从图像文件中提取感兴趣的区域而无需读取整个图像

Question

从图像文件中提取感兴趣的区域而无需读取整个图像

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我正在寻找一种库（任何语言都可以），它能够在不必读取整个图像文件的情况下，读取图像文件的一个区域。我已经发现了一些选项，例如vips，它确实不会将整个图像保存在内存中，但似乎仍然需要最初完全读取它。我知道对于压缩格式如jpg，这可能不可行，但理论上来说，bmp或tiff应该允许进行这种类型的读取。

- andrei

你需要更加具体。大多数图像格式都是压缩的，否则图像会很大，存储它们会浪费空间。你可以始终编写自定义文件映射读取到特定位置，但这可能不比至少一次读取大部分图像更快或更节省内存。 - Adi Shavit

如果您已经知道坐标，那么您可能也知道需要的文件名，因此您可以提前将它们缓存到本地机器上，以便带宽不成问题。 - Mark Setchell

你放弃这个问题了吗？你似乎没有对任何人的答案进行评论，或者感谢他们或澄清很多事情。 - Mark Setchell

libvips可以满足你的需求，我认为。我已经添加了一些时间的答案。 - jcupitt

实际上，您无法读取常规TIFF图像的任意部分，即使它们在内部被组织为一组条带。两个主要问题是：1）条带可以是任何大小，甚至比图像本身还大，因此缓存非常困难；2）通过条带进行随机访问将对类似90度旋转的操作产生灾难性的性能影响——为了写入一个输出条带，您需要读取每个输入条带！要旋转整个文件，您需要多次读取它。 - jcupitt

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5个回答

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ITK可以使用一些格式进行操作。有一种方法CanStreamRead，对于支持流式传输的格式，如MetaImageIO，它返回true。一个例子可以在这里找到。您可以在ITK的论坛上提出更详细的问题。

- Dženan

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如果您对文件格式有控制权，我建议使用平铺的TIFF文件。这些文件通常用于数字病理学全幻灯片图像，大小平均为100kx30k像素左右。 LibTiff使得读取与所选ROI对应的平铺变得容易。平铺可以进行压缩而不会降低读取小区域的效率（无需解码整个扫描线）。

- Cris Luengo

使用libtiff提取瓦片已经进行了测试，似乎按预期工作（即在低带宽连接上从大型tiff中提取瓦片具有良好的性能）。我仍然在研究其他解决方案，但这绝对解决了问题 :) - andrei

@andrei，确实，这正是平铺的TIFF格式的设计目的！ - Cris Luengo

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BMP格式（未压缩）足够简单，您可以自己编写函数。

TIFF格式稍微有点难度，因为有很多子格式。但是TIFF库（TIFFlib）支持“瓦片导向”I/O模式。http://www.libtiff.org/libtiff.html#Tiles

- user1196549

那是一个过时的LibTiff网站。请使用http://www.simplesystems.org/libtiff/代替。 - Cris Luengo

0

我不知道有这样的库解决方案。
低级别的文件读取访问是格式特定的，尤其是文件映射是操作系统特定的。

如果您可以访问原始字节，则假设您知道宽度、高度、深度和通道数等，则计算文件偏移量很容易，因此只需自己编写代码即可。

如果您正在通过网络传输提取的数据，则在将其发送到网络之前，如果提取的ROI相对较大，则可以考虑在内存中压缩它。

- Adi Shavit

网页内容由stack overflow 提供, 点击上面的

可以查看英文原文，
原文链接

- jcupitt · Accepted Answer

libvips会尽可能地只读取需要的部分。例如，如果你从一个大的PNG文件中裁剪出左上角的100x100像素，它会很快：

$ time vips crop wtc.png x.jpg 0 0 100 100
real    0m0.063s
user    0m0.041s
sys 0m0.023s

（这四个数字分别代表从wtc.png中裁剪出的区域的左侧、顶部、宽度和高度，并将其写入x.jpg）

但是，从底部附近裁剪出一个100x100像素的区域会比较慢，因为它必须先读取和解压缩像素，才能到达文件中所需获取的像素点。

$ time vips crop wtc.png x.jpg 0 9000 100 100
real    0m3.063s
user    0m2.884s
sys 0m0.181s

JPG和条带式TIFF的工作方式相同，尽管它们是更快的格式，但这不太明显。

一些格式支持真正的随机访问读取。例如，平铺式TIFF在所有地方都很快，因为libvips可以使用libtiff仅读取所需的瓦片。

$ vips copy wtc.png wtc.tif[tile]
$ time vips crop wtc.tif x.jpg 0 0 100 100
real    0m0.033s
user    0m0.013s
sys 0m0.021s
$ time vips crop wtc.tif x.jpg 0 9000 100 100
real    0m0.037s
user    0m0.021s
sys 0m0.017s

OpenSlide、vips、平铺式的OpenEXR、FITS、二进制PPM/PGM/PBM、HDR、RAW、Analyze、Matlab，以及可能还有其他一些工具都支持这种真正的随机访问方式。

如果您对此更加感兴趣，API文档中有一章节描述了libvips如何打开一个文件。

http://libvips.github.io/libvips/API/current/How-it-opens-files.md.html

这是使用pyvips在Python中进行裁剪和保存：

import pyvips

image = pyvips.Image.new_from_file(input_filename, access='sequential')
tile = image.crop(left, top, width, height)
tile.write_to_file(output_filename)

access=是一个标志，提示libvips可以流式传输该图像，以防底层文件格式不支持随机访问。对于支持随机访问的格式（如平铺式TIFF），您不需要这个标志。

您不需要写入文件。例如，以下代码将创建一个包含以JPG编码的文件的缓冲区对象：

buffer = tile.write_to_buffer('.jpg', Q=85)

或者这将直接写入 stdout：

target = pyvips.Target.new_from_descriptor(0)
tile.write_to_target('.jpg', Q=85)

Q=85 是设置JPG Q因子的可选参数。你可以设置任何文件保存选项。