上位机图像处理和嵌入式模块部署（二进制图像的读写）

之前我们说过，对于图像处理而言，势必会涉及到文件的读写。但是不同格式文件的读写，这本身又是体力活，而且很多的第三方库已经帮我们实现了，比如opencv。所以，这个时候其实没有必要把精力放在文件的解析上面，然而我们在改进算法、优化性能、软硬件一体开发的同时，肯定也会涉及到文件的读写，所以这个时候建议还是用二进制文件来解决。比如说，输入到arm soc或者是mcu的时候，就会用二进制文件来代替真实的图像文件，处理完了再用python或者类似的工具恢复成bmp、或者jpeg、png图片就可以了。

1、二进制文件的格式

所谓二进制文件，就是说，文件的读取和写入都是采用二进制格式保存的。文件的前面8个字节分别代表高度和宽度。每个数据各有4个字节，且存储的时候是按照大端的方式保存的。在高度和宽度数据之后呢，就是图像数据，数据的数量就是高度乘以宽度的数值。数据中的内容，就是图像数据，一般是单字节，按照从上到下、从左到右依次保存。

#include <iostream>
#include <fstream>
#include <vector>
#include <cstdint>
#include <Winsock2.h>

#pragma comment(lib, "Ws2_32.lib")

// image header
struct Dimensions 
{
	uint32_t height;
	uint32_t width;
};

2、写入二进制文件

写入二进制文件，一般就是把处理好的图像数据写入到文件当中去。这里面需要注意的地方，就是前面8个字节写入的时候需要进行htonl转换。后面的数据依次写入即可。

// write binary file here
void write_binary_file(const std::string& filename, const Dimensions& dimensions, const std::vector<uint8_t>& data)
{
	std::ofstream file(filename, std::ios::binary);

	if (!file.is_open()) 
	{
		std::cerr << "Error opening file for writing." << std::endl;
		return;
	}

	// Write length and width in big-endian format
	uint32_t heightBE = htonl(dimensions.height);
	uint32_t widthBE = htonl(dimensions.width);

	file.write(reinterpret_cast<const char*>(&heightBE), sizeof(uint32_t));
	file.write(reinterpret_cast<const char*>(&widthBE), sizeof(uint32_t));

	// Write data
	file.write(reinterpret_cast<const char*>(data.data()), data.size());

	file.close();
}

3、读取二进制数据

二进制数据的读取，一般也是用于算法处理前的预操作。另外，和写入数据一样，读取数据的时候需要进行字节序的转换，即ntohl。后面的数据依次读取就可以了。

// read binary file here
void read_binary_file(const std::string& filename, Dimensions& dimensions, std::vector<uint8_t>& data) 
{
	std::ifstream file(filename, std::ios::binary);

	if (!file.is_open()) 
	{
		std::cerr << "Error opening file for reading." << std::endl;
		return;
	}

	// Read length and width in big-endian format
	uint32_t heightBE, widthBE;

	file.read(reinterpret_cast<char*>(&heightBE), sizeof(uint32_t));
	file.read(reinterpret_cast<char*>(&widthBE), sizeof(uint32_t));

	dimensions.height = ntohl(heightBE);
	dimensions.width = ntohl(widthBE);

	// Read data
	data.resize(dimensions.height * dimensions.width);
	file.read(reinterpret_cast<char*>(data.data()), data.size());

	file.close();
}

4、代码测试

既然二进制文件写入、二进制文件读取都准备好了，那么下面就可以开始测试了。首先，我们准备高度信息和宽度信息3、4，接下来准备数据，并且将这些数据保存到bin文件当中去。保存完了，回头再用read_binary_file读取出来，如果所有的文件信息都一致，那代表没什么问题，反之就要回头检查一下原因了。当然，这里保存的数据可以是灰度图，还可以是彩色图，这个根据需求灵活进行处理，代码改起来也是很方便的。

// file starts here
int main() 
{
	// Initialize Winsock
	WSADATA wsaData;
	if (WSAStartup(MAKEWORD(2, 2), &wsaData) != 0)
	{
		std::cerr << "WSAStartup failed." << std::endl;
		return 1;
	}

	const std::string filename = "binary_file.bin";
	Dimensions dimensions = { 3, 4 };
	std::vector<uint8_t> data = { 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12 };

	// Write to binary file
	write_binary_file(filename, dimensions, data);

	// Read from binary file
	Dimensions read_dimensions;
	std::vector<uint8_t> read_data;
	read_binary_file(filename, read_dimensions, read_data);

	std::cout << "Read length: " << read_dimensions.height << std::endl;
	std::cout << "Read width: " << read_dimensions.width << std::endl;
	std::cout << "Read data: ";

	for (const auto& value : read_data)
	{
		std::cout << static_cast<int>(value) << " ";
	}
	std::cout << std::endl;

	// Cleanup Winsock
	WSACleanup();

	return 0;
}