庫的移植和使用---例子：JPEG的解碼和編碼

来源:https://www.cnblogs.com/fly-home/p/18190179
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目錄開源庫移植步驟[1]：下載庫的源碼包[2]：解壓，且閱讀“README（自述文件）",瞭解對應庫的使用規則[3]：打開源碼中的install.txt的文本，學習庫的移植和安裝步驟[4]：把下載好的源碼包jpegsrc.v9f.tar.gz發送到linux系統的家目錄下進行解壓[5] ：“配置” ...


目錄

開源庫移植步驟

註：以下操作均以 JPEG圖片操作 為例

[1]：下載庫的源碼包

  • 從對應庫的官網下載庫的源碼包，可直接搜索”lib關鍵字“，如”libJPEG“

  • 下載時，最好選擇全英文網站進行下載，優先選擇代碼溝通網站【github、sourceforge、git】，一般可以選擇以”.org“結尾的網址(xxx.sourceforge.org)

  • 根據不同的系統平臺，選擇不同的壓縮形式的源碼包

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

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網址為：JPEG庫源碼包下載

[2]：解壓，且閱讀“README（自述文件）",瞭解對應庫的使用規則

  • 此時是為了閱讀“README”，所以可以直接在 Windows下直接解壓源碼包

  • 閱讀順序一般為：

    1. install.txt: 學習庫的移植和安裝步驟
    2. libjpeg.txt: 學習庫的使用方法和步驟
    3. example.c: 在瞭解庫的基本使用方法後，可以依照給出的庫使用例子，進行模仿使用該庫

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[3]：打開源碼中的install.txt的文本，學習庫的移植和安裝步驟

  • 經過閱讀文本可知：（重要且背誦）

    移植libjpeg的步驟分為三步：配置(./configure) + 編譯(make) + 安裝(make install)。
    image

[4]：把下載好的源碼包jpegsrc.v9f.tar.gz發送到linux系統的家目錄下進行解壓

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  • 註意不可以在共用文件夾進行解壓，因為共用文件夾依然屬於Windows平臺環境

[5] ：“配置” (./configure)

切換到解壓後的jpeg-9f的文件夾內，進行“配置”操作，且依照實際需要修改configure的參數（數據存放路徑 + 指定平臺）

  • 若是直接使用 ./configure ，系統會按照預設參數進行配置，不一定符合我們實際所需，所以需要使用指令對configure的參數進行修改
  • 預設參數指的是：編輯器使用---gcc 、 數據存放路徑---/usr/local 等
  • 可以使用 "./configure --help" 查看所有可改的選項
  • 我們一般需要修改 數據存放路徑 和 指定目標平臺 兩個參數。代碼如下：

修改路徑： --prefix = [絕對路徑]

指定目標平臺：--host = arm-linux (不用加gcc，因為此時修改的是平臺；且一般修改平臺後，編輯器也會隨之修改)

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  • 配置成功後，會得到一個“Makefile”腳本文件，為下一步“編譯”做準備

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[6]： “編譯” （make）

配置成功之後，會得到一個makefile腳本文件，此時可以完成移植的第二步：*編譯*，在命令行輸入指令：make ，該指令會自動執行makefile

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  • “編譯”過程中不可以有錯誤（出現error），如果出錯，則需要重新進行“配置”

  • 如果出現下圖情況，是因為沒有安裝“make”工具所導致的，只需安裝一下解決

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[7]：“安裝” （make install）

**編譯通過之後，則可以完成libjpeg庫的*安裝*，此時在命令行輸入指令: make install **

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  • “安裝”過程中也不可以有錯誤（出現error），如果出錯，則需要重新進行“配置”
  • "安裝"生成的文件會被放置到"配置"過程中指定的路徑下

即 頭文件----> [指定路徑]/include

​ 庫文件----> [指定路徑]/lib

[8]：安裝完成後,拷貝用戶指定的安裝路徑中生成的libjpeg庫的頭文件和庫文件，方便後續設計程式使用

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[9]：把include文件夾和lib文件夾與自己的工程文件放在同一個路徑，方便後期的工程維護！

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庫的使用

閱讀libjpeg.txt相關信息，瞭解並學習JPEG圖片的解碼與編碼過程

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解碼步驟

為了可以把一張jpg圖片顯示在LCD上，所以需要把jpg圖片進行解壓，解壓之後就可以得到圖片內部的像素點的顏色分量，就可以把像素點的顏色分量向LCD的像素點寫入。就需要掌握jpg圖片的解壓流程（背下來）。藉助習題來更好的理解解壓流程：

習題：設計程式實現在LCD上的任意位置顯示一張任意大小的jpg圖片，註意不要越界。

[1]：創建解碼對象，並且對解碼對象進行初始化，另外需要創建錯誤處理對象，並和解碼對象進行關聯

  • 解碼對象一般命名為 cinfo，且解碼對象是一個結構體變數
  • 調用“jpeg_create_decompress(&cinfo)"完成對解碼對象的初始化

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代碼展示：

/*[1]：創建解碼對象，並且對解碼對象進行初始化，另外需要創建錯誤處理對象，並和解碼對象進行關聯*/

    //創建解碼對象，其是一個結構體變數 
    struct jpeg_decompress_struct cinfo;
    //創建錯誤處理對象
    struct jpeg_error_mgr jerr;

    //將錯誤處理對象與解碼對象相關聯
    cinfo.err = jpeg_std_error(&jerr);

[2]：打開待解碼的jpg圖片，使用fopen的時候需要添加選項”b”，以二進位方式打開文件！

  • 需要把打開的文件的文件指針和解碼對象進行綁定

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代碼展示：

/*[2]：打開待解碼的jpg圖片，使用fopen的時候需要添加選項”b”，以二進位方式打開文件！*/

    FILE * infile;			    //接收打開文件的文件指針
    unsigned char * buffer;		//輸出行緩衝區
    int row_stride;			    //buffer一行的像素點數量，即圖片的寬度
    
    // 以二進位方式打開圖片，併進行錯誤處理
    if ((infile = fopen(filename, "rb")) == NULL) 
    {
        fprintf(stderr, "can't open %s\n", filename); 
        return 0;
    }

    //把打開的文件的文件指針和解碼對象進行綁定
    jpeg_stdio_src(&cinfo, infile);

[3]：讀取待解碼圖片的文件頭，並把圖像信息和解碼對象進行關聯，通過解碼對象對jpg圖片進行解碼

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代碼展示：

/*[3]：讀取待解碼圖片的文件頭，並把圖像信息和解碼對象進行關聯，通過解碼對象對jpg圖片進行解碼*/

    (void) jpeg_read_header(&cinfo, TRUE);

[4]：可以選擇設置解碼參數，如果打算以預設參數對jpg圖片進行解碼，則可以省略該步驟！

  • 使用預設參數的情況，即對jpg圖片的操作不涉及縮放圖片大小等操作

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代碼展示：

/*[4]：可以選擇設置解碼參數，如果打算以預設參數對jpg圖片進行解碼，則可以省略該步驟！*/

    /* 在該習題要求中，並不涉及圖片縮放等問題，所以我們可以省略該步驟
   * jpeg_read_header(), 
   */

[5]：開始對jpg圖片進行解碼，調用函數之後開始解碼，可以得到圖像寬、圖像高等信息！

  • 圖像寬： output_width
  • 圖像寬： output_height
  • 圖像色深：output_components

​ 註意：此處的色深數據是以“位元組”為單位存儲的

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代碼展示：

/*[5]：開始對jpg圖片進行解碼，調用函數之後開始解碼，可以得到圖像寬、圖像高等信息！*/
    //我們只需要調用該函數，將圖像信息放入解碼對象中，無需註意其的返回值
    (void) jpeg_start_decompress(&cinfo);

[6]：開始設計一個迴圈，在迴圈中每次讀取1行的圖像數據，並寫入到LCD中

  • 註意：轉換演算法需要用戶自己依照要求設計。

  • 該題目需要任意位置顯示，所以在“寫入”時需要考慮圖片的初始位置

  • 由於該題目的圖片大小也是未知的，所以在程式中必須調用解碼對象中的圖片信息，而不能將條件”寫死“

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  • (void) jpeg_read_scanlines(&cinfo, &buffer, 1) 函數返回的是實際讀取的行的數量

  • cinfo.output_scanline 該變數記錄的是掃描行的數量，初始值為0，調用一次"jpeg_read_scanlines()"函數，數值加1

  • JPEG存儲的方式與BMP不同，JPEG的存儲方式是大端存儲。即 像素點的顏色順序位 RGB； 存儲的圖像行數據 是從上到下

  • 申請緩衝區大小時，不應該申請超過圖像一行數據大小的空間

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代碼展示：

*[6]：開始設計一個迴圈，在迴圈中每次讀取1行的圖像數據，並寫入到LCD中*/
    //計算圖像一行的大小
    row_stride = cinfo.output_width * cinfo.output_components;  
    //為自定義緩衝區申請堆記憶體，註意申請的記憶體空間大小應為圖像一行的大小
    buffer = calloc(1,row_stride);

    //定義一個int類型變數，用於存放顏色分量數據
    int data = 0;
    /*定義一個迴圈，用於迴圈寫入一行的圖像數據；
    使用解碼對象當前掃描行數與圖像的高比較結果作為迴圈條件，當兩者相等，即圖像數據寫入完後退出迴圈*/
    while (cinfo.output_scanline < cinfo.output_height)  
    {
        /*調用jpeg_read_scanlines函數，讀取解碼對象中的圖像一行數據，並存放進自定義緩衝區中
        且cinfo.output_scanline會隨著調用該函數而增加1，保證while迴圈能夠正常退出*/
        (void) jpeg_read_scanlines(&cinfo, &buffer, 1); //從上到下，從左到右  RGB RGB RGB RGB 

        //將緩衝區中存儲的數據逐一寫入LCD的記憶體映射空間中
        for (int i = 0; i < cinfo.output_width; ++i)  //012 345
        {
            /*由於圖片沒有透明度，所以一個像素點大小為3byte，而data為int類型變數，所以需要
            藉助"|=" 使得顏色分量順序存儲正確；又因為JEPG存儲顏色分量順序為RGB，所以進行下麵演算法*/
            data |= buffer[3*i]<<16;	//R
            data |= buffer[3*i+1]<<8;	//G
            data |= buffer[3*i+2];  	//B 

            /*把像素點寫入到LCD的指定位置。其中800*start_y + start_x控制的是用戶自定義的圖片顯示初始位置；
            800*(cinfo.output_scanline-1)控制的是寫入圖像數據的行數切換；+ i控制的是寫入圖像數據的列數切換*/
            lcd_mp[800*start_y + start_x + 800*(cinfo.output_scanline-1) + i] = data;

            //最後需將data內部清零，避免對下一次迴圈的顏色分量寫入造成影響
            data = 0;
        }
    
    }

[7]：在所有的圖像數據都已經解碼完成後，則調用函數完成解碼即可，然後釋放相關資源！（不要遺漏打開的圖像文件-----fclose(infile) ）

image

image

代碼展示：

/*[7]：在所有的圖像數據都已經解碼完成後，則調用函數完成解碼即可，然後釋放相關資源！（不要遺漏打開的圖像文件）*/

    //解碼完成
    (void) jpeg_finish_decompress(&cinfo);
    //釋放解碼對象
    jpeg_destroy_decompress(&cinfo);
    //關閉打開的圖像文件
    fclose(infile);


    return 1;

[8]: 將所有頭文件和庫文件與main.c 一同完成編譯

image

錯誤情況分析：

  1. image

  2. image

代碼完整展示

/*******************************************************************
*
*	file name:	main.c
*	author	 :  [email protected]
*	date	 :  2024/05/13
*	function :  該案例是掌握JPEG的解碼過程
* 	note	 :  None
*
*	CopyRight (c)  2023-2024   [email protected]   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 :  實現
*	argument :  完成libjpeg庫的移植，實現在LCD上的任意位置
                顯示一張任意大小的jpg圖片，並且對可能越界的情況做錯誤處理。
*				@filename  :需要解碼的jpg圖片
                @start_x   :圖片顯示初始位置的橫坐標
                @start_y   :圖片顯示初始位置的縱坐標
                @lcd_mp    :LCD屏記憶體映射空間的地址
*				
*	retval	 :  調用成功返回1，調用失敗返回0
*	author	 :  [email protected]
*	date	 :  2024/05/13
* 	note	 :  學習JPEG的解碼過程，以及JPEG存儲顏色分量的方式
* 	
* *****************************************************************/
int read_JPEG_file (char * filename,int start_x,int start_y,int * lcd_mp)
{
/*[1]：創建解碼對象，並且對解碼對象進行初始化，另外需要創建錯誤處理對象，並和解碼對象進行關聯*/

    //創建解碼對象，其是一個結構體變數 
    struct jpeg_decompress_struct cinfo;
    //創建錯誤處理對象
    struct jpeg_error_mgr jerr;

    //將錯誤處理對象與解碼對象相關聯
    cinfo.err = jpeg_std_error(&jerr);

    //對解碼對象進行初始化
    jpeg_create_decompress(&cinfo);

/*[2]：打開待解碼的jpg圖片，使用fopen的時候需要添加選項”b”，以二進位方式打開文件！*/

    FILE * infile;			    //接收打開文件的文件指針
    unsigned char * buffer;		//輸出行緩衝區
    int row_stride;			    //buffer一行的像素點數量，即圖片的寬度
    
    // 以二進位方式打開圖片，併進行錯誤處理
    if ((infile = fopen(filename, "rb")) == NULL) 
    {
        fprintf(stderr, "can't open %s\n", filename); 
        return 0;
    }

    //把打開的文件的文件指針和解碼對象進行綁定
    jpeg_stdio_src(&cinfo, infile);

/*[3]：讀取待解碼圖片的文件頭，並把圖像信息和解碼對象進行關聯，通過解碼對象對jpg圖片進行解碼*/

    (void) jpeg_read_header(&cinfo, TRUE);

/*[4]：可以選擇設置解碼參數，如果打算以預設參數對jpg圖片進行解碼，則可以省略該步驟！*/

    /* 在該習題要求中，並不涉及圖片縮放等問題，所以我們可以省略該步驟
   * jpeg_read_header(), 
   */

/*[5]：開始對jpg圖片進行解碼，調用函數之後開始解碼，可以得到圖像寬、圖像高等信息！*/
    //我們只需要調用該函數，將圖像信息放入解碼對象中，無需註意其的返回值
    (void) jpeg_start_decompress(&cinfo);


/*[6]：開始設計一個迴圈，在迴圈中每次讀取1行的圖像數據，並寫入到LCD中*/
    //計算圖像一行的大小
    row_stride = cinfo.output_width * cinfo.output_components;  
    //為自定義緩衝區申請堆記憶體，註意申請的記憶體空間大小應為圖像一行的大小
    buffer = calloc(1,row_stride);

    //定義一個int類型變數，用於存放顏色分量數據
    int data = 0;
    /*定義一個迴圈，用於迴圈寫入一行的圖像數據；
    使用解碼對象當前掃描行數與圖像的高比較結果作為迴圈條件，當兩者相等，即圖像數據寫入完後退出迴圈*/
    while (cinfo.output_scanline < cinfo.output_height)  
    {
        /*調用jpeg_read_scanlines函數，讀取解碼對象中的圖像一行數據，並存放進自定義緩衝區中
        且cinfo.output_scanline會隨著調用該函數而增加1，保證while迴圈能夠正常退出*/
        (void) jpeg_read_scanlines(&cinfo, &buffer, 1); //從上到下，從左到右  RGB RGB RGB RGB 

        //將緩衝區中存儲的數據逐一寫入LCD的記憶體映射空間中
        for (int i = 0; i < cinfo.output_width; ++i)  //012 345
        {
            /*由於圖片沒有透明度，所以一個像素點大小為3byte，而data為int類型變數，所以需要
            藉助"|=" 使得顏色分量順序存儲正確；又因為JEPG存儲顏色分量順序為RGB，所以進行下麵演算法*/
            data |= buffer[3*i]<<16;	//R
            data |= buffer[3*i+1]<<8;	//G
            data |= buffer[3*i+2];  	//B 

            /*把像素點寫入到LCD的指定位置。其中800*start_y + start_x控制的是用戶自定義的圖片顯示初始位置；
            800*(cinfo.output_scanline-1)控制的是寫入圖像數據的行數切換；+ i控制的是寫入圖像數據的列數切換*/
            lcd_mp[800*start_y + start_x + 800*(cinfo.output_scanline-1) + i] = data;

            //最後需將data內部清零，避免對下一次迴圈的顏色分量寫入造成影響
            data = 0;
        }
    
    }

/*[7]：在所有的圖像數據都已經解碼完成後，則調用函數完成解碼即可，然後釋放相關資源！（不要遺漏打開的圖像文件）*/

    //解碼完成
    (void) jpeg_finish_decompress(&cinfo);
    //釋放解碼對象
    jpeg_destroy_decompress(&cinfo);
    //關閉打開的圖像文件
    fclose(infile);


    return 1;
}


int main(int argc, char const *argv[])
{
	//1.打開LCD   open  
	int lcd_fd = open("/dev/fb0",O_RDWR);


	//2.對LCD進行記憶體映射  mmap
	int *lcd_mp = (int *)mmap(NULL,800*480*4,PROT_READ|PROT_WRITE,MAP_SHARED,lcd_fd,0);

    //3.讀取圖片初始顯示位置
    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.顯示一張jpg
	read_JPEG_file (argv[1],start_x,start_y,lcd_mp);

	return 0;
}

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