Example/WriteDicomAsJPEG.cxx

   1 /*=========================================================================
   2
   3   Program:   gdcm
   4   Module:    $RCSfile: WriteDicomAsJPEG.cxx,v $
   5   Language:  C++
   6   Date:      $Date: 2006/08/18 16:08:16 $
   7   Version:   $Revision: 1.13 $
   8
   9   Copyright (c) CREATIS (Centre de Recherche et d'Applications en Traitement de
  10   l'Image). All rights reserved. See Doc/License.txt or
  11   http://www.creatis.insa-lyon.fr/Public/Gdcm/License.html for details.
  12
  13      This software is distributed WITHOUT ANY WARRANTY; without even
  14      the implied warranty of MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR
  15      PURPOSE.  See the above copyright notices for more information.
  16
  17 =========================================================================*/
  18
  19 #include "gdcmFile.h"
  20 #include "gdcmFileHelper.h"
  21 #include "gdcmUtil.h"
  22
  23 #include <iostream>
  24 #include <sstream>
  25
  26 #include <stdio.h>
  27 extern "C" {
  28 #include "gdcmjpeg/8/jconfig.h"
  29 #include "gdcmjpeg/8/jpeglib.h"
  30 #include "gdcmjpeg/8/jinclude.h"
  31 #include "gdcmjpeg/8/jerror.h"
  32 }
  33
  34 #if defined(__BORLANDC__)
  35  #include <mem.h> // for memcpy
  36 #endif
  37
  38 #include "gdcmJPEGFragment.h"
  39 #include <setjmp.h>
  40 #include <fstream>
  41
  42 #include "jdatasrc.cxx"
  43 #include "jdatadst.cxx"
  44
  45 typedef std::pair<size_t, uint32_t> JpegPair; //offset, jpeg size
  46 typedef std::vector<JpegPair> JpegVector;
  47
  48 void WriteDICOMItems(std::ostream *fp, JpegVector &v)
  49 {
  50   // Item tag:
  51   uint16_t group = 0xfffe;
  52   uint16_t elem  = 0xe000;
  53   gdcm::binary_write(*fp, group);
  54   gdcm::binary_write(*fp, elem);
  55   // Item Length
  56   uint32_t dummy = 0x12345678;
  57   size_t offset = fp->tellp();
  58   JpegPair jp;
  59   jp.first = offset;
  60   v.push_back(jp);
  61   gdcm::binary_write(*fp, dummy);
  62 }
  63
  64 // PS 3.5, page 66
  65 void EncodeWithoutBasicOffsetTable(std::ostream *fp, int numFrag)// JpegVector& v) //, uint32_t length)
  66 {
  67   assert( numFrag == 1);
  68
  69   // Item tag:
  70   uint16_t group = 0xfffe;
  71   uint16_t elem  = 0xe000;
  72   gdcm::binary_write(*fp, group);
  73   gdcm::binary_write(*fp, elem);
  74   // Item Length
  75   uint32_t item_length = 0x0000;
  76   gdcm::binary_write(*fp, item_length);
  77
  78 }
  79
  80 // PS 3.5, page 67
  81 void EncodeWithBasicOffsetTable(std::ostream *fp, int numFrag, size_t &start)
  82 {
  83   // Item tag:
  84   uint16_t group = 0xfffe;
  85   uint16_t elem  = 0xe000;
  86   gdcm::binary_write(*fp, group);
  87   gdcm::binary_write(*fp, elem);
  88   // Item Length
  89   uint32_t item_length = numFrag*4; // sizeof(uint32_t)
  90   gdcm::binary_write(*fp, item_length);
  91
  92   // Just prepare the space
  93   start = fp->tellp(); //to be able to rewind
  94   for(int i=0; i<numFrag;++i)
  95     {
  96     uint32_t dummy = 0x0000;
  97     gdcm::binary_write(*fp, dummy);
  98     }
  99 }
 100
 101 void UpdateBasicOffsetTable(std::ostream *fp, JpegVector const &v, size_t pos)
 102 {
 103   JpegVector::const_iterator i;
 104   fp->seekp( pos );
 105   const JpegPair &first = v[0];
 106   for(i=v.begin(); i!=v.end(); ++i)
 107     {
 108     const JpegPair &jp = *i;
 109     if(i == v.begin() ){ assert( jp.first - first.first == 0); }
 110     uint32_t offset = jp.first - first.first;
 111     gdcm::binary_write(*fp, offset);
 112     //std::cerr << "Updating Table:" << jp.first - first.first << std::endl;
 113     }
 114 }
 115
 116 void UpdateJpegFragmentSize(std::ostream *fp, JpegVector const &v)
 117 {
 118   JpegVector::const_iterator i;
 119   for(i= v.begin(); i!=v.end(); ++i)
 120     {
 121     const JpegPair &jp = *i;
 122     fp->seekp( jp.first );
 123     uint32_t length = jp.second;
 124     gdcm::binary_write(*fp, length );
 125     //std::cerr << "Updating:" << jp.first << "," << jp.second << std::endl;
 126     }
 127 }
 128
 129 void CloseJpeg(std::ostream *fp, JpegVector &v)
 130 {
 131   // sequence terminator
 132   uint16_t group = 0xfffe;
 133   uint16_t elem  = 0xe000;
 134   gdcm::binary_write(*fp, group);
 135   gdcm::binary_write(*fp, elem);
 136
 137   uint32_t length = 0x0;
 138   gdcm::binary_write(*fp, length);
 139
 140   // Jpeg is done, now update the frag length
 141   UpdateJpegFragmentSize(fp, v);
 142 }
 143
 144 bool InitializeJpeg(std::ostream *fp, int fragment_size, int image_width, int image_height,
 145   int sample_pixel, int quality, struct jpeg_compress_struct &cinfo, int &row_stride)
 146 {
 147
 148   /* This struct contains the JPEG compression parameters and pointers to
 149    * working space (which is allocated as needed by the JPEG library).
 150    * It is possible to have several such structures, representing multiple
 151    * compression/decompression processes, in existence at once.  We refer
 152    * to any one struct (and its associated working data) as a "JPEG object".
 153    */
 154   //struct jpeg_compress_struct cinfo;
 155   /* This struct represents a JPEG error handler.  It is declared separately
 156    * because applications often want to supply a specialized error handler
 157    * (see the second half of this file for an example).  But here we just
 158    * take the easy way out and use the standard error handler, which will
 159    * print a message on stderr and call exit() if compression fails.
 160    * Note that this struct must live as long as the main JPEG parameter
 161    * struct, to avoid dangling-pointer problems.
 162    */
 163   struct jpeg_error_mgr jerr;
 164   /* More stuff */
 165
 166   /* Step 1: allocate and initialize JPEG compression object */
 167
 168   /* We have to set up the error handler first, in case the initialization
 169    * step fails.  (Unlikely, but it could happen if you are out of memory.)
 170    * This routine fills in the contents of struct jerr, and returns jerr's
 171    * address which we place into the link field in cinfo.
 172    */
 173   cinfo.err = jpeg_std_error(&jerr);
 174   /* Now we can initialize the JPEG compression object. */
 175   jpeg_create_compress(&cinfo);
 176
 177   /* Step 2: specify data destination (eg, a file) */
 178   /* Note: steps 2 and 3 can be done in either order. */
 179
 180   jpeg_stdio_dest(&cinfo, fp, fragment_size, 1);
 181
 182   /* Step 3: set parameters for compression */
 183
 184   /* First we supply a description of the input image.
 185    * Four fields of the cinfo struct must be filled in:
 186    */
 187   cinfo.image_width = image_width;/* image width and height, in pixels */
 188   cinfo.image_height = image_height;
 189   if ( sample_pixel == 3 )
 190     {
 191     cinfo.input_components = 3;     /* # of color components per pixel */
 192     cinfo.in_color_space = JCS_RGB; /* colorspace of input image */
 193     }
 194   else
 195     {
 196     cinfo.input_components = 1;     /* # of color components per pixel */
 197     cinfo.in_color_space = JCS_GRAYSCALE; /* colorspace of input image */
 198     }
 199   /* Now use the library's routine to set default compression parameters.
 200    * (You must set at least cinfo.in_color_space before calling this,
 201    * since the defaults depend on the source color space.)
 202    */
 203   jpeg_set_defaults(&cinfo);
 204   /*
 205    * http://www.koders.com/c/fid80DBBF1D49D004EF71CE7C493C34610C4F17D3D3.aspx
 206    * http://studio.imagemagick.org/pipermail/magick-users/2002-September/004685.html
 207    * You need to set -quality 101 or greater.  If quality is 100 or less you
 208    * get regular JPEG output.  This is not explained in the documentation, only
 209    * in the comments in coder/jpeg.c.  When you have configured libjpeg with
 210    * lossless support, then
 211    *
 212    *    quality=predictor*100 + point_transform
 213    *
 214    * If you don't know what these values should be, just use 101.
 215    * They only affect the compression ratio, not the image appearance,
 216    * which is lossless.
 217    */
 218   jpeg_simple_lossless (&cinfo, 1, 1);
 219   /* Now you can set any non-default parameters you wish to.
 220    * Here we just illustrate the use of quality (quantization table) scaling:
 221    */
 222   jpeg_set_quality(&cinfo, quality, TRUE /* limit to baseline-JPEG values */);
 223
 224   /* Step 4: Start compressor */
 225
 226   /* TRUE ensures that we will write a complete interchange-JPEG file.
 227    * Pass TRUE unless you are very sure of what you're doing.
 228    */
 229   jpeg_start_compress(&cinfo, TRUE);
 230
 231   /* Step 5: while (scan lines remain to be written) */
 232   /*           jpeg_write_scanlines(...); */
 233
 234   /* Here we use the library's state variable cinfo.next_scanline as the
 235    * loop counter, so that we don't have to keep track ourselves.
 236    * To keep things simple, we pass one scanline per call; you can pass
 237    * more if you wish, though.
 238    */
 239   if (sample_pixel == 3)
 240     {
 241     assert( sample_pixel == 1 );
 242     row_stride = image_width * 3;/* JSAMPLEs per row in image_buffer */
 243     }
 244   else
 245     {
 246     row_stride = image_width * 1;/* JSAMPLEs per row in image_buffer */
 247     }
 248
 249   /* everything was ok */
 250   return true;
 251 }
 252
 253 bool FinalizeJpeg(struct jpeg_compress_struct &cinfo)
 254 {
 255   /* Step 6: Finish compression */
 256
 257   jpeg_finish_compress(&cinfo);
 258
 259   /* Step 7: release JPEG compression object */
 260
 261   /* This is an important step since it will release a good deal of memory. */
 262   jpeg_destroy_compress(&cinfo);
 263
 264   /* And we're done! */
 265   return true;
 266 }
 267
 268 // If false then suspension return
 269 bool WriteScanlines(struct jpeg_compress_struct &cinfo, void *input_buffer, int row_stride)
 270 {
 271   JSAMPLE *image_buffer = (JSAMPLE*) input_buffer;
 272   JSAMPROW row_pointer[1];   /* pointer to JSAMPLE row[s] */
 273   row_pointer[0] = image_buffer;
 274
 275   while (cinfo.next_scanline < cinfo.image_height) {
 276     /* jpeg_write_scanlines expects an array of pointers to scanlines.
 277      * Here the array is only one element long, but you could pass
 278      * more than one scanline at a time if that's more convenient.
 279      */
 280     //row_pointer[0] = & image_buffer[cinfo.next_scanline * row_stride];
 281
 282     if( jpeg_write_scanlines(&cinfo, row_pointer, 1) != 1)
 283       {
 284       //entering suspension mode, basically we wrote the whole jpeg fragment
 285       // technically we could enforce that by checkig the value of row_pointer to
 286       // actually be at the end of the image...TODO
 287       return false;
 288       }
 289     row_pointer[0] += row_stride;
 290   }
 291
 292   // Well looks like we are done writting the scanlines
 293   return true;
 294 }
 295
 296 // input_buffer is ONE image
 297 // fragment_size is the size of this image (fragment)
 298 bool CreateOneFrame (std::ostream *fp, void *input_buffer, int fragment_size,
 299                      int image_width, int image_height, int numZ, int sample_pixel, int quality, JpegVector &v)
 300 {
 301   struct jpeg_compress_struct cinfo;
 302   int row_stride;            /* physical row width in image buffer */
 303   size_t beg = fp->tellp();
 304   bool r = InitializeJpeg(fp, fragment_size, image_width, image_height,
 305       sample_pixel, quality, cinfo, row_stride);
 306   assert( r );
 307   (void)numZ;
 308
 309   uint8_t *pbuffer = (uint8_t*)input_buffer;
 310   //int i;
 311   //for(i=0; i<numZ; ++i)
 312 //    {
 313     r = WriteScanlines(cinfo, pbuffer, row_stride);
 314     assert( r );
 315 //    pbuffer+=fragment_size; //shift to next image
 316
 317     //Upodate frag size
 318 //    size_t end = fp->tellp();
 319 //    std::cerr << "DIFF: " << end-beg << std::endl;
 320
 321 //    JpegPair &jp = v[i];
 322 //    jp.second = end-beg;
 323     //beg = end; //
 324  //   }
 325
 326   r = FinalizeJpeg(cinfo);
 327   assert( r );
 328     size_t end = fp->tellp();
 329     static int i = 0;
 330     JpegPair &jp = v[i];
 331     jp.second = end-beg;
 332
 333     if( ((end-beg) % 2) )
 334     {
 335        fp->put( '\0' );
 336        jp.second += 1;
 337     }
 338     assert( !(jp.second % 2) );
 339     std::cerr << "DIFF: " << i <<" -> " << jp.second << std::endl;
 340
 341     ++i;
 342
 343   //JpegPair &jp = v[0];
 344   //jp.second = 15328;
 345
 346   return true;
 347 }
 348
 349 //bool CreateMultipleFrames (std::ostream *fp, void *input_buffer, int fragment_size,
 350 //               int image_width, int image_height, int sample_pixel, int quality, JpegVector &v)
 351 //{
 352 //}
 353
 354 #define WITHOFFSETTABLE 1
 355
 356 // Open a dicom file and compress it as JPEG stream
 357 int main(int argc, char *argv[])
 358 {
 359   if( argc < 2)
 360     return 1;
 361
 362    std::string filename = argv[1];
 363    std::string outfilename = "/tmp/bla.dcm";
 364    if( argc >= 3 )
 365      outfilename = argv[2];
 366    int quality = 100;
 367    if( argc >= 4 )
 368      quality = atoi(argv[2]);
 369    std::cerr << "Using quality: " << quality << std::endl;
 370
 371 // Step 1 : Create the header of the image
 372    gdcm::File *f = gdcm::File::New();
 373    f->SetLoadMode ( gdcm::LD_ALL ); // Load everything
 374    f->SetFileName( filename );
 375    f->Load();
 376
 377    gdcm::FileHelper *tested = gdcm::FileHelper::New( f );
 378    std::string PixelType = tested->GetFile()->GetPixelType();
 379    int xsize = f->GetXSize();
 380    int ysize = f->GetYSize();
 381    int zsize = f->GetZSize();
 382
 383    int samplesPerPixel = f->GetSamplesPerPixel();
 384    size_t testedDataSize    = tested->GetImageDataSize();
 385    std::cerr << "testedDataSize:" << testedDataSize << std::endl;
 386    uint8_t *testedImageData = tested->GetImageData();
 387
 388    //std::ofstream *of = new std::ofstream("/tmp/jpeg.jpg");
 389    std::ostringstream *of = new std::ostringstream();
 390    std::cout << "X: " << xsize << std::endl;
 391    std::cout << "Y: " << ysize << std::endl;
 392    std::cout << "Sample: " << samplesPerPixel << std::endl;
 393    int fragment_size = xsize*ysize*samplesPerPixel;
 394
 395    JpegVector JpegFragmentSize;
 396 #if WITHOFFSETTABLE
 397    size_t bots; //basic offset table start
 398    EncodeWithBasicOffsetTable(of, zsize, bots);
 399 #else
 400    EncodeWithoutBasicOffsetTable(of, 1);
 401 #endif
 402    uint8_t *pImageData = testedImageData;
 403    for(int i=0; i<zsize;i++)
 404      {
 405      WriteDICOMItems(of, JpegFragmentSize);
 406      CreateOneFrame(of, pImageData, fragment_size, xsize, ysize, zsize,
 407        samplesPerPixel, quality, JpegFragmentSize);
 408      assert( !(fragment_size % 2) );
 409      pImageData += fragment_size;
 410      }
 411    CloseJpeg(of, JpegFragmentSize);
 412 #if WITHOFFSETTABLE
 413    UpdateBasicOffsetTable(of, JpegFragmentSize, bots);
 414 #endif
 415
 416    if( !f->IsReadable() )
 417    {
 418       std::cerr << "-------------------------------\n"
 419                 << "Error while creating the file\n"
 420                 << "This file is considered to be not readable\n";
 421
 422       return 1;
 423    }
 424    std::streambuf* sb = of->rdbuf();
 425    (void)sb;
 426
 427    // Let save the file as jpeg standalone
 428      {
 429      std::ofstream *jof = new std::ofstream( "/tmp/test.jpg" );
 430      CreateOneFrame(jof, testedImageData, fragment_size, xsize, ysize, zsize,
 431        samplesPerPixel, 70, JpegFragmentSize);
 432      jof->close();
 433      delete jof;
 434      }
 435
 436
 437
 438
 439
 440 // Step 1 : Create the header of the image
 441
 442    gdcm::File *fileToBuild = gdcm::File::New();
 443    std::ostringstream str;
 444
 445    // Set the image size
 446    str.str("");
 447    str << xsize;
 448    fileToBuild->InsertEntryString(str.str(),0x0028,0x0011,"US"); // Columns
 449    str.str("");
 450    str << ysize;
 451    fileToBuild->InsertEntryString(str.str(),0x0028,0x0010,"US"); // Rows
 452
 453    if(zsize>1)
 454    {
 455       str.str("");
 456       str << zsize;
 457       fileToBuild->InsertEntryString(str.str(),0x0028,0x0008,"IS"); // Number of Frames
 458    }
 459
 460    // Set the pixel type
 461    str.str("");
 462    str << 8; //img.componentSize;
 463    fileToBuild->InsertEntryString(str.str(),0x0028,0x0100,"US"); // Bits Allocated
 464
 465    str.str("");
 466    str << 8; //img.componentUse;
 467    fileToBuild->InsertEntryString(str.str(),0x0028,0x0101,"US"); // Bits Stored
 468
 469    str.str("");
 470    str << 7; //( img.componentSize - 1 );
 471    fileToBuild->InsertEntryString(str.str(),0x0028,0x0102,"US"); // High Bit
 472
 473    // Set the pixel representation
 474    str.str("");
 475    str << 0; //img.sign;
 476    fileToBuild->InsertEntryString(str.str(),0x0028,0x0103,"US"); // Pixel Representation
 477
 478    // Set the samples per pixel
 479    str.str("");
 480    str << samplesPerPixel; //img.components;
 481    fileToBuild->InsertEntryString(str.str(),0x0028,0x0002,"US"); // Samples per Pixel
 482
 483 // Step 2 : Create the output image
 484 //   std::cout << "2...";
 485 //   if( img.componentSize%8 > 0 )
 486 //   {
 487 //      img.componentSize += 8-img.componentSize%8;
 488 //   }
 489    size_t size = xsize * ysize * zsize
 490                * samplesPerPixel /* * img.componentSize / 8*/;
 491
 492    uint8_t *imageData = new uint8_t[size];
 493    gdcm::FileHelper *fileH = gdcm::FileHelper::New(fileToBuild);
 494    //fileH->SetImageData(imageData,size);
 495    assert( size == testedDataSize );
 496    size = of->str().size();
 497    //size = sb->in_avail();
 498    std::cerr << "Size JPEG:" << size << std::endl;
 499    //fileH->SetImageData((uint8_t*)of->str().c_str(), size);
 500    memcpy(imageData, of->str().c_str(), size);
 501    fileH->SetImageData(imageData, size);
 502    //str::string *s = of->str();
 503    //fileH->SetWriteTypeToDcmExplVR();
 504    fileH->SetWriteTypeToJPEG(  );
 505    if( !fileH->Write(outfilename) )
 506      {
 507      std::cerr << "Badddd" << std::endl;
 508      }
 509    //of->close();
 510    std::ofstream out("/tmp/jpeg2.jpg");
 511    //out.write( of->str(), of
 512    //out << of->str(); //rdbuf is faster than going through str()
 513    //out.write( (char*)imageData, size);
 514    out.write( of->str().c_str(), size);
 515    //std::cerr << "JPEG marker is: " << imageData[6] << imageData[7] <<
 516    //  imageData[8] << imageData[9] << std::endl;
 517    //out.rdbuf( *sb );
 518    out.close();
 519
 520    delete of;
 521    f->Delete();
 522    tested->Delete();
 523    fileToBuild->Delete();
 524    fileH->Delete();
 525
 526    return 0;
 527 }
 528