库的移植和使用---例子：JPEG的解码和编码

news/2024/9/23 9:34:47

目录
  • 开源库移植步骤
    • [1]：下载库的源码包
    • [2]：解压，且阅读“README（自述文件）",了解对应库的使用规则
    • [3]：打开源码中的install.txt的文本，学习库的移植和安装步骤
    • [4]：把下载好的源码包jpegsrc.v9f.tar.gz发送到linux系统的家目录下进行解压
    • [5] ：“配置” (./configure)
    • [6]： “编译” （make）
    • [7]：“安装” （make install）
    • [8]：安装完成后,拷贝用户指定的安装路径中生成的libjpeg库的头文件和库文件，方便后续设计程序使用
    • [9]：把include文件夹和lib文件夹与自己的工程文件放在同一个路径，方便后期的工程维护！
  • 库的使用
    • 解码步骤
      • 习题：设计程序实现在LCD上的任意位置显示一张任意大小的jpg图片，注意不要越界。
      • [1]：创建解码对象，并且对解码对象进行初始化，另外需要创建错误处理对象，并和解码对象进行关联
      • [2]：打开待解码的jpg图片，使用fopen的时候需要添加选项”b”，以二进制方式打开文件！
      • [3]：读取待解码图片的文件头，并把图像信息和解码对象进行关联，通过解码对象对jpg图片进行解码
      • [4]：可以选择设置解码参数，如果打算以默认参数对jpg图片进行解码，则可以省略该步骤！
      • [5]：开始对jpg图片进行解码，调用函数之后开始解码，可以得到图像宽、图像高等信息！
      • [6]：开始设计一个循环，在循环中每次读取1行的图像数据，并写入到LCD中
      • [7]：在所有的图像数据都已经解码完成后，则调用函数完成解码即可，然后释放相关资源！（不要遗漏打开的图像文件-----fclose(infile) ）
      • [8]: 将所有头文件和库文件与main.c 一同完成编译
      • 代码完整展示

开源库移植步骤

注：以下操作均以 JPEG图片操作 为例

[1]：下载库的源码包

  • 从对应库的官网下载库的源码包，可直接搜索”lib关键字“，如”libJPEG“

  • 下载时，最好选择全英文网站进行下载，优先选择代码沟通网站【github、sourceforge、git】，一般可以选择以”.org“结尾的网址(xxx.sourceforge.org)

  • 根据不同的系统平台，选择不同的压缩形式的源码包

    例：Windows平台---> xxx.zip Linux平台---> xxx.tar.gz

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网址为：JPEG库源码包下载

[2]：解压，且阅读“README（自述文件）",了解对应库的使用规则

  • 此时是为了阅读“README”，所以可以直接在 Windows下直接解压源码包

  • 阅读顺序一般为：

    1. install.txt: 学习库的移植和安装步骤
    2. libjpeg.txt: 学习库的使用方法和步骤
    3. example.c: 在了解库的基本使用方法后，可以依照给出的库使用例子，进行模仿使用该库

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[3]：打开源码中的install.txt的文本，学习库的移植和安装步骤

  • 经过阅读文本可知：（重要且背诵）

    移植libjpeg的步骤分为三步：配置(./configure) + 编译(make) + 安装(make install)。
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[4]：把下载好的源码包jpegsrc.v9f.tar.gz发送到linux系统的家目录下进行解压

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  • 注意不可以在共享文件夹进行解压，因为共享文件夹依然属于Windows平台环境

[5] ：“配置” (./configure)

切换到解压后的jpeg-9f的文件夹内，进行“配置”操作，且依照实际需要修改configure的参数（数据存放路径 + 指定平台）

  • 若是直接使用 ./configure ，系统会按照默认参数进行配置，不一定符合我们实际所需，所以需要使用指令对configure的参数进行修改
  • 默认参数指的是：编辑器使用---gcc 、 数据存放路径---/usr/local 等
  • 可以使用 "./configure --help" 查看所有可改的选项
  • 我们一般需要修改 数据存放路径 和 指定目标平台 两个参数。代码如下：

修改路径： --prefix = [绝对路径]

指定目标平台：--host = arm-linux (不用加gcc，因为此时修改的是平台；且一般修改平台后，编辑器也会随之修改)

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  • 配置成功后，会得到一个“Makefile”脚本文件，为下一步“编译”做准备

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[6]： “编译” （make）

配置成功之后，会得到一个makefile脚本文件，此时可以完成移植的第二步：*编译*，在命令行输入指令：make ，该指令会自动执行makefile

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  • “编译”过程中不可以有错误（出现error），如果出错，则需要重新进行“配置”

  • 如果出现下图情况，是因为没有安装“make”工具所导致的，只需安装一下解决

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[7]：“安装” （make install）

**编译通过之后，则可以完成libjpeg库的*安装*，此时在命令行输入指令: make install **

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  • “安装”过程中也不可以有错误（出现error），如果出错，则需要重新进行“配置”
  • "安装"生成的文件会被放置到"配置"过程中指定的路径下

即 头文件----> [指定路径]/include

​ 库文件----> [指定路径]/lib

[8]：安装完成后,拷贝用户指定的安装路径中生成的libjpeg库的头文件和库文件，方便后续设计程序使用

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[9]：把include文件夹和lib文件夹与自己的工程文件放在同一个路径，方便后期的工程维护！

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库的使用

阅读libjpeg.txt相关信息，了解并学习JPEG图片的解码与编码过程

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解码步骤

为了可以把一张jpg图片显示在LCD上，所以需要把jpg图片进行解压，解压之后就可以得到图片内部的像素点的颜色分量，就可以把像素点的颜色分量向LCD的像素点写入。就需要掌握jpg图片的解压流程（背下来）。借助习题来更好的理解解压流程：

习题：设计程序实现在LCD上的任意位置显示一张任意大小的jpg图片，注意不要越界。

[1]：创建解码对象，并且对解码对象进行初始化，另外需要创建错误处理对象，并和解码对象进行关联

  • 解码对象一般命名为 cinfo，且解码对象是一个结构体变量
  • 调用“jpeg_create_decompress(&cinfo)"完成对解码对象的初始化

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代码展示：

/*[1]：创建解码对象，并且对解码对象进行初始化，另外需要创建错误处理对象，并和解码对象进行关联*///创建解码对象，其是一个结构体变量 struct jpeg_decompress_struct cinfo;//创建错误处理对象struct jpeg_error_mgr jerr;//将错误处理对象与解码对象相关联cinfo.err = jpeg_std_error(&jerr);

[2]：打开待解码的jpg图片，使用fopen的时候需要添加选项”b”，以二进制方式打开文件！

  • 需要把打开的文件的文件指针和解码对象进行绑定

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代码展示：

/*[2]：打开待解码的jpg图片，使用fopen的时候需要添加选项”b”，以二进制方式打开文件！*/FILE * infile;			    //接收打开文件的文件指针unsigned char * buffer;		//输出行缓冲区int row_stride;			    //buffer一行的像素点数量，即图片的宽度// 以二进制方式打开图片，并进行错误处理if ((infile = fopen(filename, "rb")) == NULL) {fprintf(stderr, "can't open %s\n", filename); return 0;}//把打开的文件的文件指针和解码对象进行绑定jpeg_stdio_src(&cinfo, infile);

[3]：读取待解码图片的文件头，并把图像信息和解码对象进行关联，通过解码对象对jpg图片进行解码

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代码展示：

/*[3]：读取待解码图片的文件头，并把图像信息和解码对象进行关联，通过解码对象对jpg图片进行解码*/(void) jpeg_read_header(&cinfo, TRUE);

[4]：可以选择设置解码参数，如果打算以默认参数对jpg图片进行解码，则可以省略该步骤！

  • 使用默认参数的情况，即对jpg图片的操作不涉及缩放图片大小等操作

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代码展示：

/*[4]：可以选择设置解码参数，如果打算以默认参数对jpg图片进行解码，则可以省略该步骤！*//* 在该习题要求中，并不涉及图片缩放等问题，所以我们可以省略该步骤* jpeg_read_header(), */

[5]：开始对jpg图片进行解码，调用函数之后开始解码，可以得到图像宽、图像高等信息！

  • 图像宽： output_width
  • 图像宽： output_height
  • 图像色深：output_components

​ 注意：此处的色深数据是以“字节”为单位存储的

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代码展示：

/*[5]：开始对jpg图片进行解码，调用函数之后开始解码，可以得到图像宽、图像高等信息！*///我们只需要调用该函数，将图像信息放入解码对象中，无需注意其的返回值(void) jpeg_start_decompress(&cinfo);

[6]：开始设计一个循环，在循环中每次读取1行的图像数据，并写入到LCD中

  • 注意：转换算法需要用户自己依照要求设计。

  • 该题目需要任意位置显示，所以在“写入”时需要考虑图片的初始位置

  • 由于该题目的图片大小也是未知的，所以在程序中必须调用解码对象中的图片信息，而不能将条件”写死“

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  • (void) jpeg_read_scanlines(&cinfo, &buffer, 1) 函数返回的是实际读取的行的数量

  • cinfo.output_scanline 该变量记录的是扫描行的数量，初始值为0，调用一次"jpeg_read_scanlines()"函数，数值加1

  • JPEG存储的方式与BMP不同，JPEG的存储方式是大端存储。即 像素点的颜色顺序位 RGB； 存储的图像行数据 是从上到下

  • 申请缓冲区大小时，不应该申请超过图像一行数据大小的空间

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代码展示：

*[6]：开始设计一个循环，在循环中每次读取1行的图像数据，并写入到LCD中*///计算图像一行的大小row_stride = cinfo.output_width * cinfo.output_components;  //为自定义缓冲区申请堆内存，注意申请的内存空间大小应为图像一行的大小buffer = calloc(1,row_stride);//定义一个int类型变量，用于存放颜色分量数据int data = 0;/*定义一个循环，用于循环写入一行的图像数据；使用解码对象当前扫描行数与图像的高比较结果作为循环条件，当两者相等，即图像数据写入完后退出循环*/while (cinfo.output_scanline < cinfo.output_height)  {/*调用jpeg_read_scanlines函数，读取解码对象中的图像一行数据，并存放进自定义缓冲区中且cinfo.output_scanline会随着调用该函数而增加1，保证while循环能够正常退出*/(void) jpeg_read_scanlines(&cinfo, &buffer, 1); //从上到下，从左到右  RGB RGB RGB RGB //将缓冲区中存储的数据逐一写入LCD的内存映射空间中for (int i = 0; i < cinfo.output_width; ++i)  //012 345{/*由于图片没有透明度，所以一个像素点大小为3byte，而data为int类型变量，所以需要借助"|=" 使得颜色分量顺序存储正确；又因为JEPG存储颜色分量顺序为RGB，所以进行下面算法*/data |= buffer[3*i]<<16;	//Rdata |= buffer[3*i+1]<<8;	//Gdata |= buffer[3*i+2];  	//B /*把像素点写入到LCD的指定位置。其中800*start_y + start_x控制的是用户自定义的图片显示初始位置；800*(cinfo.output_scanline-1)控制的是写入图像数据的行数切换；+ i控制的是写入图像数据的列数切换*/lcd_mp[800*start_y + start_x + 800*(cinfo.output_scanline-1) + i] = data;//最后需将data内部清零，避免对下一次循环的颜色分量写入造成影响data = 0;}}

[7]：在所有的图像数据都已经解码完成后，则调用函数完成解码即可，然后释放相关资源！（不要遗漏打开的图像文件-----fclose(infile) ）

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代码展示：

/*[7]：在所有的图像数据都已经解码完成后，则调用函数完成解码即可，然后释放相关资源！（不要遗漏打开的图像文件）*///解码完成(void) jpeg_finish_decompress(&cinfo);//释放解码对象jpeg_destroy_decompress(&cinfo);//关闭打开的图像文件fclose(infile);return 1;

[8]: 将所有头文件和库文件与main.c 一同完成编译

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错误情况分析：

  1. image

  2. image

代码完整展示

/*******************************************************************
*
*	file name:	main.c
*	author	 :  790557054@qq.com
*	date	 :  2024/05/13
*	function :  该案例是掌握JPEG的解码过程
* 	note	 :  None
*
*	CopyRight (c)  2023-2024   790557054@qq.com   All Right Reseverd 
*
* *****************************************************************/#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <sys/types.h>
#include <sys/stat.h>
#include <fcntl.h>
#include <unistd.h>
#include <sys/mman.h>#include "jpeglib.h"/********************************************************************
*
*	name	 :	read_JPEG_file
*	function :  实现
*	argument :  完成libjpeg库的移植，实现在LCD上的任意位置显示一张任意大小的jpg图片，并且对可能越界的情况做错误处理。
*				@filename  :需要解码的jpg图片@start_x   :图片显示初始位置的横坐标@start_y   :图片显示初始位置的纵坐标@lcd_mp    :LCD屏内存映射空间的地址
*				
*	retval	 :  调用成功返回1，调用失败返回0
*	author	 :  790557054@qq.com
*	date	 :  2024/05/13
* 	note	 :  学习JPEG的解码过程，以及JPEG存储颜色分量的方式
* 	
* *****************************************************************/
int read_JPEG_file (char * filename,int start_x,int start_y,int * lcd_mp)
{
/*[1]：创建解码对象，并且对解码对象进行初始化，另外需要创建错误处理对象，并和解码对象进行关联*///创建解码对象，其是一个结构体变量 struct jpeg_decompress_struct cinfo;//创建错误处理对象struct jpeg_error_mgr jerr;//将错误处理对象与解码对象相关联cinfo.err = jpeg_std_error(&jerr);//对解码对象进行初始化jpeg_create_decompress(&cinfo);/*[2]：打开待解码的jpg图片，使用fopen的时候需要添加选项”b”，以二进制方式打开文件！*/FILE * infile;			    //接收打开文件的文件指针unsigned char * buffer;		//输出行缓冲区int row_stride;			    //buffer一行的像素点数量，即图片的宽度// 以二进制方式打开图片，并进行错误处理if ((infile = fopen(filename, "rb")) == NULL) {fprintf(stderr, "can't open %s\n", filename); return 0;}//把打开的文件的文件指针和解码对象进行绑定jpeg_stdio_src(&cinfo, infile);/*[3]：读取待解码图片的文件头，并把图像信息和解码对象进行关联，通过解码对象对jpg图片进行解码*/(void) jpeg_read_header(&cinfo, TRUE);/*[4]：可以选择设置解码参数，如果打算以默认参数对jpg图片进行解码，则可以省略该步骤！*//* 在该习题要求中，并不涉及图片缩放等问题，所以我们可以省略该步骤* jpeg_read_header(), *//*[5]：开始对jpg图片进行解码，调用函数之后开始解码，可以得到图像宽、图像高等信息！*///我们只需要调用该函数，将图像信息放入解码对象中，无需注意其的返回值(void) jpeg_start_decompress(&cinfo);/*[6]：开始设计一个循环，在循环中每次读取1行的图像数据，并写入到LCD中*///计算图像一行的大小row_stride = cinfo.output_width * cinfo.output_components;  //为自定义缓冲区申请堆内存，注意申请的内存空间大小应为图像一行的大小buffer = calloc(1,row_stride);//定义一个int类型变量，用于存放颜色分量数据int data = 0;/*定义一个循环，用于循环写入一行的图像数据；使用解码对象当前扫描行数与图像的高比较结果作为循环条件，当两者相等，即图像数据写入完后退出循环*/while (cinfo.output_scanline < cinfo.output_height)  {/*调用jpeg_read_scanlines函数，读取解码对象中的图像一行数据，并存放进自定义缓冲区中且cinfo.output_scanline会随着调用该函数而增加1，保证while循环能够正常退出*/(void) jpeg_read_scanlines(&cinfo, &buffer, 1); //从上到下，从左到右  RGB RGB RGB RGB //将缓冲区中存储的数据逐一写入LCD的内存映射空间中for (int i = 0; i < cinfo.output_width; ++i)  //012 345{/*由于图片没有透明度，所以一个像素点大小为3byte，而data为int类型变量，所以需要借助"|=" 使得颜色分量顺序存储正确；又因为JEPG存储颜色分量顺序为RGB，所以进行下面算法*/data |= buffer[3*i]<<16;	//Rdata |= buffer[3*i+1]<<8;	//Gdata |= buffer[3*i+2];  	//B /*把像素点写入到LCD的指定位置。其中800*start_y + start_x控制的是用户自定义的图片显示初始位置；800*(cinfo.output_scanline-1)控制的是写入图像数据的行数切换；+ i控制的是写入图像数据的列数切换*/lcd_mp[800*start_y + start_x + 800*(cinfo.output_scanline-1) + i] = data;//最后需将data内部清零，避免对下一次循环的颜色分量写入造成影响data = 0;}}/*[7]：在所有的图像数据都已经解码完成后，则调用函数完成解码即可，然后释放相关资源！（不要遗漏打开的图像文件）*///解码完成(void) jpeg_finish_decompress(&cinfo);//释放解码对象jpeg_destroy_decompress(&cinfo);//关闭打开的图像文件fclose(infile);return 1;
}int main(int argc, char const *argv[])
{//1.打开LCD   open  int lcd_fd = open("/dev/fb0",O_RDWR);//2.对LCD进行内存映射  mmapint *lcd_mp = (int *)mmap(NULL,800*480*4,PROT_READ|PROT_WRITE,MAP_SHARED,lcd_fd,0);//3.读取图片初始显示位置int start_x = 0, start_y = 0;printf("Please input start_x :\n");scanf("%d", &start_x);printf("Please input start_y :\n");scanf("%d", &start_y);//3.显示一张jpgread_JPEG_file (argv[1],start_x,start_y,lcd_mp);return 0;
}

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