PDF de programación - Formatos de Imagen

Formatos de Imagen

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Formatos de Imagen

 Un Formato de Imagenen una forma estándar de

organizar y almacenar imágenes

 En el dispositivo de despliegue o de captura, el
tamaño de una imagen esta relacionado con la
resolución de la imagen y la profundidad del píxel
en la imagen

 Cuando la imagen se almacena, el tamaño del

mismo no solo depende del tamaño de la imagen
almacenada sino también del formato en que se
almacena la imagen

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Formatos de Imagen

 Los archivos de imágenes se pueden clasificar en:

 Archivos de Mapas de Bits: bitmap files, pixmaps files,

raster images, etc.

 Archivos Vectoriales: geometry files, vector data
 Metarchivos: mezcla de los dos anteriores
 Lenguajes de descripción de páginas: describen el

formato de una página que contiene texto y/o
imágenes y/o objetos.

 Recuerda: Sin importar el formato, siempre se

despliega una matriz de pixeles !!

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Formatos de Imagen

 Los archivos de imágenes se pueden organizar

como:
 Solo una secuencia de valores de pixeles, o muestras, o

información sin formato aparente

 Datos con Formato: Encabezado + Datos de la Imagen

 Los datos de la imagen pueden ser:

 Una secuencia de valores de pixeles o muestras
 Lista de índices + paleta de colores

 Datos con Formato: Secuencia de chunksde

Información

 Referencias a archivos externos (imágenes, geometrías, etc.)
 Descripción de objetos o clases
 Descripción de operaciones sobre los objetos

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Formatos de Imagen

 Adicionalmente, se suele tomar en cuenta:

 Si aquellos archivos referenciados están embedidos
 El número de imágenesalmacenadasen el archivo
 El orden de los bits
 El modelo de color
 El rango de los valores almacenados
 Si los datos están comprimidos, se toma en cuenta el

tipo de compresión

 Compresión con pérdida (lossy)
 Compresión sin pérdida (lossless)

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Formatos de Imagen

 Lossy vs. Lossless

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Formatos de Imagen

 El encabezado suele contener, por ejemplo:

 Un número mágico(en Hexadecimal): Una constante usada para

identificar el formato

 El tamaño de los datos

 Dimensiones de la imagen y/o profundidad del píxel

 Dimensiones del píxel (en milímetros)
 Numerosas banderas, e.g., si hay una paleta de colores o no.
 Información propietaria del dispositivo, software o compañía que

produjo la imagen

 Tipo de compresión
 Numero de imágenes almacenadas
 Desplazamiento hasta los datos

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Formatos de Imagen

 Existen cientos de formatos de imágenes
 Algunos de los formatos más conocidos

son:
 RAW
 BMP, JPEG, GIF, TIFF, PNG, DICOM
 DXF, OFF
 EPS

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Formato RAW

 RAW (crudo) no es un formato en si, sino una

denominación para cualquier archivo que
contenga datos con un mínimo de procesamiento,
obtenidos directamente del dispositivo de captura.
 Usualmente corresponde a un archivo de mapa de

bits.

 Usualmente no tiene encabezado, simplemente los

datos de las muestras.

 Extensión: RAW, o ninguna.

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Formato RAW

 Muchas compañías llaman RAW a versiones sencillas de

sus propios formatos propietarios.

 Muchas personas califican de RAW a aquellos formatos
que no son públicos, ni estándar, y son completamente
desconocidos.

 Algunas cámaras digitales pueden guardar las fotos en

formato RAW
 Ventaja

 Mayor calidad de imagen

 Desventaja

 Las imágenes ocupan mayor tamaño
 La cámara está atada a un software propietario para leer las imágenes

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Formato RAW

 Por ejemplo, en 2004, Adobe System desarrollo y
promovió un formato RAW estándar llamado DNG
(Digital Negative)
 Fue recibido entusiastamente por desarrolladores open-

source

 Tuvo poco soporte por parte de los fabricantes de

cámaras. Se conocen:

 Pentax K20D
 Sansumg GX-20

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Formato BMP

 Archivo de mapa de bits
 Extensión: BMP.
 Espacio de Color: RGB
 Ampliamente aceptado, aunque particularmente

compatible con MS Windows y OS/2

 En el contexto de Windows es también llamado

DIB (Device-Independent Bitmap)

 El encabezado se escribe en orden big-endian.
 El resto del archivo se escribe en orden little-

endian

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Formato BMP

 Organización

 Encabezado (14 bytes): Contiene el número mágico 0x42 0x4D

(Hex de B y M) , el tamaño del archivo, 4 bytes reservados para la
aplicación y el desplazamiento hasta los datos.

 Información del BMP (variable): alto, ancho, profundidad del píxel,

resolución espacial, etc.

 Paleta de Colores (variable): lista de colores disponibles en una

imagen indexada. Se utiliza 1, 4 o 8 bits por píxel. La paleta no se
utiliza si el BMP es 16-bits o mayor.

 Datos (variable): Lista de valores de los pixeles. De abajo hacia
arriba y de izquierda a derecha. Al final de cada línea, se incluye
un valor de padding, para alinear la próxima línea a frontera de
palabra. Es posible comprimir esto Run-Length Encoding(RLE).

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Run-Length Encoding (RLE)

 Es una forma sencilla de compresión de datos en la cual

secuencias del mismo dato (runs) se almacenan de
acuerdo a la longitud de la secuencia.

 Esto es muy útil en imágenes relativamente sencilla.
 Ejemplo, suponga un texto negro en un fondo blanco.
Habrán muchas secuencias de pixeles blancos y pocos
pixeles en negro. Supóngase la siguiente secuencia de
pixeles negros (B) y blancos (W):
 WWWWWWWWWWWWBWWWWWWWWWWWWBBBWWWWWW
WWWWWWWWWWWWWWWWWWBWWWWWWWWWWWWWW

 La codificación RLE para esta secuencias es:

 12W1B12W3B24W1B14W

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Formato GIF

 Graphic Interchange Format (GIF)
 Archivo de mapa de bits
 Extensión: GIF.
 Espacio de Color: RGB
 Creado por CompuServe en 1987 (versión 87a)
 Mejorado en 1989 (versión 89a)
 Limitado a 256 colores (paleta de 8-bits)
 Soporta animación, transparencia y entrelazado
 Utiliza el algoritmo Lempel-Ziv-Welch(LZW) para

proveer compresión sin pérdida

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Formato GIF

 Organización

 Firma GIF: Los primeros seis bytes en ASCII contienen

el texto “GIF87a” o “GIFT89a”

 Descriptor de Pantalla: color de fondo, profundidad del

píxel, anchura, altura, radio aspecto, etc.

 Tabla de Colores Global (opcional)
 Extensiones: datos de transparencia, animación, etc.
 De 1 a N veces:

 Descriptor de imagen: posición local y tamaño de la imagen
 Tabla de Color Local (opcional)
 Datos de la imagen: lista de pixeles de la imagen (en LZW)

 Terminación GIF: character 0x3B

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Formato JPEG

 Joint Photographic Experts Group(JPEG)
 Archivo de mapa de bits
 Extensión: JPEG, JPG, JIF (JPEG Interchange

Format).

 Espacio de Color: YCbCr
 Soporte de color 24-bit
 Compresión al costo de la calidad de la imagen

(lossy compression)

 Altos niveles de compresión causan artefactos
 Bajos niveles de compresión reducen el tamaño

del archivo dejando la imagen casi intacta

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Formato JPEG

 JPEG es adecuado para fotos y escenas, pero no
para dibujos con líneas y estructuras geométricas

 No solo los archivos JPEG tienen compresión

JPEG. Otros formatos también pueden comprimir
sus datos usando compresión JPEG, e.g., TIFF y
DICOM.

 Existen también muchas variantes, e.g., JPEG/Exif
que es una popular variante de JPEG que se utiliza
en cámaras digitales

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Formato JPEG

 También existe el JPEG progresivo
 Los datos se comprimen en múltiples pasos

con niveles de detalle progresivos

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Formato JPEG

 Estándares

 JPEG (lossy y lossless): ITU-T T.81, ISO/IEC IS 10918-1
 JPEG (extensiones): ITU-T T.84
 JPEG-LS (lossless, mejorado): ITU-T T.87, ISO/IEC IS

14495-1

 JBIG (imágenes en blanco y negro): ITU-T T.82,

ISO/IEC IS 11544-1

 JPEG 2000 (sucesor de JPEG/JPEG-LS): ITU-T T.800,

ISO/IEC IS 15444-1

 JPEG-2000 (extensiones): ITU-T T.801

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Otros formatos de Bitmaps

 PNG (PortableNetworkGraphics): Sucesor de GIF. Color

24-bit. Lossless. Transparencia. Entrelazado Adam7.

 TIFF (Tagged Image File Format): 8, 16, 24-bit. Flexible y

genérico. Lossy o Lossless. Varios tipos de compresión,
incluyendo JPEG y LZW. Soporta RGB o CMYK, o imágenes
binarias.

 DICOM (Digital Imaging and Communications in Medicine):

8, 16-Bit. Flexible y genérico. Encabezado con gran
cantidad de información (paciente, medico, escáner, etc.).
Varios tipos de compresión, incluyendo JPEG y JPEG 2000.
Tablas de Colores. Muestras de rangos y valores variables.

 … y muchos otros más !!!.

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Algoritmo Adam7

 Algoritmo de entrelazado para PNG
 La imagen se divide en 7 sub-imágenes, definidas por la
replicación de un patrón de 8x8 a lo largo de la imagen.

 Las sub-imágenes se almacenan en orden numérico en el

PNG

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Algunas Librerías

 Algunas librerías para tratar con imágenes de

mapas de bits
 GIF  zlib
 JPEG  jpeglib
 PNG  libpng
 TIFF  libtiff
 DICOM  dcmkt (DICOM Tookit)
 Y muchas otra más …

 La mayoría de los lenguajes actuales incluyen

instrucciones en el API para abrir/guardar imágenes

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Formato DXF

 Drawing Exchange Format (DXF)
 Extensión: DXF
 Archivo Vectorial
 Creado por AutoDesk para AutoCAD (1982)
 Intento de representación exacta en ASCII de un DWG

(Drawing) de AutoCAD

 ASCII (todas) o Binario (luego del R10)
 Empezó a perder utilidad a medida que AutoCAD avanzaba
 Muchos modelos 2D y 3D aún se almacenan y distribuyen

en formato DXF.

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Formato DXF

 Organización

 Encabezado: Información general de la imagen. Compuesta de

variables con valores asociados

 Clases: Definición de clases especificas de una aplicación. Las
instancias aparecen en las secciones de Bloques, Entidades y
Objetos.

 Tablas: Definición de dimensión, estilo del texto, tipos de línea,

sistema de coordenadas, etc.

 Bloques: La imagen puede subdividirse en bloques. Esta sección

define cada uno de los bloques de la imagen.
 Entidades: Entidades de dibujo de la imagen
 Objetos: Contiene datos referentes a objetos no gráficos.
 Thumbnail: Contiene un previewde la imagen.
 Final de archivo

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Formato OFF

 Object File Format(OFF)
 Extensión: OFF
 Archivo Vectorial
 Usados para