Example/WriteDicomAsJPEG.cxx

   1 /*=========================================================================
   2
   3   Program:   gdcm
   4   Module:    $RCSfile: WriteDicomAsJPEG.cxx,v $
   5   Language:  C++
   6   Date:      $Date: 2005/10/19 22:19:20 $
   7   Version:   $Revision: 1.8 $
   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 #include "gdcmJPEGFragment.h"
  35 #include <setjmp.h>
  36 #include <fstream>
  37
  38 #include "jdatasrc.cxx"
  39 #include "jdatadst.cxx"
  40
  41 typedef std::pair<size_t, uint32_t> JpegPair; //offset, jpeg size
  42 typedef std::vector<JpegPair> JpegVector;
  43
  44 void WriteDICOMItems(std::ostream *fp, JpegVector &v)
  45 {
  46   // Item tag:
  47   uint16_t group = 0xfffe;
  48   uint16_t elem  = 0xe000;
  49   gdcm::binary_write(*fp, group);
  50   gdcm::binary_write(*fp, elem);
  51   // Item Length
  52   uint32_t dummy = 0x12345678;
  53   size_t offset = fp->tellp();
  54   JpegPair jp;
  55   jp.first = offset;
  56   v.push_back(jp);
  57   gdcm::binary_write(*fp, dummy);
  58 }
  59
  60 // PS 3.5, page 66
  61 void EncodeWithoutBasicOffsetTable(std::ostream *fp, int numFrag)// JpegVector& v) //, uint32_t length)
  62 {
  63   assert( numFrag == 1);
  64
  65   // Item tag:
  66   uint16_t group = 0xfffe;
  67   uint16_t elem  = 0xe000;
  68   gdcm::binary_write(*fp, group);
  69   gdcm::binary_write(*fp, elem);
  70   // Item Length
  71   uint32_t item_length = 0x0000;
  72   gdcm::binary_write(*fp, item_length);
  73
  74 }
  75
  76 // PS 3.5, page 67
  77 void EncodeWithBasicOffsetTable(std::ostream *fp, int numFrag, size_t &start)
  78 {
  79   // Item tag:
  80   uint16_t group = 0xfffe;
  81   uint16_t elem  = 0xe000;
  82   gdcm::binary_write(*fp, group);
  83   gdcm::binary_write(*fp, elem);
  84   // Item Length
  85   uint32_t item_length = numFrag*4; // sizeof(uint32_t)
  86   gdcm::binary_write(*fp, item_length);
  87
  88   // Just prepare the space
  89   start = fp->tellp(); //to be able to rewind
  90   for(int i=0; i<numFrag;++i)
  91     {
  92     uint32_t dummy = 0x0000;
  93     gdcm::binary_write(*fp, dummy);
  94     }
  95 }
  96
  97 void UpdateBasicOffsetTable(std::ostream *fp, JpegVector const &v, size_t pos)
  98 {
  99   JpegVector::const_iterator i;
 100   fp->seekp( pos );
 101   const JpegPair &first = v[0];
 102   for(i=v.begin(); i!=v.end(); ++i)
 103     {
 104     const JpegPair &jp = *i;
 105     if(i == v.begin() ){ assert( jp.first - first.first == 0); }
 106     gdcm::binary_write(*fp, jp.first - first.first);
 107     std::cerr << "Updating Table:" << jp.first - first.first << std::endl;
 108     }
 109 }
 110
 111 void UpdateJpegFragmentSize(std::ostream *fp, JpegVector const &v)
 112 {
 113   JpegVector::const_iterator i;
 114   for(i= v.begin(); i!=v.end(); ++i)
 115     {
 116     const JpegPair &jp = *i;
 117     fp->seekp( jp.first );
 118     gdcm::binary_write(*fp, jp.second );
 119     std::cerr << "Updating:" << jp.first << "," << jp.second << std::endl;
 120     }
 121 }
 122
 123 void CloseJpeg(std::ostream *fp, JpegVector &v)
 124 {
 125   // sequence terminator
 126   uint16_t group = 0xfffe;
 127   uint16_t elem  = 0xe000;
 128   gdcm::binary_write(*fp, group);
 129   gdcm::binary_write(*fp, elem);
 130
 131   uint32_t length = 0x0;
 132   gdcm::binary_write(*fp, length);
 133
 134   // Jpeg is done, now update the frag length
 135   UpdateJpegFragmentSize(fp, v);
 136 }
 137
 138 bool InitializeJpeg(std::ostream *fp, int fragment_size, int image_width, int image_height,
 139   int sample_pixel, int quality, struct jpeg_compress_struct &cinfo, int &row_stride)
 140 {
 141
 142   /* This struct contains the JPEG compression parameters and pointers to
 143    * working space (which is allocated as needed by the JPEG library).
 144    * It is possible to have several such structures, representing multiple
 145    * compression/decompression processes, in existence at once.  We refer
 146    * to any one struct (and its associated working data) as a "JPEG object".
 147    */
 148   //struct jpeg_compress_struct cinfo;
 149   /* This struct represents a JPEG error handler.  It is declared separately
 150    * because applications often want to supply a specialized error handler
 151    * (see the second half of this file for an example).  But here we just
 152    * take the easy way out and use the standard error handler, which will
 153    * print a message on stderr and call exit() if compression fails.
 154    * Note that this struct must live as long as the main JPEG parameter
 155    * struct, to avoid dangling-pointer problems.
 156    */
 157   struct jpeg_error_mgr jerr;
 158   /* More stuff */
 159
 160   /* Step 1: allocate and initialize JPEG compression object */
 161
 162   /* We have to set up the error handler first, in case the initialization
 163    * step fails.  (Unlikely, but it could happen if you are out of memory.)
 164    * This routine fills in the contents of struct jerr, and returns jerr's
 165    * address which we place into the link field in cinfo.
 166    */
 167   cinfo.err = jpeg_std_error(&jerr);
 168   /* Now we can initialize the JPEG compression object. */
 169   jpeg_create_compress(&cinfo);
 170
 171   /* Step 2: specify data destination (eg, a file) */
 172   /* Note: steps 2 and 3 can be done in either order. */
 173
 174   jpeg_stdio_dest(&cinfo, fp, fragment_size, 1);
 175
 176   /* Step 3: set parameters for compression */
 177
 178   /* First we supply a description of the input image.
 179    * Four fields of the cinfo struct must be filled in:
 180    */
 181   cinfo.image_width = image_width;/* image width and height, in pixels */
 182   cinfo.image_height = image_height;
 183   if ( sample_pixel == 3 )
 184     {
 185     cinfo.input_components = 3;     /* # of color components per pixel */
 186     cinfo.in_color_space = JCS_RGB; /* colorspace of input image */
 187     }
 188   else
 189     {
 190     cinfo.input_components = 1;     /* # of color components per pixel */
 191     cinfo.in_color_space = JCS_GRAYSCALE; /* colorspace of input image */
 192     }
 193   /* Now use the library's routine to set default compression parameters.
 194    * (You must set at least cinfo.in_color_space before calling this,
 195    * since the defaults depend on the source color space.)
 196    */
 197   jpeg_set_defaults(&cinfo);
 198   /*
 199    * http://www.koders.com/c/fid80DBBF1D49D004EF71CE7C493C34610C4F17D3D3.aspx
 200    * http://studio.imagemagick.org/pipermail/magick-users/2002-September/004685.html
 201    * You need to set -quality 101 or greater.  If quality is 100 or less you
 202    * get regular JPEG output.  This is not explained in the documentation, only
 203    * in the comments in coder/jpeg.c.  When you have configured libjpeg with
 204    * lossless support, then
 205    *
 206    *    quality=predictor*100 + point_transform
 207    *
 208    * If you don't know what these values should be, just use 101.
 209    * They only affect the compression ratio, not the image appearance,
 210    * which is lossless.
 211    */
 212   jpeg_simple_lossless (&cinfo, 1, 1);
 213   /* Now you can set any non-default parameters you wish to.
 214    * Here we just illustrate the use of quality (quantization table) scaling:
 215    */
 216   jpeg_set_quality(&cinfo, quality, TRUE /* limit to baseline-JPEG values */);
 217
 218   /* Step 4: Start compressor */
 219
 220   /* TRUE ensures that we will write a complete interchange-JPEG file.
 221    * Pass TRUE unless you are very sure of what you're doing.
 222    */
 223   jpeg_start_compress(&cinfo, TRUE);
 224
 225   /* Step 5: while (scan lines remain to be written) */
 226   /*           jpeg_write_scanlines(...); */
 227
 228   /* Here we use the library's state variable cinfo.next_scanline as the
 229    * loop counter, so that we don't have to keep track ourselves.
 230    * To keep things simple, we pass one scanline per call; you can pass
 231    * more if you wish, though.
 232    */
 233   if (sample_pixel == 3)
 234     {
 235     row_stride = image_width * 3;/* JSAMPLEs per row in image_buffer */
 236     }
 237   else
 238     {
 239     row_stride = image_width * 1;/* JSAMPLEs per row in image_buffer */
 240     }
 241
 242   /* everything was ok */
 243   return true;
 244 }
 245
 246 bool FinalizeJpeg(struct jpeg_compress_struct &cinfo)
 247 {
 248   /* Step 6: Finish compression */
 249
 250   jpeg_finish_compress(&cinfo);
 251
 252   /* Step 7: release JPEG compression object */
 253
 254   /* This is an important step since it will release a good deal of memory. */
 255   jpeg_destroy_compress(&cinfo);
 256
 257   /* And we're done! */
 258   return true;
 259 }
 260
 261 // If false then suspension return
 262 bool WriteScanlines(struct jpeg_compress_struct &cinfo, void *input_buffer, int row_stride)
 263 {
 264   JSAMPLE *image_buffer = (JSAMPLE*) input_buffer;
 265   JSAMPROW row_pointer[1];   /* pointer to JSAMPLE row[s] */
 266   row_pointer[0] = image_buffer;
 267
 268   while (cinfo.next_scanline < cinfo.image_height) {
 269     /* jpeg_write_scanlines expects an array of pointers to scanlines.
 270      * Here the array is only one element long, but you could pass
 271      * more than one scanline at a time if that's more convenient.
 272      */
 273     //row_pointer[0] = & image_buffer[cinfo.next_scanline * row_stride];
 274
 275     if( jpeg_write_scanlines(&cinfo, row_pointer, 1) != 1)
 276       {
 277       //entering suspension mode, basically we wrote the whole jpeg fragment
 278       // technically we could enforce that by checkig the value of row_pointer to
 279       // actually be at the end of the image...TODO
 280       return false;
 281       }
 282     row_pointer[0] += row_stride;
 283   }
 284
 285   // Well looks like we are done writting the scanlines
 286   return true;
 287 }
 288
 289 // input_buffer is ONE image
 290 // fragment_size is the size of this image (fragment)
 291 bool CreateOneFrame (std::ostream *fp, void *input_buffer, int fragment_size,
 292                      int image_width, int image_height, int numZ, int sample_pixel, int quality, JpegVector &v)
 293 {
 294   struct jpeg_compress_struct cinfo;
 295   int row_stride;            /* physical row width in image buffer */
 296   size_t beg = fp->tellp();
 297   bool r = InitializeJpeg(fp, fragment_size, image_width, image_height,
 298       sample_pixel, quality, cinfo, row_stride);
 299   assert( r );
 300   (void)numZ;
 301
 302   uint8_t *pbuffer = (uint8_t*)input_buffer;
 303   //int i;
 304   //for(i=0; i<numZ; ++i)
 305 //    {
 306     r = WriteScanlines(cinfo, pbuffer, row_stride);
 307     assert( r );
 308 //    pbuffer+=fragment_size; //shift to next image
 309
 310     //Upodate frag size
 311 //    size_t end = fp->tellp();
 312 //    std::cerr << "DIFF: " << end-beg << std::endl;
 313
 314 //    JpegPair &jp = v[i];
 315 //    jp.second = end-beg;
 316     //beg = end; //
 317  //   }
 318
 319   r = FinalizeJpeg(cinfo);
 320   assert( r );
 321     size_t end = fp->tellp();
 322     static int i = 0;
 323     JpegPair &jp = v[i];
 324     jp.second = end-beg;
 325     std::cerr << "DIFF: " << i <<" -> " << end-beg << std::endl;
 326     ++i;
 327
 328   //JpegPair &jp = v[0];
 329   //jp.second = 15328;
 330
 331   return true;
 332 }
 333
 334 //bool CreateMultipleFrames (std::ostream *fp, void *input_buffer, int fragment_size,
 335 //               int image_width, int image_height, int sample_pixel, int quality, JpegVector &v)
 336 //{
 337 //}
 338
 339 #define WITHOFFSETTABLE 1
 340
 341 // Open a dicom file and compress it as JPEG stream
 342 int main(int argc, char *argv[])
 343 {
 344   if( argc < 2)
 345     return 1;
 346
 347    std::string filename = argv[1];
 348    std::string outfilename = "/tmp/bla.dcm";
 349    if( argc >= 3 )
 350      outfilename = argv[2];
 351    int quality = 100;
 352    if( argc >= 4 )
 353      quality = atoi(argv[2]);
 354    std::cerr << "Using quality: " << quality << std::endl;
 355
 356 // Step 1 : Create the header of the image
 357    gdcm::File *f = new gdcm::File();
 358    f->SetLoadMode ( gdcm::LD_ALL ); // Load everything
 359    f->SetFileName( filename );
 360    f->Load();
 361
 362    gdcm::FileHelper *tested = new gdcm::FileHelper( f );
 363    std::string PixelType = tested->GetFile()->GetPixelType();
 364    int xsize = f->GetXSize();
 365    int ysize = f->GetYSize();
 366    int zsize = f->GetZSize();
 367
 368    int samplesPerPixel = f->GetSamplesPerPixel();
 369    size_t testedDataSize    = tested->GetImageDataSize();
 370    std::cerr << "testedDataSize:" << testedDataSize << std::endl;
 371    uint8_t *testedImageData = tested->GetImageData();
 372
 373    //std::ofstream *of = new std::ofstream("/tmp/jpeg.jpg");
 374    std::ostringstream *of = new std::ostringstream();
 375    std::cout << "X: " << xsize << std::endl;
 376    std::cout << "Y: " << ysize << std::endl;
 377    std::cout << "Sample: " << samplesPerPixel << std::endl;
 378    int fragment_size = xsize*ysize*samplesPerPixel;
 379
 380    JpegVector JpegFragmentSize;
 381 #if WITHOFFSETTABLE
 382    size_t bots; //basic offset table start
 383    EncodeWithBasicOffsetTable(of, zsize, bots);
 384 #else
 385    EncodeWithoutBasicOffsetTable(of, 1);
 386 #endif
 387    uint8_t *pImageData = testedImageData;
 388    for(int i=0; i<zsize;i++)
 389      {
 390      WriteDICOMItems(of, JpegFragmentSize);
 391      CreateOneFrame(of, pImageData, fragment_size, xsize, ysize, zsize,
 392        samplesPerPixel, quality, JpegFragmentSize);
 393      pImageData += fragment_size;
 394      }
 395    CloseJpeg(of, JpegFragmentSize);
 396 #if WITHOFFSETTABLE
 397    UpdateBasicOffsetTable(of, JpegFragmentSize, bots);
 398 #endif
 399
 400    if( !f->IsReadable() )
 401    {
 402       std::cerr << "-------------------------------\n"
 403                 << "Error while creating the file\n"
 404                 << "This file is considered to be not readable\n";
 405
 406       return 1;
 407    }
 408    std::streambuf* sb = of->rdbuf();
 409    (void)sb;
 410
 411    // Let save the file as jpeg standalone
 412      {
 413      std::ofstream *jof = new std::ofstream( "/tmp/test.jpg" );
 414      CreateOneFrame(jof, testedImageData, fragment_size, xsize, ysize, zsize,
 415        samplesPerPixel, 70, JpegFragmentSize);
 416      jof->close();
 417      delete jof;
 418      }
 419
 420
 421
 422
 423
 424 // Step 1 : Create the header of the image
 425
 426    gdcm::File *fileToBuild = new gdcm::File();
 427    std::ostringstream str;
 428
 429    // Set the image size
 430    str.str("");
 431    str << xsize;
 432    fileToBuild->InsertEntryString(str.str(),0x0028,0x0011); // Columns
 433    str.str("");
 434    str << ysize;
 435    fileToBuild->InsertEntryString(str.str(),0x0028,0x0010); // Rows
 436
 437    if(zsize>1)
 438    {
 439       str.str("");
 440       str << zsize;
 441       fileToBuild->InsertEntryString(str.str(),0x0028,0x0008); // Number of Frames
 442    }
 443
 444    // Set the pixel type
 445    str.str("");
 446    str << 8; //img.componentSize;
 447    fileToBuild->InsertEntryString(str.str(),0x0028,0x0100); // Bits Allocated
 448
 449    str.str("");
 450    str << 8; //img.componentUse;
 451    fileToBuild->InsertEntryString(str.str(),0x0028,0x0101); // Bits Stored
 452
 453    str.str("");
 454    str << 7; //( img.componentSize - 1 );
 455    fileToBuild->InsertEntryString(str.str(),0x0028,0x0102); // High Bit
 456
 457    // Set the pixel representation
 458    str.str("");
 459    str << 0; //img.sign;
 460    fileToBuild->InsertEntryString(str.str(),0x0028,0x0103); // Pixel Representation
 461
 462    // Set the samples per pixel
 463    str.str("");
 464    str << samplesPerPixel; //img.components;
 465    fileToBuild->InsertEntryString(str.str(),0x0028,0x0002); // Samples per Pixel
 466
 467 // Step 2 : Create the output image
 468 //   std::cout << "2...";
 469 //   if( img.componentSize%8 > 0 )
 470 //   {
 471 //      img.componentSize += 8-img.componentSize%8;
 472 //   }
 473    size_t size = xsize * ysize * zsize
 474                * samplesPerPixel /* * img.componentSize / 8*/;
 475
 476    uint8_t *imageData = new uint8_t[size];
 477    gdcm::FileHelper *fileH = new gdcm::FileHelper(fileToBuild);
 478    //fileH->SetImageData(imageData,size);
 479    assert( size == testedDataSize );
 480    size = of->str().size();
 481    //size = sb->in_avail();
 482    std::cerr << "Size JPEG:" << size << std::endl;
 483    //fileH->SetImageData((uint8_t*)of->str().c_str(), size);
 484    memcpy(imageData, of->str().c_str(), size);
 485    fileH->SetImageData(imageData, size);
 486    //str::string *s = of->str();
 487    //fileH->SetWriteTypeToDcmExplVR();
 488    fileH->SetWriteTypeToJPEG(  );
 489    if( !fileH->Write(outfilename) )
 490      {
 491      std::cerr << "Badddd" << std::endl;
 492      }
 493    //of->close();
 494    std::ofstream out("/tmp/jpeg2.jpg");
 495    //out.write( of->str(), of
 496    //out << of->str(); //rdbuf is faster than going through str()
 497    //out.write( (char*)imageData, size);
 498    out.write( of->str().c_str(), size);
 499    //std::cerr << "JPEG marker is: " << imageData[6] << imageData[7] <<
 500    //  imageData[8] << imageData[9] << std::endl;
 501    //out.rdbuf( *sb );
 502    out.close();
 503
 504    delete of;
 505    delete f;
 506    delete tested;
 507    delete fileToBuild;
 508    delete fileH;
 509
 510    return 0;
 511 }
 512