
        fclose(fp);
        png_destroy_read_struct(&png_ptr, NULL, NULL);
        return -1;
    }

    //第2步：设置错误返回点   
    if (setjmp(png_jmpbuf(png_ptr)))
    {
        png_destroy_read_struct(&png_ptr, &info_ptr, NULL);
        fclose(fp);
        return -1;
    }

    //第3步：将解码的结构体和图片文件绑定
    png_init_io(png_ptr, fp);

    //第4步：读文件
    /*当内存足够大可以一次性读入所有的png数据，可以使用高层函数
    该函数将会把所有的图片数据解码到info_ptr数据结构中*/  
    png_read_png(png_ptr, info_ptr, PNG_TRANSFORM_EXPAND | PNG_TRANSFORM_STRIP_ALPHA, NULL); 

    //第5步：提取打印文件信息
    pPic->width = info_ptr->width;
    pPic->height = info_ptr->height;
    pPic->bpp = info_ptr->pixel_depth;
    color_type = info_ptr->color_type;  
    printf("picture resolution: %d*%d\n", pPic->width, pPic->height);
    printf("picture bpp: %d\n", pPic->bpp);
    printf("picture colortype: %d\n", color_type);

    // 第6步: 读取真正的图像信息
    row_ptr = png_get_rows(png_ptr, info_ptr);
    switch (color_type) {
        case PNG_COLOR_TYPE_RGB_ALPHA:
            for (i = 0; i < pPic->height; i++) {
                for (j = 0; j < pPic->width*4; j+=4) {
                    pPic->pData[pos++] = row_ptr[i][j+0]; // red
                    pPic->pData[pos++] = row_ptr[i][j+1]; // green
                    pPic->pData[pos++] = row_ptr[i][j+2]; // blue
                }
            }
            break;
        case PNG_COLOR_TYPE_RGB:
            for (i = 0; i < pPic->height; i++) {
                for (j = 0; j < pPic->width*3; j+=3) {
                    pPic->pData[pos++] = row_ptr[i][j+0]; // red
                    pPic->pData[pos++] = row_ptr[i][j+1]; // green
                    pPic->pData[pos++] = row_ptr[i][j+2]; // blue   
                }
            }
            break;
        default:
            break;  
    }

    //第7步：扫尾
    png_destroy_read_struct(&png_ptr, &info_ptr, 0);
    fclose(fp);
    return 0;   
}

int png_display (char *pathname) 
{
    int ret = -1;
    struct pic_info pic;

    //第1步：判断图片是不是jpg图片
    ret = is_png(pathname);
    if (ret != 0) {
        return -1;
    }

    //第2步：显示jpg图片
    pic.pathname = pathname;
    pic.pData = rgb_buf;
    ret = png_analyze(&pic);
    if (ret != 0) {
        return -1;
    }
    fb_draw_jpg(0, 0, &pic);
    return 0;
}

下面分析一下解码函数

1.png_infop 结构体在哪儿

在png.h的484行有如下内容，png_infop被声明为了png_info 的一维指针，而png_info又是png_info_def 的声明。

typedef struct png_info_def png_info;
typedef png_info * png_infop;
typedef const png_info * png_const_infop;
typedef png_info * * png_infopp;

得到了png_info_def后，接下来追根溯源，可以找到png_info_def定义在了pnginfo.h文件中：

struct png_info_def
{
   /* The following are necessary for every PNG file */
   png_uint_32 width;       /* width of image in pixels (from IHDR) */
   png_uint_32 height;      /* height of image in pixels (from IHDR) */
   png_uint_32 valid;       /* valid chunk data (see PNG_INFO_ below) */
   size_t rowbytes;         /* bytes needed to hold an untransformed row */
   png_colorp palette;      /* array of color values (valid & PNG_INFO_PLTE) */
   png_uint_16 num_palette; /* number of color entries in "palette" (PLTE) */
   png_uint_16 num_trans;   /* number of transparent palette color (tRNS) */
   png_byte bit_depth;      /* 1, 2, 4, 8, or 16 bits/channel (from IHDR) */
   png_byte color_type;     /* see PNG_COLOR_TYPE_ below (from IHDR) */
   /* The following three should have been named *_method not *_type */
   png_byte compression_type; /* must be PNG_COMPRESSION_TYPE_BASE (IHDR) */
   png_byte filter_type;    /* must be PNG_FILTER_TYPE_BASE (from IHDR) */
   png_byte interlace_type; /* One of PNG_INTERLACE_NONE, PNG_INTERLACE_ADAM7 */

   /* The following are set by png_set_IHDR, called from the application on
    * write, but the are never actually used by the write code.
    */
   png_byte channels;       /* number of data channels per pixel (1, 2, 3, 4) */
   png_byte pixel_depth;    /* number of bits per pixel */
   png_byte spare_byte;     /* to align the data, and for future use */
..................还有很长.......长.
}

2.png_read_png()如何传参

函数原型：png_read_png(png_ptr, info_ptr, png_transforms, NULL)
读取图片文件信息有两种方法可以使用，一种是使用高层函数（high-level）读取，png_read_png()即为高层函数；另外一种是通过一系列的低层函数（low-level）接口进行读取操作，用起来相对麻烦。使用高层函数的前提是有足够的内存去存储整个图片的信息，因为高层函数内部进行了封装，所以使用起来很方便。
参数 png_transforms：可选用的值如下，如果只填参数PNG_TRANSFORM_EXPAND，那么转换结果为四通道，包含了RGB通道和ALPHA通道；参数改为PNG_TRANSFORM_EXPAND | PNG_TRANSFORM_STRIP_ALPHA后，就可以把ALPHA通道屏蔽掉，转换之后即为RGB三通道。

/* Transform masks for the high-level interface */
#define PNG_TRANSFORM_IDENTITY       0x0000    /* read and write */
#define PNG_TRANSFORM_STRIP_16       0x0001    /* read only */
#define PNG_TRANSFORM_STRIP_ALPHA    0x0002    /* read only */
#define PNG_TRANSFORM_PACKING        0x0004    /* read and write */
#define PNG_TRANSFORM_PACKSWAP       0x0008    /* read and write */
#define PNG_TRANSFORM_EXPAND         0x0010    /* read only */
#define PNG_TRANSFORM_INVERT_MONO    0x0020    /* read and write */
#define PNG_TRANSFORM_SHIFT          0x0040    /* read and write */
#define PNG_TRANSFORM_BGR            0x0080    /* read and write */
#define PNG_TRANSFORM_SWAP_ALPHA     0x0100    /* read and write */
#define PNG_TRANSFORM_SWAP_ENDIAN    0x0200    /* read and write */
#define PNG_TRANSFORM_INVERT_ALPHA   0x0400    /* read and write */
#define PNG_TRANSFORM_STRIP_FILLER   0x0800    /* write only */
/* Added to libpng-1.2.34 */
#define PNG_TRANSFORM_STRIP_FILLER_BEFORE PNG_TRANSFORM_STRIP_FILLER
#define PNG_TRANSFORM_STRIP_FILLER_AFTER 0x1000 /* write only */
/* Added to libpng-1.4.0 */
#define PNG_TRANSFORM_GRAY_TO_RGB    0x2000     /* read only */
/* Added to libpng-1.5.4 */
#define PNG_TRANSFORM_EXPAND_16      0x4000     /* read only */

3.color_type的值有哪些

color_type的可能等于的值是由宏定义来决定的，switch判断的时候，我只判断了PNG_COLOR_TYPE_RGB_ALPHA和PNG_COLOR_TYPE_RGB两种情况，其他情况没有考虑，PNG_COLOR_TYPE_GRAY_ALPHA代表解码后的颜色类型为四通道，PNG_COLOR_TYPE_RGB代表三通道，转移数据的时候要注意这一点。

#define PNG_COLOR_TYPE_GRAY         0
#define PNG_COLOR_TYPE_RGB          2
#define PNG_COLOR_TYPE_PALETTE      3
#define PNG_COLOR_TYPE_GRAY_ALPHA   4
#define PNG_COLOR_TYPE_RGB_ALPHA    6