Создание изображения на stm32 с 16 битными градациями серого

@DmitryDDDD · Регистрация: 12.11.2018

Author24 — интернет-сервис помощи студентам

Необходимо средствами stm32f746 обработать массив данных, снятый с датчиков, преобразовав его в изображение.
Размер массва MxN примерно 64000 пикселей, это усредненное значение, которое будет задаваться. Т.е. по сути после извлечения данных с детекторов в ОЗУ мк будет находиться массив размером MxN из 16 битных чисел.
Из форматов изображений, работающих с 16 bit grayscale я нашел только PNG и TIFF. Там еще есть что-то про BMP и RAW. В целом не особо критично какой будет формат, но ввиду того, что потом этот файл будет обрабатывать ПО на ПК, то желателен TIFF. Ну либо получить PNG, потом его преобразовать в TIFF, главное сохранить глубину цвета серого 16 бит.
Полученный файл надо передать клиенту (браузер пк), мк - http сервер. Там его скачать.
Я уже переискал, по-моему, все возможные варианты как это можно сделать. Тут изначально выбор где осуществлять конвертацию массива в файл: на строне мк или в браузере. По-хорошему делать это лучше в браузере, ввиду большого объема информации и ее обработки, но ничего толкового я не нашел для этого в javascript (страница написана на html и js, передача осуществляется при помощи AJAX по GET запросам). В основном там идут библиотеки для работы с уже созданными файлами, их обработки (pngjs, camvas-to-tiff, webgl). В общем средства для создания PNG или TIFF на js я не нашел.
Поэтому начал искат возможность сделать это на мк. Тут вообще идея была изначально создать структуру этих форматов (PNG или TIFF) и дальше просто заполнять ее данными, но с их структурой я так и не разобрался. Поэтому так же начал искать библиотеки (libpng, libtiff, raw2tiff). Вот первые две очень интересные, документацию на них я нашел, а примеров использования практически нет. Ну и еще есть предположение, что это будет занимать достаточно большой объем ОЗУ, и просто не поместится в памяти мк. Там ОЗУ 320 КБ, но есть FreeRTOS и LWIP, которые занимают больше половины от этого.
Поэтому возникли вопросы, может кто подскажет как решить данную задачу при помощи этих библиотек, ну либо каким другим способом? Буду рад любой идее, потому что уже перегуглил все по этой теме

murderer · 01.07.2021, 19:49

Создавай bmp в контроллере - это не сложно. Для проверки накидал генерацию 16-битного grayscale bmp под windows на Delphi:

Кликните здесь для просмотра всего текста

Delphi

uses
  Windows;
 
var
  bmp: packed record
       fh:   BITMAPFILEHEADER;
       ih:   BITMAPV5HEADER;
       data: array[0..65535] of word;
       end=(fh:(bfType:    $4D42;
                bfSize:    sizeof(bmp);
                bfOffBits: sizeof(BITMAPFILEHEADER)+sizeof(BITMAPV5HEADER));
            ih:(bV5Size:        sizeof(BITMAPV5HEADER);
                bV5Width:       256;
                bV5Height:      256;
                bV5Planes:      1;
                bV5BitCount:    16;
                bV5Compression: BI_BITFIELDS;
                bV5SizeImage:   256*256*2;
                bV5RedMask:     $FFFF;
                bV5GreenMask:   $FFFF;
                bV5BlueMask:    $FFFF));
  f,i: dword;
 
begin
  for i:=0 to 65535 do
    bmp.data[i]:=i;
  f:=CreateFileW('B:\1.bmp',GENERIC_WRITE,0,0,CREATE_ALWAYS,0,0);
  WriteFile(f,bmp,sizeof(bmp),i,0);
  CloseHandle(f);
end.

Затем создал html-страничку

HTML5

1	<img src=1.bmp>

Как ни странно Firefox нормально отобразил такой файл. Битмап во вложении.

@DmitryDDDD · 01.07.2021, 19:58 **[ТС]**

murderer, а есть пример как создать BMP на С в мк? Просто пока не совсем понимаю как происходит создание структуры и ее заполнение средствами мк, так чтобы потом это все можно было передать как файл

@Voland_ · 01.07.2021, 22:06

Сообщение от murderer

Для проверки накидал

о как! А я в свое время накодил генерацию bmp в дельфях самостоятельно, не подозревая что заголовки лежат в "Windows" - то есть по сути, в (почти) любом Дельфёвом проекте...
Для ТС, конечно, придется еще погуглить на предмет Си-шных эквивалентов этих структур, но это не так и сложно найти.

Сообщение от DmitryDDDD

По-хорошему делать это лучше в браузере

вот эту библиотеку смотрели?

PS: вы для начала ответьте - что вам интереснее - копать создание картинок в Си или копать создание картинок в JS? В чем вы лучше разбираетесь?

@DmitryDDDD · 02.07.2021, 05:59 **[ТС]**

Voland_, эту библиотеку не находил. В заголовке темы ошибка, там должно быть "с 16 битными градациями серого", т.е. 65536 градаций. 8 битные абсолютно, ни в каком виде, совсем никак не подходят под задачу.
Нууу, мне интереснее сделать это средствами Си на мк, в программировании мк я лучше разбираюсь чем в js, но вообще выгоднее с позиции рерсоемкости решить задачу средствами js, т.е. в браузере пк, а мк чтобы занимался только накоплением и передачей данных, грузить на него сздание изображения будет не совсем рациональной затеей, но вся проблема в том, что js не представяет особо средств для создания 16 битного изображения, ну или я не нашел, хотя я уже все перерыл

Добавлено через 3 минуты
murderer, Voland_, Хотя может и на js можно сделать по аналогии с тем, что накидал выше murderer, но я не настолько владею js, вот только начал его использовать

ValeryS · 02.07.2021, 07:05

Сообщение от DmitryDDDD

В заголовке темы ошибка, там должно быть "с 16 битными градациями серого",

исправил

murderer · 02.07.2021, 08:15

Сообщение от DmitryDDDD

после извлечения данных с детекторов в ОЗУ мк будет находиться массив размером MxN из 16 битных чисел

Тебе нужно добавить перед этим массивом две структуры - BITMAPFILEHEADER и BITMAPV5HEADER и получится bmp-файл. Чтобы порядок строк был правильным поле bV5Height должно содержать отрицательное значение высоты.

@DmitryDDDD · 02.07.2021, 08:20 **[ТС]**

murderer, кажется начинаю понимать, только вопрос: из массива данных array[0..65535]
bV5Width: 256;
bV5Height: 256;
я так понимаю потом при декодовании этого файла данные и будут разгребаться согласно этому размеру 256х256, почему тогда

Сообщение от murderer

bV5Height должно содержать отрицательное значение высоты.

?

murderer · 02.07.2021, 08:30

Если высота будет положительной то строки будут выводиться снизу-вверх, при отрицательном значении строки выводятся сверху-вниз. Во вложении два одинаковых bmp-файла, отличается только поле bV5Height. Ещё насколько я помню размер строки должен быть кратен 4 байтам (строка просто добивается нулями до нужного размера).

@DmitryDDDD · 02.07.2021, 10:32 **[ТС]**

murderer, инетерсно, тоже с этим сталкивался, когда выводил данные в canvas на html, начало координат левый верхний угол. Ну сейчас попробуем на stm32 это реализовать)

Добавлено через 1 час 59 минут
murderer, создал структуру

C

typedef struct tagBITMAPFILEHEADER
{
  unsigned long int bfType;
  unsigned long int bfSize;
  unsigned long int bfReserved1;
  unsigned long int bfReserved2;
  unsigned long int bfOffBits;
} BITMAPFILEHEADER;
struct tagBITMAPFILEHEADER BITMAPFILEHEADER_BMP;
 
typedef struct tagBITMAPV5HEADER
{
   unsigned long int  bV5Size;
   long int bV5Width;
   long int bV5Height;
   uint16_t bV5Planes;
   uint16_t bV5BitCount;
   unsigned long int bV5Compression;
   unsigned long int bV5SizeImage;
   uint16_t bV5RedMask;
   uint16_t bV5GreenMask;
   uint16_t bV5BlueMask;
} BITMAPV5HEADER;
struct tagBITMAPV5HEADER BITMAPV5HEADER_BMP;

Создаю массив 65536 значений, зополняю их, заполняю структуру

C

  uint16_t BmpArray[65536];
  for(uint16_t z = 0; z < 65536; z++)
  {
      BmpArray[z] = z;
  }
 
  BITMAPFILEHEADER_BMP.bfType = 0x4D42;
  BITMAPFILEHEADER_BMP.bfSize = sizeof(BITMAPFILEHEADER_BMP) + sizeof(BITMAPV5HEADER_BMP) + sizeof(BmpArray);
  BITMAPFILEHEADER_BMP.bfOffBits = sizeof(BITMAPFILEHEADER_BMP) + sizeof(BITMAPV5HEADER_BMP); //14 + 30
 
  BITMAPV5HEADER_BMP.bV5Size = sizeof(BITMAPV5HEADER_BMP); //30
  BITMAPV5HEADER_BMP.bV5Width = 256;
  BITMAPV5HEADER_BMP.bV5Height = 256;
  BITMAPV5HEADER_BMP.bV5Planes = 1;
  BITMAPV5HEADER_BMP.bV5BitCount = 16;
  BITMAPV5HEADER_BMP.bV5Compression = 'BI_BITFIELDS';
  BITMAPV5HEADER_BMP.bV5SizeImage = 256*256*2;
  BITMAPV5HEADER_BMP.bV5RedMask = 0xFFFF;
  BITMAPV5HEADER_BMP.bV5GreenMask = 0xFFFF;
  BITMAPV5HEADER_BMP.bV5BlueMask = 0xFFFF;

Теперь по сути мне эти две структуры поставить перед массивом данных и отправить в таком виде?

murderer · 02.07.2021, 10:55

Мне кажется структуру tagBITMAPV5HEADER нужно описывать полностью, так как по значению поля bV5Size прикладное ПО определяет версию BMP. В обрезанном виде файл может не открыться.

Добавлено через 5 минут

Код

BITMAPV5HEADER_BMP.bV5Compression = 'BI_BITFIELDS';

BI_BITFIELDS- это константа, равная 3. То есть правильно так:

C

1	BITMAPV5HEADER_BMP.bV5Compression = 3;

@DmitryDDDD · 02.07.2021, 11:06 **[ТС]**

murderer, ну я смотрю по той же самой википедии, например
https://ru.wikipedia.org/wiki/... 1%80%D0%B0
Структура
BITMAPFILEHEADER
и BITMAPINFO (BITMAPV5HEADER)
Ну да, верно ндо полностью заполнять, там в BITMAPV5HEADER больше параметров

C++ (Qt)

typedef struct {
  DWORD        bV5Size;
  LONG         bV5Width;
  LONG         bV5Height;
  WORD         bV5Planes;
  WORD         bV5BitCount;
  DWORD        bV5Compression;
  DWORD        bV5SizeImage;
  LONG         bV5XPelsPerMeter;
  LONG         bV5YPelsPerMeter;
  DWORD        bV5ClrUsed;
  DWORD        bV5ClrImportant;
  DWORD        bV5RedMask;
  DWORD        bV5GreenMask;
  DWORD        bV5BlueMask;
  DWORD        bV5AlphaMask;
  DWORD        bV5CSType;
  CIEXYZTRIPLE bV5Endpoints;
  DWORD        bV5GammaRed;
  DWORD        bV5GammaGreen;
  DWORD        bV5GammaBlue;
  DWORD        bV5Intent;
  DWORD        bV5ProfileData;
  DWORD        bV5ProfileSize;
  DWORD        bV5Reserved;
} BITMAPV5HEADER, *LPBITMAPV5HEADER, *PBITMAPV5HEADER;

Проблема возникла у мк, получается массив он обрабатывает в ОЗУ, и массив в 65536 2байтных данных не помещаются в память, это порядка 128КБ, а помяти свободно 70КБ. Если создание всех этих структур перенести на Javascipt тут все тоже самое будет, кроме синтаксиса, идеяостанется такой же, просто 2 заполненные структуры поставить перед массивом данных?

murderer · 02.07.2021, 11:28

просто 2 заполненные структуры поставить перед массивом данных?

Да.

@DmitryDDDD · 02.07.2021, 14:21 **[ТС]**

murderer, У Вас глубина цвета показытся 32, это разве не значит, что изображение RGB?

Добавлено через 1 час 26 минут
murderer, Может я ошибаюсь, но помоему у Вас изображение все-таки RGBA, про grayscale ничего не могу найти в структуре. И еще вопрос, почему BI_BITFIELDS- это константа, равная 3? Откуда берется ее значение?

murderer · 02.07.2021, 14:56

Сообщение от DmitryDDDD

У Вас глубина цвета показытся 32

Глубина цвета задаётся полем bV5BitCount. При этом маски каналов настроены так, что все каналы ссылаются на одно и тоже значение.

Сообщение от DmitryDDDD

почему BI_BITFIELDS- это константа, равная 3? Откуда берется ее значение?

Из wingdi.h.

@Voland_ · 02.07.2021, 15:02

DmitryDDDD, кстати! А я вот, что-то сильно усомнился, что есть формат BMP 16-битной глубины цветности. На сегодня 32битный цвет - это ведь 888[RGB]+канал прозрачности. И другие комбинации 565, 444, 232 - для разных видов кодирования цвета не достигают желаемой вами глубины в 16бит. Поэтому, тут впору перепроверить вообще - что и в каком виде вы собираетесь получать и как отображать.

Добавлено через 2 минуты
https://en.wikipedia.org/wiki/Grayscale

The TIFF and PNG (among other) image file formats support 16-bit greyscale natively, although browsers and many imaging programs tend to ignore the low order 8 bits of each pixel.

то есть, похоже, только эти форматы стоит брать во внимание.

@DmitryDDDD · 02.07.2021, 15:04 **[ТС]**

murderer, Voland_,

Сообщение от Voland_

А я вот, что-то сильно усомнился, что есть формат BMP 16-битной глубины цветности

Да вообще вроде есть, я знаю точно, что есть 16 битный TIFF, BMP вроде тоже.
Там вопрос будет с сжатием еще

В данном формате можно хранить только однослойные растры. На каждый пиксель в разных файлах может приходиться разное количество бит (глубина цвета). Microsoft предлагает битности 1, 2, 4, 8, 16, 24, 32, 48 и 64. В битностях 8 и ниже цвет указывается индексом из таблицы цветов (палитры), а при бо́льших — непосредственным значением. Цвет же в любом случае можно задать только в цветовой модели RGB (как при непосредственном указании в пикселе, так и в таблице цветов), но в битностях 16 и 32 можно получить Grayscale с глубиной до 16 и 32 бит, соответственно. Частичная прозрачность реализована альфа-каналом различных битностей, но при этом прозрачность без градаций можно косвенно получить RLE-кодированием.

Для меня TIFF было бы идеально, но пока не могу побраться к тому, чтобы хоть как-то создать этот формат

@Voland_ · 02.07.2021, 15:05

Еще инфа. Так выходит, что PNG и TIFF - это популярные типы файлов. Остальные (кроме фотошопного) я и не слышал. Еще иногда фотики могут сохранять кадры в формате raw, но у меня был только 10ти битная глубина каждого оттенка цвета.

@DmitryDDDD · 02.07.2021, 15:09 **[ТС]**

Voland_, Raw точно нет, там формат не стандартизирован, я вообще удивлен, что такие трудности с тем, чтобы создать изображение из массива, с библиотеками тоже мало что находится подходящего

murderer · 02.07.2021, 15:35

Сообщение от Voland_

А я вот, что-то сильно усомнился, что есть формат BMP 16-битной глубины цветности

Это не документированная фича. В MSDN пишут

When the bV5Compression member is BI_BITFIELDS, bits set in each DWORD mask must be contiguous and should not overlap the bits of another mask.

То есть каналы не должны ссылаться на одну и туже область памяти, а у нас по сути R=G=B. Однако paint без проблем открывает 16-битный grayscale. Про такую возможность я узнал из русской википедии и тоже был удивлён, что это работает.

murderer 4165 / 1817 / 216 Регистрация: 06.10.2010 Сообщений: 4,074
	02.07.2021, 11:28	13
	просто 2 заполненные структуры поставить перед массивом данных? Да. 0

@DmitryDDDD 4 / 4 / 0 Регистрация: 12.11.2018 Сообщений: 511
	02.07.2021, 15:04 [ТС]	17
	murderer, Voland_, Сообщение от Voland_ А я вот, что-то сильно усомнился, что есть формат BMP 16-битной глубины цветности Да вообще вроде есть, я знаю точно, что есть 16 битный TIFF, BMP вроде тоже. Там вопрос будет с сжатием еще В данном формате можно хранить только однослойные растры. На каждый пиксель в разных файлах может приходиться разное количество бит (глубина цвета). Microsoft предлагает битности 1, 2, 4, 8, 16, 24, 32, 48 и 64. В битностях 8 и ниже цвет указывается индексом из таблицы цветов (палитры), а при бо́льших — непосредственным значением. Цвет же в любом случае можно задать только в цветовой модели RGB (как при непосредственном указании в пикселе, так и в таблице цветов), но в битностях 16 и 32 можно получить Grayscale с глубиной до 16 и 32 бит, соответственно. Частичная прозрачность реализована альфа-каналом различных битностей, но при этом прозрачность без градаций можно косвенно получить RLE-кодированием. Для меня TIFF было бы идеально, но пока не могу побраться к тому, чтобы хоть как-то создать этот формат 0

@DmitryDDDD 4 / 4 / 0 Регистрация: 12.11.2018 Сообщений: 511
	01.07.2021, 19:58 [ТС]	3
	murderer, а есть пример как создать BMP на С в мк? Просто пока не совсем понимаю как происходит создание структуры и ее заполнение средствами мк, так чтобы потом это все можно было передать как файл 0

@Voland_ 1976 / 1275 / 130 Регистрация: 04.01.2010 Сообщений: 4,607
	01.07.2021, 22:06	4
	Сообщение от murderer Для проверки накидал о как! А я в свое время накодил генерацию bmp в дельфях самостоятельно, не подозревая что заголовки лежат в "Windows" - то есть по сути, в (почти) любом Дельфёвом проекте... Для ТС, конечно, придется еще погуглить на предмет Си-шных эквивалентов этих структур, но это не так и сложно найти. Сообщение от DmitryDDDD По-хорошему делать это лучше в браузере вот эту библиотеку смотрели? PS: вы для начала ответьте - что вам интереснее - копать создание картинок в Си или копать создание картинок в JS? В чем вы лучше разбираетесь? 0

@DmitryDDDD 4 / 4 / 0 Регистрация: 12.11.2018 Сообщений: 511
	02.07.2021, 05:59 [ТС]	5
	Voland_, эту библиотеку не находил. В заголовке темы ошибка, там должно быть "с 16 битными градациями серого", т.е. 65536 градаций. 8 битные абсолютно, ни в каком виде, совсем никак не подходят под задачу. Нууу, мне интереснее сделать это средствами Си на мк, в программировании мк я лучше разбираюсь чем в js, но вообще выгоднее с позиции рерсоемкости решить задачу средствами js, т.е. в браузере пк, а мк чтобы занимался только накоплением и передачей данных, грузить на него сздание изображения будет не совсем рациональной затеей, но вся проблема в том, что js не представяет особо средств для создания 16 битного изображения, ну или я не нашел, хотя я уже все перерыл Добавлено через 3 минуты murderer, Voland_, Хотя может и на js можно сделать по аналогии с тем, что накидал выше murderer, но я не настолько владею js, вот только начал его использовать 0

ValeryS Модератор 8909 / 6678 / 918 Регистрация: 14.02.2011 Сообщений: 23,524
	02.07.2021, 07:05	6
	Сообщение от DmitryDDDD В заголовке темы ошибка, там должно быть "с 16 битными градациями серого", исправил 1

murderer 4165 / 1817 / 216 Регистрация: 06.10.2010 Сообщений: 4,074
	02.07.2021, 08:15	7
	Сообщение от DmitryDDDD после извлечения данных с детекторов в ОЗУ мк будет находиться массив размером MxN из 16 битных чисел Тебе нужно добавить перед этим массивом две структуры - BITMAPFILEHEADER и BITMAPV5HEADER и получится bmp-файл. Чтобы порядок строк был правильным поле bV5Height должно содержать отрицательное значение высоты. 0

@DmitryDDDD 4 / 4 / 0 Регистрация: 12.11.2018 Сообщений: 511
	02.07.2021, 08:20 [ТС]	8
	murderer, кажется начинаю понимать, только вопрос: из массива данных array[0..65535] bV5Width: 256; bV5Height: 256; я так понимаю потом при декодовании этого файла данные и будут разгребаться согласно этому размеру 256х256, почему тогда Сообщение от murderer bV5Height должно содержать отрицательное значение высоты. ? 0

@DmitryDDDD 4 / 4 / 0 Регистрация: 12.11.2018 Сообщений: 511
	02.07.2021, 14:21 [ТС]	14
	murderer, У Вас глубина цвета показытся 32, это разве не значит, что изображение RGB? Добавлено через 1 час 26 минут murderer, Может я ошибаюсь, но помоему у Вас изображение все-таки RGBA, про grayscale ничего не могу найти в структуре. И еще вопрос, почему BI_BITFIELDS- это константа, равная 3? Откуда берется ее значение? 0

murderer 4165 / 1817 / 216 Регистрация: 06.10.2010 Сообщений: 4,074
	02.07.2021, 14:56	15
	Сообщение от DmitryDDDD У Вас глубина цвета показытся 32 Глубина цвета задаётся полем bV5BitCount. При этом маски каналов настроены так, что все каналы ссылаются на одно и тоже значение. Сообщение от DmitryDDDD почему BI_BITFIELDS- это константа, равная 3? Откуда берется ее значение? Из wingdi.h. 0

@Voland_ 1976 / 1275 / 130 Регистрация: 04.01.2010 Сообщений: 4,607
	02.07.2021, 15:02	16
	DmitryDDDD, кстати! А я вот, что-то сильно усомнился, что есть формат BMP 16-битной глубины цветности. На сегодня 32битный цвет - это ведь 888[RGB]+канал прозрачности. И другие комбинации 565, 444, 232 - для разных видов кодирования цвета не достигают желаемой вами глубины в 16бит. Поэтому, тут впору перепроверить вообще - что и в каком виде вы собираетесь получать и как отображать. Добавлено через 2 минуты https://en.wikipedia.org/wiki/Grayscale The TIFF and PNG (among other) image file formats support 16-bit greyscale natively, although browsers and many imaging programs tend to ignore the low order 8 bits of each pixel. то есть, похоже, только эти форматы стоит брать во внимание. 0

@Voland_ 1976 / 1275 / 130 Регистрация: 04.01.2010 Сообщений: 4,607
	02.07.2021, 15:05	18
	Еще инфа. Так выходит, что PNG и TIFF - это популярные типы файлов. Остальные (кроме фотошопного) я и не слышал. Еще иногда фотики могут сохранять кадры в формате raw, но у меня был только 10ти битная глубина каждого оттенка цвета. 0

@DmitryDDDD 4 / 4 / 0 Регистрация: 12.11.2018 Сообщений: 511
	02.07.2021, 15:09 [ТС]	19
	Voland_, Raw точно нет, там формат не стандартизирован, я вообще удивлен, что такие трудности с тем, чтобы создать изображение из массива, с библиотеками тоже мало что находится подходящего 0

murderer 4165 / 1817 / 216 Регистрация: 06.10.2010 Сообщений: 4,074
	02.07.2021, 15:35	20
	Сообщение от Voland_ А я вот, что-то сильно усомнился, что есть формат BMP 16-битной глубины цветности Это не документированная фича. В MSDN пишут When the bV5Compression member is BI_BITFIELDS, bits set in each DWORD mask must be contiguous and should not overlap the bits of another mask. То есть каналы не должны ссылаться на одну и туже область памяти, а у нас по сути R=G=B. Однако paint без проблем открывает 16-битный grayscale. Про такую возможность я узнал из русской википедии и тоже был удивлён, что это работает. 0