使用OpenCV打开RAW文件

首先来介绍一下关于相机的基础知识:

1.CCD/CMOS相机的感光元件对波长(即颜色)不敏感,如果拿一个裸体的CCD/CMOS传感器去拍摄图像,只能得到灰度图;

2.因为上述这条,人们必须找到能够将波长区分开的方法,其中一种是使用三个滤光片(通常是RGB三色),在这三个滤光片之后放置三个CCD,这就是3CCD相机;

0.jpg
3.显然上一种方法的成本太高了,聪明的人类又想到了另一个方法:那就是在CCD/CMOS传感器矩阵之前放置一个滤色片矩阵,每个像素对应一个滤色片,将RGB三种颜色的滤色片均匀分布在这个矩阵中,拍摄到图像后将对应颜色的像素的值取出来并进行插值,就得到了三个通道的数据。
1.jpg
RAW文件存储的就是第三种方法拍摄的原始数据,可以使用photoshop打开,放大后能够很明显的观察到类似棋盘格一样的像素值。虽然没有白平衡设置,但最大的好处是真实的数据也没有被改变,基于这些数据操作者可以设置自己的通道权值,能够任意的调整色温和白平衡。
2.jpg
 

3.png

4.png
将图像放大:
5.png
局部放大
 

继续放大:
6.png
在一个项目中我用到了12bit的工业相机,通过调用该相机SDK中的函数可以将拍摄的图像数据保存为16bit单通道的raw文件,其中前12bit有效,末尾4bit是0。

下面来介绍如何用OpenCV打开raw文件。思路如下:
1.以二进制方式打开文件;
2.将每个像素对应的16bit的数据分成两个8bit,分别放入两个矩阵中;
3.对这两个矩阵进行色彩空间变换,转换为两个8bit三通道的图像;
4.将这两个图像合成为一个16bit三通道的图像。

废话少说,代码如下:

    
    
  1. void CMy20120510readrawfileDlg::OnBnClickedButton2()
  2. {
  3. const int WIDTH = 1360;
  4. const int HEIGHT = 1024;
  5. CFile file;
  6. file.Open(_T( "aaa.raw"), CFile::modeRead | CFile::typeBinary);
  7. file.SeekToBegin();
  8. BYTE * pfilebuf = new BYTE[HEIGHT*WIDTH* 2];
  9. if (HEIGHT*WIDTH* 2 != file.Read(pfilebuf, HEIGHT*WIDTH* 2))
  10. {
  11. //提示文件读取错误
  12. file.Close();
  13. return;
  14. }
  15. file.Close();
  16. //////////////////////////////////////////////////////////////////////////
  17. CvMat* mat_a = cvCreateMat( 1, HEIGHT*WIDTH, CV_8U); //单行矩阵便于赋值操作
  18. CvMat* mat_b = cvCreateMat( 1, HEIGHT*WIDTH, CV_8U); //同上
  19. int i= 0;
  20. do {
  21. CV_MAT_ELEM(*mat_a, unsigned char, 0, i) = pfilebuf[i* 2]; //低8位信息
  22. CV_MAT_ELEM(*mat_b, unsigned char, 0, i) = pfilebuf[i* 2+ 1]; //高8位信息
  23. i++;
  24. } while(i<HEIGHT*WIDTH);
  25. delete[] pfilebuf;
  26. cvReshape(mat_a, mat_a, 0, HEIGHT); //把单行矩阵整形为二维矩阵
  27. cvReshape(mat_b, mat_b, 0, HEIGHT);
  28. IplImage* img_a = cvCreateImage(cvSize(WIDTH,HEIGHT), IPL_DEPTH_8U, 3);
  29. IplImage* img_b = cvCreateImage(cvSize(WIDTH,HEIGHT), IPL_DEPTH_8U, 3);
  30. cvCvtColor(mat_a, img_a, CV_BayerBG2RGB); //色彩空间转换,即Bayer模式转为RGB
  31. cvCvtColor(mat_b, img_b, CV_BayerBG2RGB);
  32. cvReleaseMat(&mat_a);
  33. cvReleaseMat(&mat_b);
  34. cvNamedWindow( "img_a");
  35. cvNamedWindow( "img_b");
  36. cvShowImage( "img_a", img_a);
  37. cvShowImage( "img_b", img_b);
  38. //////////////////////////////////////////////////////////////////////////
  39. //因为cvAddWeighted需要参数矩阵都具有相同类型、相同大小
  40. IplImage* img_a_16 = cvCreateImage(cvSize(WIDTH,HEIGHT), IPL_DEPTH_16U, 3);
  41. IplImage* img_b_16 = cvCreateImage(cvSize(WIDTH,HEIGHT), IPL_DEPTH_16U, 3);
  42. cvConvert(img_a, img_a_16);
  43. cvConvert(img_b, img_b_16);
  44. IplImage* img = cvCreateImage(cvSize(WIDTH,HEIGHT), IPL_DEPTH_16U, 3);
  45. //高8位左移8位加上低8位合成一个16位图像
  46. cvAddWeighted(img_a_16, 1, img_b_16, 256, 0, img);
  47. cvNamedWindow( "img");
  48. cvShowImage( "img", img);
  49. cvWaitKey();
  50. cvDestroyAllWindows();
  51. cvReleaseImage(&img_a);
  52. cvReleaseImage(&img_b);
  53. cvReleaseImage(&img);
  54. }

得到的图像如下:
7.png

可以看出img_a的结果是原16bit图像的低8位,直接显示的话是没什么意义的。
最后合成的16bit肉眼几乎观察不出有什么区别,但是对OpenCV来说已经是可以直接处理的16bit图像数据了!

接下来,要怎么处理就可以自由发挥啦。

顺便给出OpenCV帮助文档里cvCvtColor对Bayer模式转换的说明,请认真阅读哦:

8.png
 
http://www.opencv.org.cn/forum/viewtopic.php?f=1&t=18681&p=60197&hilit=%E5%8D%95%E5%BA%94%E7%9F%A9%E9%98%B5#p60197

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