PPM / PGM / PBM 图像文件格式
转自http://www.cnblogs.com/hnrainll/archive/2011/06/08/2075629.html
下面将详细介绍ppm文件
ppm文件是一种图像文件，有其自己的文件格式。ppm文件由两个部分组成：第一个部分是三行ASCII码，这个部分决定了图像的存储格式以及图像的特征；第二个部分就是图像的数据部分，图像就是由这个部分组成的。
ppm的第一部分由三行ASCII码组成
第一行是P2/P3/P6
第二行是图像的大小，先是列像素数，后是行像素数，中间有一个空格
第三行是一个介于1和65535之间的整数，而且必须是文本的，用来表示每一个像素的一个分量用几个比特表示。
三行之后是图像的数据流，从左到右，从上到下。在进行图像数据存储的时候，需要进行数据的格式，假如需要的像素值在0~255之间，那么在进行数据文件保存的时候，所写入文件的值就必须是以%c的形式输入，而且数据之间没有明显的分离字符，图像处理软件会自动地识别这些像素的值，并给予处理。
PPM->Portable PixMap
PGM->Portable GreyMap
PBM->Portable BitMap
PBM支持单色图（1个像素位）
PGM支持灰度图形，能够读PBM图形和PGM图形，输出PGM图形
PPM支持真彩色图形，可以读上面所有格式，输出PPM图形
PPM
PPM图形文件格式包括两个部分，头部分和图象数据部分。头部分由三部分组成，这三部分由回车或换行分割，但PPM的标准中是要求空格。第一行通常是P3或P6，说明是PPM格式；第二行是图象的宽度和高度，用ASCII来表示；最后一部分是描述像素的最大颜色组成，这里允许描述超过一个字节（0-255）的颜色值。另外可以在上面个部分的后面用#来追加注释，注释行是从#到该行末。
下面是PPM头的例子：
例子1：
P6 1024 778 255
例子2：
P6
1024 778
255
例子3：
P6#PPM文件格式
1024 778#宽度和高度
# 注释
255
PPM图象数据的格式依赖于PPM自身的表示，如果是P3格式，数据将以ASCII文本来表示，每个像素的值从0到前面的最大值，每行不应该长于70个字符，如下：
例子4：
P3
# example from the man page
4 4
15
0 0 0 0 0 0 0 0 0 15 0 15
0 0 0 0 15 7 0 0 0 0 0 0
0 0 0 0 0 0 0 15 7 0 0 0
15 0 15 0 0 0 0 0 0 0 0 0
如果是P6格式，图象数据以字节格式存储，每个色彩成分（R，G，B）一个字节。仅仅在头部的最后一个字段的前面才能有注释，在头部的最后一个字段后面通常是一个回车或换行。P6图象文件比P3文件小，读起来更快。注意，P6文件仅仅用作但字节彩色。
但并没有按照格式规约的要求来，通常的习惯，图象从上到下，从左到右被存储。每个像素以一个字节来存储，0表示黑色，255表示白色。色彩成分按照通常的红-绿-蓝顺序爱存储。
PGM
该格式文件存储灰度图形，也就是这里每个像素使用一个值来表示而不是3个（R，G，B）。同PPM唯一不同的是头部用P2和P5，分别表示用ASCII和字节码来表示数据。
例如：
P2
24 7
15
0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0
0 3 3 3 3 0 0 7 7 7 7 0 0 11 11 11 11 0 0 15 15 15 15 0
0 3 0 0 0 0 0 7 0 0 0 0 0 11 0 0 0 0 0 15 0 0 15 0
0 3 3 3 0 0 0 7 7 7 0 0 0 11 11 11 0 0 0 15 15 15 15 0
0 3 0 0 0 0 0 7 0 0 0 0 0 11 0 0 0 0 0 15 0 0 0 0
0 3 0 0 0 0 0 7 7 7 7 0 0 11 11 11 11 0 0 15 0 0 0 0
0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0
PBM
使用ASCII的0或1方式来表示数据，0表示白色，1表示黑色。与PPM、PGM不同的头部是少了第三行，因为第三行的最大色彩值在这个模式下已经没有意义了；如下：
P1
# PBM example
24 7
0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0
0 1 1 1 1 0 0 1 1 1 1 0 0 1 1 1 1 0 0 1 1 1 1 0
0 1 0 0 0 0 0 1 0 0 0 0 0 1 0 0 0 0 0 1 0 0 1 0
0 1 1 1 0 0 0 1 1 1 0 0 0 1 1 1 0 0 0 1 1 1 1 0
0 1 0 0 0 0 0 1 0 0 0 0 0 1 0 0 0 0 0 1 0 0 0 0
0 1 0 0 0 0 0 1 1 1 1 0 0 1 1 1 1 0 0 1 0 0 0 0
0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0
PPM文件格式分三种：
1. PPM灰度文件
文件头由3行文本组成，可由fgets读出
1）第一行为“P2"，表示文件类型
2）第二行为图像的宽度和高度
3）第三行为最大的象素值255
接下来是图像数据块。按行顺序存储。每个象素占4个字节，灰度通道为4字节ASCII码表示的整数，高字节在前。左上角为坐标原点。
2. 16位PPM文件（至少适用于读取由DCRAW生成的PPM文件）
文件头由3行文本组成，可由fgets读出
1）第一行为“P6"，表示文件类型
2）第二行为图像的宽度和高度
3）第三行为最大的象素值
接下来是图像数据块。按行顺序存储。每个象素占3个字节，依次为红绿蓝通道，每个通道为1字节整数。左上角为坐标原点。
3. PPM彩色文件
文件头由3行文本组成，可由fgets读出
1）第一行为“P3"，表示文件类型
2）第二行为图像的宽度和高度
3）第三行为最大的象素值255
接下来是图像数据块。按行顺序存储。每个象素占12个字节，依次为红绿蓝通道，每个通道为4字节ASCII码表示的整数，高字节在前。左上角为坐标原点。
可移植像素图格式(PPM)，可移植灰度图格式(PGM)和可移植位图格式(PBM)是便于跨平台的图像格式。有时候也被统称为PNM格式。
历史
PBM格式由Jef Poskanzer在20世纪80年代发明，为了便于通过电子邮件，用ASCII码表示单色位图，能够承受一般的文本格式的变动。
第一个处理PBM格式的工具库是Pbmplus。它由这个格式的发明人Jef Poskanzer开发，在1988年发布。主要包含Jef编写的将PBM转化为已存在的其他图像格式的工具。在1988年末，Jef开发出PGM、PPM格式以及相关工具，并加入Pbmplus中。Pbmplus的最终发布日期是1991年12月10日。
在1993年，Netpbm库开始开发，用来替代不再维护的Pbmplus。它是Pbmplus的简单的重新包装，附加全世界开发者提供的额外功能和修订，可能是目前用的最普遍的处理PBM、PGM和PPM格式的工具库。
文件格式描述
这三种格式在颜色的表示上有差异。PBM是单色，PGM是灰度图，PPM使用RGB颜色。
每个文件的开头两个字节（ASCII码）作为文件描述子，指出具体格式和编码形式。具体见下表：
| 文件描述子 | 类型 | 编码 |
|---|---|---|
P1 |
位图 | ASCII |
P2 |
灰度图 | ASCII |
P3 |
像素图 | ASCII |
P4 |
位图 | 二进制 |
P5 |
灰度图 | 二进制 |
P6 |
像素图 | 二进制 |
PPM文件的读写源代码：
十里平湖 回复于 2005-09-19 14:12:25
/*pnmfile.h */
#ifndef PNM_FILE_H
#define PNM_FILE_H
#include <cstdlib>
#include <climits>
#include <cstring>
#include <fstream>
#include "image.h"
#include "misc.h"
#include <iostream.h>//for debug,qiansen
#define BUF_SIZE 256
class pnm_error { };
static void read_packed(unsigned char *data, int size, std::ifstream &f) {
unsigned char c = 0;
int bitshift = -1;
for (int pos = 0; pos < size; pos++) {
if (bitshift == -1) {
c = f.get();
bitshift = 7;
}
data[pos] = (c >> bitshift) & 1;
bitshift--;
}
}
static void write_packed(unsigned char *data, int size, std::ofstream &f) {
unsigned char c = 0;
int bitshift = 7;
for (int pos = 0; pos < size; pos++) {
c = c | (data[pos] << bitshift);
bitshift--;
if ((bitshift == -1) || (pos == size-1)) {
f.put(c);
bitshift = 7;
c = 0;
}
}
}
/* read PNM field, skipping comments */
static void pnm_read(std::ifstream &file, char *buf) {
char doc[BUF_SIZE];
char c;
file >> c;
while (c == '#') {
file.getline(doc, BUF_SIZE);
file >> c;
}
file.putback(c);
file.width(BUF_SIZE);
file >> buf;
file.ignore();
}
static image<uchar> *loadPBM(const char *name) {
char buf[BUF_SIZE];
/* read header */
std::ifstream file(name, std::ios::in | std::ios::binary);
pnm_read(file, buf);
if (strncmp(buf, "P4", 2))
throw pnm_error();
pnm_read(file, buf);
int width = atoi(buf);
pnm_read(file, buf);
int height = atoi(buf);
/* read data */
image<uchar> *im = new image<uchar>(width, height);
for (int i = 0; i < height; i++)
read_packed(imPtr(im, 0, i), width, file);
return im;
}
static void savePBM(image<uchar> *im, const char *name) {
int width = im->width();
int height = im->height();
std::ofstream file(name, std::ios::out | std::ios::binary);
file << "P4\n" << width << " " << height << "\n";
for (int i = 0; i < height; i++)
write_packed(imPtr(im, 0, i), width, file);
}
static image<uchar> *loadPGM(const char *name) {
char buf[BUF_SIZE];
/* read header */
std::ifstream file(name, std::ios::in | std::ios::binary);
pnm_read(file, buf);
if (strncmp(buf, "P5", 2))
throw pnm_error();
pnm_read(file, buf);
int width = atoi(buf);
pnm_read(file, buf);
int height = atoi(buf);
pnm_read(file, buf);
if (atoi(buf) > UCHAR_MAX)
throw pnm_error();
/* read data */
image<uchar> *im = new image<uchar>(width, height);
file.read((char *)imPtr(im, 0, 0), width * height * sizeof(uchar));
return im;
}
static void savePGM(image<uchar> *im, const char *name) {
int width = im->width();
int height = im->height();
std::ofstream file(name, std::ios::out | std::ios::binary);
file << "P5\n" << width << " " << height << "\n" << UCHAR_MAX << "\n";
file.write((char *)imPtr(im, 0, 0), width * height * sizeof(uchar));
}
static image<rgb> *loadPPM(const char *name) {
char buf[BUF_SIZE], doc[BUF_SIZE];
/* read header */
std::ifstream file(name, std::ios::in | std::ios::binary);
pnm_read(file, buf);
if (strncmp(buf, "P5", 2)){
//throw pnm_error();
cout<<"pnm version is P6,may be not supported."<<endl;
}
pnm_read(file, buf);
int width = atoi(buf);
pnm_read(file, buf);
int height = atoi(buf);
pnm_read(file, buf);
if (atoi(buf) > UCHAR_MAX)
throw pnm_error();
/* read data */
image<rgb> *im = new image<rgb>(width, height);
file.read((char *)imPtr(im, 0, 0), width * height * sizeof(rgb));
return im;
}
static void savePPM(image<rgb> *im, const char *name) {
int width = im->width();
int height = im->height();
std::ofstream file(name, std::ios::out | std::ios::binary);
file << "P6\n" << width << " " << height << "\n" << UCHAR_MAX << "\n";
file.write((char *)imPtr(im, 0, 0), width * height * sizeof(rgb));
}
template <class T>
void load_image(image<T> **im, const char *name) {
char buf[BUF_SIZE];
/* read header */
std::ifstream file(name, std::ios::in | std::ios::binary);
pnm_read(file, buf);
if (strncmp(buf, "VLIB", 9))
throw pnm_error();
pnm_read(file, buf);
int width = atoi(buf);
pnm_read(file, buf);
int height = atoi(buf);
/* read data */
*im = new image<T>(width, height);
file.read((char *)imPtr((*im), 0, 0), width * height * sizeof(T));
}
template <class T>
void save_image(image<T> *im, const char *name) {
int width = im->width();
int height = im->height();
std::ofstream file(name, std::ios::out | std::ios::binary);
file << "VLIB\n" << width << " " << height << "\n";
file.write((char *)imPtr(im, 0, 0), width * height * sizeof(T));
}
#endif
/* a simple image class
filename: image.h */
#ifndef IMAGE_H
#define IMAGE_H
#include <cstring>
template <class T>
class image {
public:
/* create an image */
image(const int width, const int height, const bool init = true);
/* delete an image */
~image();
/* init an image */
void init(const T &val);
/* copy an image */
image<T> *copy() const;
/* get the width of an image. */
int width() const { return w; }
/* get the height of an image. */
int height() const { return h; }
/* image data. */
T *data;
/* row pointers. */
T **access;
private:
int w, h;
};
/* use imRef to access image data. */
#define imRef(im, x, y) (im->access[y][x])
/* use imPtr to get pointer to image data. */
#define imPtr(im, x, y) &(im->access[y][x])
template <class T>
image<T>::image(const int width, const int height, const bool init) {
w = width;
h = height;
data = new T[w * h]; // allocate space for image data
access = new T*[h]; // allocate space for row pointers
// initialize row pointers
for (int i = 0; i < h; i++)
access[i] = data + (i * w);
if (init)
memset(data, 0, w * h * sizeof(T));
}
template <class T>
image<T>::~image() {
delete [] data;
delete [] access;
}
template <class T>
void image<T>::init(const T &val) {
T *ptr = imPtr(this, 0, 0);
T *end = imPtr(this, w-1, h-1);
while (ptr <= end)
*ptr++ = val;
}
template <class T>
image<T> *image<T>::copy() const {
image<T> *im = new image<T>(w, h, false);
memcpy(im->data, data, w * h * sizeof(T));
return im;
}
#endif