Raw 图像文件_Ring__Rain的博客-程序员ITS201

技术标签: C++  视觉算法  

转自:https://www.cnblogs.com/lifan3a/articles/7016634.html

扩展名

.3fr,
 .ari, .arw,
 .bay,
.crw, .cr2, .cap,
 .dcs, .dcr, .dng, .drf,
 .eip, .erf,
 .fff,
 .iiq,
 .k25, .kdc,
 .mef, .mos, .mrw,
 .nef, .nrw,
 .obm, .orf,
 .pef, .ptx, .pxn,
 .r3d, .raf, .raw, .rwl,
.rw2, .rwz,
 .sr2, .srf, .srw,
 .x3f

    原始图像文件包含从数码相机、扫描器或电影胶片扫描仪的图像传感器所处理数据。之所以这样命名,是因为他们尚未被处理,未被打印或用于编辑。通常情况下,原始图像有宽色域的内部色彩,可以进行精确的调整,可以在转换之前作出一些简单修改,如TIFF或JPEG文件格式存储。方便打印,或进一步的处理。这些编码往往依赖于色彩图像的设备。这些图像常常被形容为“RAW 图像文件”,虽然实际上不是指单一的原始文件格式。其实有几十种不同型号的数码设备在使用这种格式(常见于数码相机或胶片扫描仪)。 [1] 原始图像文件,有时也被称为数字底片,因为它们充当与电影底片相同的角色,并不是作为图像直接使用,而是创建一个包含所有信息的图像。同样,转换成可视格式原始图像文件的过程中,有时也被称为渲染原始图像,相当于电影发展过程中用于感光胶片转换成可视图像的比喻。图像渲染是白平衡和色彩分级的过程中的一部分。

就像照相底片一样,原始的数字图像可以有更宽的动态范围比,最终的最终图像格式或色域,它保留了大部分拍摄的图像信息。原始图像格式的目的是保存信息的损失降到最低,从传感器获得的数据,和周围捕获的图像(元数据)的条件。

 

§原理

RAW图像格式的目的是尽可能的捕捉(即特定传感器的最好性能)现场的拍摄特性,也就是说,包含有关场景的光照强度和颜色的物理信息。 最原始的图像文件格式存储的信息根据收到传感器的照片,接受元素,而不是点的最终图像(有时称为像素)的几何形状:六角形元素位移传感器 ,例如,他们六角记录信息流离失所的元素,其中一些解码软件,最终将矩形几何变换成多边形“数字显影”。

§文件内容

RAW文件包含创建一个可视图像所必须的相机传感器数据信息。RAW文件的结构,包括ISO标准的RAW图像格式ISO 12234-2 ,TIFF / EP,往往遵循一个共同的模式,那就是:
一个短的文件头,它通常包含文件的字节顺序,文件标识符和主数据的文件偏移量
摄像传感器元数据,用来描述图像传感器的数据,包括传感器的尺寸, 颜色滤波矩阵(color filter array)的属性和它的颜色配置文件
列入任何CMS环境或数据库中需要的图像元数据。这些措施包括曝光设定,相机/扫描仪/镜头模型,拍摄/扫描日期(和可选的位置信息),创作信息和其他。一些原始文件包含可交换图像格式的标准化元数据节。
图像缩略图
可选的JPEG格式缩小尺寸的图像,可用于快速预览
在电影胶片扫描中,无论是文件序列的时间码,序列码或帧编号都代表在扫描卷轴中的帧顺序。这个项目允许文件被被按帧顺序排列(不依赖于它的文件名​)
传感器图像数据

许多RAW格式, 包括 3FR (Hasselblad), DCR, K25, KDC (Kodak), IIQ (Phase One), CR2 (Canon), ERF (Epson), MEF (Mamiya), MOS (Leaf), NEF (Nikon), ORF (Olympus), PEF (Pentax), RW2 (Panasonic) and ARW, SRF, SR2 (Sony), 都是基于TIFF格式.[2] 这些文件可能在许多方面偏离TIFF标准,包括使用一个非标准的文件头,列入额外的图像标记和一些标签的数据加密。

松下的RAW转换器可以通过Raw文件中的必要的更正信息来纠正类似LX3相机的几何畸变和色差。 [3] [4] [5][来源请求]第一阶段的原始转换器捕捉一个还提供修正几何失真, 色差 ,紫边和梯形校正仿真软件倾斜移位 ,来自100多个不同的相机最原始的文件。 [6] [7]这同样适用于佳能的的应用,至少像所有的单反相机的紧凑型相机的Ğ系列更昂贵的相机。

.dng是 Adobe 数码底片格式​​,DNG格式 ,是一个6.0的TIFF格式的扩展和兼容TIFF / EP,并使用各种开放格式和/或标准 ,包括 Exif元数据 ,XMP元数据 ,IPTC元数据 ,CIE XYZ坐标 , ICC配置文件和.JPEG。 [8]

§传感器的图像数据

在数码摄影中 ,原始文件的读取, 照相胶片在胶片摄影中扮演的角色。因此,原始数据文件包含全分辨率(通常是12 -位或14位)数据读取每个相机的图像传感器 像素点。

几乎无一例外地覆盖彩色滤光阵列组成的镶嵌的红,绿,蓝和(二)绿色过滤器2x2矩阵,通常是拜耳过滤器或者其他的相机传感器。

拜耳过滤器上的变化之一是索尼的Cyber-shot DSC-F828,在RG行交换“ 翡翠 ”绿色的RGBE滤波器 [9] ( 蓝绿色 [10]或青色 [11] [ 颜色值 ]如Foveon X3传感器 ,其他传感器,捕捉信息,直接在RGB格式(使用3个像素传感器在每个位置)。这些RGB原始数据还需要进行处理,使图像文件,因为原始的RGB值对应于传感器的响应,而不是像sRGB标准色彩空间。然而这些数据并不需要去马赛克。

平板和胶片扫描仪传感器通常是直窄的RGB或RGBI(其中“I”是强度)席卷整个图像的线。HDRI格式的原始数据是能够储存红外线的原始数据,可以使用红外线清洗作为一个额外的16位通道。 讨论有关原始文件的剩余部分,​​以及适用于他们。(有些扫描仪不容许的主机系统访问所有的原始数据,如速度妥协。原始数据的处理非常迅速扫描仪挑选出最好的一部分可用的动态范围,因此只有结果传递到永久存储的计算机内,减少传输的数据量,因此,对于任何给定的速度带宽要求图像的吞吐量)。

要获得原始文件的图像,这种镶嵌数据必须转换成标准的RGB形式。这通常被称为“RAW发展”。绿从四个传感器2x2的拜耳矩阵将RGB像素的原始形式转换时,是用来控制处理的输出像素的亮度细节,而红色和蓝色,其中有许多样品的一半,主要用于越慢变图像的色度​​分量。

如果原始格式的数据是可用的,它可以用在高动态范围影像转换,捕捉三个 独立的图像,一个一个正确和一个曝光过度的和曝光不足,曝光多的HDI方法作为一种简单的替代,和“叠加”其他方面。

§好处

几乎所有的数码相机可以处理来自传感器的使用设置白平衡, 色彩饱和度,对比度,清晰度,自动选择或由摄影师拍摄照片前,进入到一个JPEG文件图像。相机产生的原始数据文件保存在文件中的这些设置,但推迟处理。这个结果在摄影师的一个额外的步骤,使原料通常只打算时使用额外的计算机处理。然而,生有众多的JPEG上的优势,如:
更高的图像质量。因为所有的计算(如伽玛校正 ,去马赛克 ,白平衡, 亮度 ,对比度,等等......)用于生成像素值(对于大多

RGB格式)进行一步的基础数据,由此产生的像素值将更加准确,并表现出以下的色调分离 。
绕过相机内不受欢迎的处理步骤,例如锐化和降噪
通常使用一种有损压缩格式(虽然现在提供一种无损JPEG压缩)保存JPEG图像。RAW格式是典型的无压缩或使用无损压缩,即相机在拍摄中得到的数据不会产生任何损失,相机记录下什么,RAW格式就记录什么。
更精细的控制。RAW转换软件,允许用户操纵更多的参数(如亮度 ,白平衡, 色调 ,饱和度,等等。)和更大的可变性这样做。白点,例如,可以设置为任意值,如“日光”或“白炽灯”不只是离散的预设值。用户通常可以看到预览的同时,调整这些参数。
相机原始文件的有12或14位的强度信息,而不是γ-8

压缩JPEG文件存储位(通常在处理TIFF文件存储);由于数据尚未呈现和裁剪到一个色彩空间 的色域 ,更精确可能是亮点,阴影,色彩饱和度。
可以设置为任何需要的色彩空间 。
不同的去马赛克算法可以使用,而不仅仅是编码的相机。
原始文件的内容,包括更多的信息,有可能提供更高的质量比转换的结果,

在其中渲染参数是固定的,色域裁剪,并有可能成为量化和压缩失真。
的数据,如增加较少时,从原始数据

进行比已经呈现的图像文件时,可见文物的一个显着曝光不足的照片,结果曝光的大变革。原始数据更正和艺术手法留下更多的余地,而不产生的图像中可见的缺陷,如色调分离 。
所有的RAW图像文件所做的更改,非破坏性的,也就是说,只有控制渲染的元数据被改变,使不同的输出版本,离开原来的数据不变。
在一定程度上的RAW摄影无需使用HDRI的技术,让现场强度范围映射到输出的色调范围超过了更好的控制,自动映射到JPEG或其他8位表示的过程。

§缺点
相机原始文件的大小通常比JPEG文件尺寸大2至6倍[12],但使用RAW格式能避免压缩为JPEG格式的图像质量损失。一个存储卡只能存储少量的RAW文件,不过现代记忆卡的大尺寸和低价格一定程度上可以减轻负担。
最原始的格式,使用压缩或不影响图像质量的情况下,实现光的无损数据压缩 ,以减少文件的大小。但有些人使用有损数据压缩对图像数据进行量化和滤波。 [13] [14]新近的尼康相机,可以让摄影师选择他们的原始图像为无压缩,无损压缩或有损压缩。
没有被广泛接受的标准的原始图像格式(ISO 12234-2的TIFF / EP)。DNG格式 ,是潜在的候选,一个新的标准格式尚未被许多大相机公司的选择。(见“ 标准化 ”一节)。[15]许多不同的RAW格式目前正在使用和新的RAW格式不断出现,而其他被遗弃。
由于缺乏一个标准的原始格式的广泛采用,更专门的软件,可能需要打开原始文件为标准格式,如JPEG或TIFF。软件开发人员必须经常更新他们的产品,以支持最新的相机,但像dcraw的使更容易的开源实现RAW格式。
在图像的工作流程所花费的时间是一个重要因素,在.raw和准备使用的图像格式之间进行选择。需要更多的时间来处理原始图像与现代的照片编辑软件已经大大降低,但它在工作流程仍然需要许多额外的步骤。

§软件支持

相机支持RAW文件通常与专有软件转换成标准的RGB图像的原始图像数据。已批准从相机制造商或反向工程 ,尤其是RAW格式的技术,并提供自己的处理算法的供应商提供的其他处理和转换程序和插件 。

ACDSEE PRO是一个丰富 ​​的照片管理和编辑软件,不断增加其支持RAW格式的清单。 [16]

Adobe Photoshop中包含版本为CS2 RAW格式的广泛支持,如Adobe的Photoshop Lightroom 。

捕获一个支持来自单反相机的原始图像文件(佳能,尼康,松下,索尼等)和中画幅相机( Phase One, Leaf, Mamiya 等)广大范围。 [17]

Paint Shop Pro的同样包含RAW的支持,虽然在大多数编辑更新程序的情况下可能是必要的,他们被释放,达到新的RAW格式的兼容性。

Picasa是一个开源软件,支持大多数RAW文件。IrfanView的同样是一个免费软件/共享软件支持大多数RAW文

件的基本编辑。如微软的2006数字图像识别和组织的原始图像格式。CRW,CR2,NEF,这是由佳能和尼康,产生的文件格式[来源请求]但该产品是在2007年停产。 [18]

微软提供免费软件适用于 Windows XP集成到系统的其他照片工具查看和打印;然而,这个软件是在2005年最后一次更新,不支持从许多释放其后相机原始文件[19] 在Windows相机解码包可以从120数码单反相机从多个厂家在Windows Explorer和Windows Live照片库,Windows Vista 和 Windows 7,RAW格式文件的本地观看。 [20]

Windows XP和Vista都支持WIC编解码标准。如Konvertor,Windows 相片图库,Windows Live 影像中心和FastPictureViewer等专业​​产品[21]可以查看RAW格式,安装必要的WIC编解码器 。相机厂商佳能 , 尼康 , 索尼 , 奥林巴斯和宾得已发布WIC编解码器,但也有一些制造商只提供32位版本Vista的编解码器支持。 [22]商业DNG格式编解码器也是可用从Ardfry, [23]而,FastPictureViewer厂商已经发布了WIC解码包,增加22 RAW格式的支持在32位和64位版本的Windows为donationware, [24]

2005年, 苹果电脑公司推出了几种产品,提供原始文件支持。在1月,苹果发布的iPhoto 5,提供了许多原始的文件格式查看和编辑的基本支持。在这一年的4月,苹果推出了新版本,其操作系统,Mac OS X v10.4的中 ,增加了原料直接支持的操作系统的ImageIO框架,增加了原材料的支持自动大多数的Mac的一部分OS X的应用,从苹果公司(如Mac OS X的预览,PDF和图像浏览应用程序和光圈 ,照片后期制作专业人员的软件包)以及所有的第三方应用程序使用的ImageIO框架。一般包括半定期更新到OS X更新为相机生产商的干预个月推出的新的原始文件格式的支持。

有许多其他的“原始工作流应用程序”,旨在为客户提供高效的处理和后处理的原始图像,包括赫利过滤器 ,DxO Labs公司 DXO OPTICS PRO, 哈苏的PHOCUS比博实验室的比博临 。苹果光圈 ,Adobe公司的Photoshop和Lightroom中,LaserSoft成像的的SilverFast,并PhotoLine一样,这些方案提供了先进的控制处理存储在原始文件中的信息和原始数据文件转换成JPEG或TIFF 的Picasa,1免费图像编辑和编目从谷歌计划,可以读取和显示许多原始的格式,但一样的iPhoto,Picasa提供原始文件的数据处理工具只有有限的。

简单的照片编辑软件LightZone,提供本地编辑RAW格式的能力。大多数工具是原始转换器,但LightZone允许用户编辑的原始文件,如果是TIFF或JPEG。

§开源软件

便携式开源计划DcRaw最原始的格式,可以作出不支持大多数商业软件( 如 Unix)操作系统上运行。libraw [25]是一个API库的基础上的,提供了更方便的接口用于读取和转换RAW文件。PhotoStudio中的HDR和AZImage [26]的商业使用Libraw的应用。Jrawio是另一个API库,纯Java代码和符合标准的Java图像的I/O API编写。darktable是一个开放源码的Linux和其他开放的类Unix操作系统的RAW工作流程工具。特点在Lab色彩空间和插件架构的原生32位浮点处理。

DigiKam的是一个开放源码的先进的数字照片软件,应用于Linux,Windows和Mac OSX,支持RAW处理管理中的应用。ExifTool支持读取,处理和编辑原始图像文件的元数据。ExifTool支持EXIF,GPS, 国际报业电信委员会 的XMP,JFIF 的 ,GeoTIFF的 ICC配置文件 ,Photoshop的内部评级法的Flashpix,AFCP和ID3,以及许多数码相机的制造商注意到许多元数据,包括不同类型。

最新版本的GIMP,一个免费的开源的照片编辑包,许多进口原材料的格式。旧版本有一个插件,允许读取和转换RAW文件。

ImageMagick的图像处理和转换,一个流行的软件套件,读了许多不同的原始文件格式。

[27]ImageMagick是可用于Linux / Unix系统,Mac OS中,Windows中,和其他平台。

photivo与非破坏性的16位处理的灵活性,旨在管道的原料是一个开放源码的处理器。它运行在Linux,Mac OSX和Windows紧密集成使用GIMP。

rawstudio是另一个开源的程序来读取和处理图像从数码相机。主要的重点是精简的接口上,以便快速审查和处理大图像集合。 RawTherapee是一个开放源码的RAW转换器,支持Linux,Mac OS和Windows操作系统。

ufraw的是自由软件的基础上修改的。它可以用来作为一个GIMP插件和大多数操作系统。

§标准化

提供详细的原始文件的内容和简要说明很大的问题。没有任何单一的原始格式,格式可以是相同或完全不同的。不同的厂商使用自己专有的和典型的无证格式,统称为原始格式。通常情况下,他们也从一个相机模式下更改格式。几个主要的相机厂商,包括尼康 , 佳能 , 索尼 , 加密的文件部分在试图阻止第三方工具访问它们。 [28]

这种全行业的格式不一致的情况十分关注他们担心,他们的宝贵的原始照片可能有一天会成为人迹罕至,许多摄影师的电脑操作系统和软件程序变得过时和被遗弃的RAW格式的软件。提供高品质的开源软件解码的原始图像格式,特别是dcraw的 ,有助于缓解这些问题。一个由迈克尔·赖克曼和克林斯曼施佩希特的文章说:“这里有两个解决方案 - 通过由一个摄像头行业:公共RAW格式文件;过去,现在和未来,或者,更可能A:通过一个普遍的RAW格式”;包括在其请愿书“,我也要求你的公司采用一种通用的RAW格式。DNG格式已经提出了这样一个可能的标准,但我们愿意接受任何真正的开放标准,作为行业可能商定“。 [29]“[美国]国会图书馆集合计划”标识为“不太理想的文件格式”RAW文件格式,标识作为一个建议的替代DNG格式 。 [30]

DNG是为全行业的正在寻找的原始图像格式。它是根据与ISO标准的原始图像格式的TIFF / EP ISO 12234-2兼容,并正在为通过ISO标准修订。


ISO标准的原始图像格式是ISO 12234-2,更好地为TIFF / EP。 (的TIFF / EP还支持“修改”,或“处理”,图像)。的TIFF / EP提供了相机的原始图像格式的基础上。例如, 尼康的NEF RAW文件基础上的TIFF / EP,包括标签标识的TIFF / EP的版本,他们根据[31]Adobe公司的DNG(数字负片)原始文件格式的TIFF / EP的基础上的DNG规范规定“DNG格式是兼容的TIFF-EP标准”。

[32]几个相机使用他们的原始图像格式DNG格式,所以在一些方面,他们也使用的TIFF / EP。 [33]

Adobe系统在2004年9月推出这个DNG格式的 RAW图像格式。2006年9月,一些相机制造商已开始在新型号的相机,包括徕卡 , 三星 , 理光 , 宾得 , 哈苏 (本地摄像头支持)宣布DNG格式的支持;和更好的感光 (输出)。 [34]徕卡数码MODUL-R(DMR)是第一个使用其原生格式为DNG格式。 [35]2009年9月就没有已知的知识产权障碍或DNG格式的许可证要求。 [36](有一个“数字负片(DNG)规范专利许可”, [37]但不实际拥有, 有 DNG格式上举行的任何专利,2009年9月说,至少4年后才能得到这个出版许可证) 。

TIFF / EP在2006年开始,其5年的修订周期。

[38]Adobe提供了ISO的DNG规范是ISO的修订TIFF / EP标准的一部分。 [39] [40]从国际标准化组织于2008年10月的进展情况,有关修订的TIFF / EP报告指出,目前包括修订“......两个”互通型材,“IP”处理后的图像数据,使用“。TIF“的延伸,”IP2“的”.raw“图像数据”。DNG格式的“延伸”。 [41]这是“IP2”,这是与此有关。在2009年9月的进度报告认为,“这种格式为DNG 1.3,出发点是相似的。” [42]

DNG格式已利用开放源码的开发。 [28]相机制造商使用不同:最大的公司,如佳能 , 尼康 , 索尼 ,以及其他一些不使用的DNG,但规模较小的公司,和“利基”的相机,否则可能会遇到困难,从软件公司的支持,经常制造商使用作为他们的母语的原始图像格式DNG格式。(或宾得的情况下,作为一个可选的替代品,以自己的原始图像格式)。有15个或更多这样的公司的订单,甚至包括一些专门在电影摄影机。 [33]

§文件的处理

参见:Color image pipeline

要查看或打印这些图片,需要从相机的图像传感器的输出进行处理,转换到照片渲染,然后储存在一个标准的光栅图形格式中,如.JPEG这种处理,无论是在相机或以后在原始文件转换器中所涉及的操作,典型的有: [43] [44]
解码 - 原始文件的图像数据通常编码压缩的目的,而且还经常混淆的目的(如佳能或尼康相机的原始文件)。
坏点去除-从附近地点在显著的坏点位置的数据与插值替换
白平衡 -被用于调节光色温的照片
去马赛克 -插值从一个矩阵彩色像素的颜色替换一些从图像传感器接收到的部分原始数据。
降噪 -消除小波动,平滑细节
颜色转换 -从本地相机图像传感器的光谱灵敏度转换为输出色彩空间(通常为JPEG

的sRGB)的颜色空间
色调重现[45] [46] -相机传感器捕获并存储在原始文件中的一个典型的10位或更多位的动态范围场景的亮度需要美观效果和正确观看上呈现低动态范围内的显示器或打印;色调再现通常包括单独的色调映射和伽玛压缩步骤。
压缩 -例如JPEG压缩

请注意,只有CFA传感器可以进行去马赛克处理,但它不适合3CCD或FOVEON X3传感器。

相机和图像处理软件也可以执行后期的处理,以提高图像质量,例如:
去除系统噪点- 反偏见帧和平场校正
暗帧减法
光学矫正- 镜头失真校正, 暗角校正和色彩边缘校正
对比度增强
反锐化掩模来提高清晰度

动态范围压缩,减轻阴影区域表现出的亮点 当相机保存原始文件,它推迟处理;通常只有执行的处理是有缺陷的像素(有缺陷的像素被删除之前创建的文件的DNG规范要求拆除[47]保存原始文件之前,一些相机厂商做额外的处理;例如,尼康已经由天文摄影批评降噪申请之前保存的原始文件。 [48]

某些RAW格式还允许非线性量化 。 [13] [14]这种非线性使不可见的图像退化消除无形的和不相关的信息,从图像的原始数据压缩。尽管噪点可以减少,但还是有些噪点不可避免。 [来源请求]

§注释清单的文件扩展名
.3FR( 哈苏 )
.ARI(ARRIFLEX)
.ARW.SRF.SR2( 索尼 )
.bay( 卡西欧 )
.crw.cr2( 佳能 )
.cap.iiq.eip(Phase_One)
.dcs.dcr.drf.k25.kdc( 柯达 )
.DNG( 奥多比 )
.ERF( 爱普生 )
.FFF( 易迈康 )
.MEF( 玛米亚 )
.MOS( leaf )
.MRW( 美能达 )
.NEF.NRW( 尼康 )
.ORF( 奥林巴斯 )
.PEF.PTX( 宾得 )
.PXN( 罗技 )
.R3D( Red )
.raf( 富士 )
.raw.rw2( 松下 )
.raw.rwl.dng( 莱卡 )
.rwz(Rawzor)
.srw( 三星 )
.X3F(西格玛)

 

 

 

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