C++基于LZW和动态规划两种方法的BMP图像压缩源码+项目说明+超详细注释.zip

/**══════════════════════════════════╗ *作 者：LeeJiayi ║ * CSDN：https://blog.csdn.net/weixin_47006220?type=blog ║ *═══════════════════════════════════╣ * Copyright LeeJiayi 2022. All rights reserved. *═══════════════════════════════════╝ *----------------------------------------------------------------------*/ #include "Compression.h" /** * @brief LZW压缩过程 * @param Filepath 需要压缩的文件路径 * @param Savepath 压缩后文件存储路径 * * @return 空 */ void LeeJiayi::Compression::LzwCompress(const char* Filepath, const char* Savepath) { BitMapFileHeader bmpFileHeaderData; //BMP文件头 BitMapInfoHeader bmpInfoHeaderData; //BMP信息头 RGB colorMap[256]; //BMP颜色表（如果是24位真彩色不存在这玩意） vector<uchar> imgData; int channels = 0; FILE* inFile; errno_t err = fopen_s(&inFile, Filepath, "rb"); if (err == 0) { cout << "已加载" << Filepath << endl; cout << "开始读取图像数据" << endl; fread(&bmpFileHeaderData, sizeof(BitMapFileHeader), 1, inFile); fread(&bmpInfoHeaderData, sizeof(BitMapInfoHeader), 1, inFile); //如果是8位位图就读取颜色表 //本次任务的图片都是8位位图 if (bmpInfoHeaderData.biBitCount == 8) { fread(&colorMap, sizeof(RGB), 256, inFile); } uchar pixVal;//用于临时存储读取的像素信息 int imgSize = bmpInfoHeaderData.biHeight * bmpInfoHeaderData.biWidth * bmpInfoHeaderData.biBitCount / 8; //读取像素信息并存储在imgData中 for (int i = 0; i < imgSize; i++) { fread(&pixVal, sizeof(uchar), 1, inFile); imgData.push_back(pixVal); } //计算图像文件的大小，用于后续压缩比的计算！ float inFileSize = ftell(inFile); fclose(inFile); //定义LZW压缩类 LZWcompress lzw(imgData, imgData.size()); //LZW编码 lzw.LZW_encode(); int dataSize=0; //获取LZW编码后的数据 uchar* lzwData=lzw.get_lzw_encode(dataSize); cout << "开始进行压缩文件的写入...." << endl; FILE* fout; errno_t err = fopen_s(&fout, Savepath, "wb"); if (!err) { //写入文件头 fwrite(&bmpFileHeaderData, sizeof(bmpFileHeaderData), 1, fout); //写入信息头 fwrite(&bmpInfoHeaderData, sizeof(bmpInfoHeaderData), 1, fout); //8位位图就写入颜色表 if (bmpInfoHeaderData.biBitCount == 8) { fwrite(&colorMap, sizeof(RGB), 256, fout); } //写入压缩后的像素数据 fwrite(lzwData,dataSize,1,fout); //计算压缩后的文件大小 float FileSize = ftell(fout); fclose(fout); cout << "已完成对"<<Savepath <<"的写入！" << endl; cout << "* ---------------------------------------------------------" << endl; cout << Filepath<<"的压缩比为" << FileSize / inFileSize << endl;; cout << "* ---------------------------------------------------------" << endl; } else { cout << "无法打开将要写入的文件！请检查文件路径！！" << endl; } } else { cout << "无法打开图像文件！请检查文件路径！！" << endl; } } /** * @brief LZW解压缩过程 * @param Filepath 需要解压缩的文件路径 * @param Savepath 解压缩后文件存储路径 * * @return 空 */ void LeeJiayi::Compression::LzwDecompress(const char* Filepath, const char* Savepath) { BitMapFileHeader fileHeader; BitMapInfoHeader infoHeader; RGB colorMap[256]; FILE* inFile; errno_t err = fopen_s(&inFile, Filepath, "rb"); if (!err) { cout << "开始读取 "<<Filepath<<" 压缩文件数据" << endl; //获取 位图信息 中的图像宽度 高度 和 位深度 fread(&fileHeader, sizeof(BitMapFileHeader), 1, inFile); fread(&infoHeader, sizeof(BitMapInfoHeader), 1, inFile); if (infoHeader.biBitCount == 8) { fread(&colorMap, sizeof(RGB), 256, inFile); } uchar* lzwSizeInfo = new uchar[4]; fread(lzwSizeInfo, sizeof(uchar), 4, inFile); cout << "开始还原信息.." << endl; uint encode_size; string encodeSizeStr = ""; for (int i = 0; i < 4; i++) { encodeSizeStr += Char2Hex(lzwSizeInfo[i]); } encode_size = stoi(encodeSizeStr, nullptr, 16); uchar* lzw_encode_data = new uchar[encode_size]; fread(lzw_encode_data, sizeof(uchar), encode_size, inFile); fclose(inFile); LZWcompress* lzw = new LZWcompress(); lzw->set_encode_data(lzw_encode_data, encode_size); lzw->LZW_decode(); int dataSize = 0; uchar* data=lzw->get_lzw_decode(dataSize); FILE* fout; err = fopen_s(&fout, Savepath, "wb"); if (!err) { cout << "开始写入图像数据" << endl; fwrite(&fileHeader, sizeof(BitMapFileHeader), 1, fout); fwrite(&infoHeader, sizeof(BitMapInfoHeader), 1, fout); if (infoHeader.biBitCount == 8) { fwrite(&colorMap, sizeof(RGB), 256, fout); } fwrite(data, dataSize, 1, fout); fclose(fout); cout << "已完成对"<<Savepath<<"的写入！"<< endl; cout << "* ---------------------------------------------------------" << endl; } else { cout << "无法打开将要写入的文件！请检查文件路径！！" << endl; } } else { cout << "无法打开将要解压的文件！请检查文件路径！！" << endl; } } /** * @brief DP压缩过程 * @param Filepath 需要压缩的文件路径 * @param Savepath 压缩后文件存储路径 * * @return 空 */ void LeeJiayi::Compression::DPCompress(const char* Filepath, const char* Savepath) { BitMapFileHeader bmpFileHeaderData; //BMP文件头 BitMapInfoHeader bmpInfoHeaderData; //BMP信息头 RGB colorMap[256]; //BMP颜色表（如果是24位真彩色不存在这玩意） vector<uchar> imgData; int channels = 0; FILE* inFile; errno_t err = fopen_s(&inFile, Filepath, "rb"); if (err == 0) { cout << "开始读取"<< Filepath<<"图像数据" << endl; fread(&bmpFileHeaderData, sizeof(BitMapFileHeader), 1, inFile); fread(&bmpInfoHeaderData, sizeof(BitMapInfoHeader), 1, inFile); //如果是8位位图就读取颜色表 //本次任务的图片都是8位位图 if (bmpInfoHeaderData.biBitCount == 8) { fread(&colorMap, sizeof(RGB), 256, inFile); } uchar pixVal;//用于临时存储读取的像素信息 int imgSize = bmpInfoHeaderData.biHeight * bmpInfoHeaderData.biWidth * bmpInfoHeaderData.biBitCount / 8; //读取像素信息 for (int i = 0; i < imgSize; i++) { fread(&pixVal, sizeof(uchar), 1, inFile); imgData.push_back(pixVal); } //动态规划计算出分段信息及其所使用的位数 vector<int> segment; vector<int> segmentBit; int SegmentCount = GetSegmentation(imgData.size(), imgData, segment, segmentBit); cout << "开始进行压缩文件的写入...." << endl; //32位是描述有多少段（即SegmentCount）; //SegmentCount*11是有SegmentCount段，每段的8位用来描述段的长度，3位用来描述像素位数 int total_bits = 32 + SegmentCount * 11; for (int i = 0; i < SegmentCount; i++) { total_bits += segment[i] * segmentBit[i]; //算上所有像素有多少位 } int total_bytes = total_bits % 8 == 0 ? total_bits / 8 : total_bits / 8 + 1; //向上取整计算字节数 FILE* fout; errno_t err = fopen_s(&fout, Savepath, "wb"); if (!err) { fwrite(&bmpFileHeaderData, sizeof(bmpFileHeaderData), 1, fout); fwrite(&bmpInfoHeaderData, sizeof(bmpInfoHeaderData), 1, fout); if (bmpInfoHeaderData.biBitCount == 8) { fwrite(&colorMap, sizeof(RGB), 256, fout); } //写入压缩后的数据 Writer w(fout, total_bytes); w.Write(SegmentCount, imgData.size(), segment, segmentBit, img