Example/WriteDicomAsJPEG.cxx

   1 /*=========================================================================
   2
   3   Program:   gdcm
   4   Module:    $RCSfile: WriteDicomAsJPEG.cxx,v $
   5   Language:  C++
   6   Date:      $Date: 2006/07/26 17:47:39 $
   7   Version:   $Revision: 1.12 $
   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     gdcm::binary_write(*fp, jp.first - first.first);
 111     std::cerr << "Updating Table:" << jp.first - first.first << std::endl;
 112     }
 113 }
 114
 115 void UpdateJpegFragmentSize(std::ostream *fp, JpegVector const &v)
 116 {
 117   JpegVector::const_iterator i;
 118   for(i= v.begin(); i!=v.end(); ++i)
 119     {
 120     const JpegPair &jp = *i;
 121     fp->seekp( jp.first );
 122     gdcm::binary_write(*fp, jp.second );
 123     std::cerr << "Updating:" << jp.first << "," << jp.second << std::endl;
 124     }
 125 }
 126
 127 void CloseJpeg(std::ostream *fp, JpegVector &v)
 128 {
 129   // sequence terminator
 130   uint16_t group = 0xfffe;
 131   uint16_t elem  = 0xe000;
 132   gdcm::binary_write(*fp, group);
 133   gdcm::binary_write(*fp, elem);
 134
 135   uint32_t length = 0x0;
 136   gdcm::binary_write(*fp, length);
 137
 138   // Jpeg is done, now update the frag length
 139   UpdateJpegFragmentSize(fp, v);
 140 }
 141
 142 bool InitializeJpeg(std::ostream *fp, int fragment_size, int image_width, int image_height,
 143   int sample_pixel, int quality, struct jpeg_compress_struct &cinfo, int &row_stride)
 144 {
 145
 146   /* This struct contains the JPEG compression parameters and pointers to
 147    * working space (which is allocated as needed by the JPEG library).
 148    * It is possible to have several such structures, representing multiple
 149    * compression/decompression processes, in existence at once.  We refer
 150    * to any one struct (and its associated working data) as a "JPEG object".
 151    */
 152   //struct jpeg_compress_struct cinfo;
 153   /* This struct represents a JPEG error handler.  It is declared separately
 154    * because applications often want to supply a specialized error handler
 155    * (see the second half of this file for an example).  But here we just
 156    * take the easy way out and use the standard error handler, which will
 157    * print a message on stderr and call exit() if compression fails.
 158    * Note that this struct must live as long as the main JPEG parameter
 159    * struct, to avoid dangling-pointer problems.
 160    */
 161   struct jpeg_error_mgr jerr;
 162   /* More stuff */
 163
 164   /* Step 1: allocate and initialize JPEG compression object */
 165
 166   /* We have to set up the error handler first, in case the initialization
 167    * step fails.  (Unlikely, but it could happen if you are out of memory.)
 168    * This routine fills in the contents of struct jerr, and returns jerr's
 169    * address which we place into the link field in cinfo.
 170    */
 171   cinfo.err = jpeg_std_error(&jerr);
 172   /* Now we can initialize the JPEG compression object. */
 173   jpeg_create_compress(&cinfo);
 174
 175   /* Step 2: specify data destination (eg, a file) */
 176   /* Note: steps 2 and 3 can be done in either order. */
 177
 178   jpeg_stdio_dest(&cinfo, fp, fragment_size, 1);
 179
 180   /* Step 3: set parameters for compression */
 181
 182   /* First we supply a description of the input image.
 183    * Four fields of the cinfo struct must be filled in:
 184    */
 185   cinfo.image_width = image_width;/* image width and height, in pixels */
 186   cinfo.image_height = image_height;
 187   if ( sample_pixel == 3 )
 188     {
 189     cinfo.input_components = 3;     /* # of color components per pixel */
 190     cinfo.in_color_space = JCS_RGB; /* colorspace of input image */
 191     }
 192   else
 193     {
 194     cinfo.input_components = 1;     /* # of color components per pixel */
 195     cinfo.in_color_space = JCS_GRAYSCALE; /* colorspace of input image */
 196     }
 197   /* Now use the library's routine to set default compression parameters.
 198    * (You must set at least cinfo.in_color_space before calling this,
 199    * since the defaults depend on the source color space.)
 200    */
 201   jpeg_set_defaults(&cinfo);
 202   /*
 203    * http://www.koders.com/c/fid80DBBF1D49D004EF71CE7C493C34610C4F17D3D3.aspx
 204    * http://studio.imagemagick.org/pipermail/magick-users/2002-September/004685.html
 205    * You need to set -quality 101 or greater.  If quality is 100 or less you
 206    * get regular JPEG output.  This is not explained in the documentation, only
 207    * in the comments in coder/jpeg.c.  When you have configured libjpeg with
 208    * lossless support, then
 209    *
 210    *    quality=predictor*100 + point_transform
 211    *
 212    * If you don't know what these values should be, just use 101.
 213    * They only affect the compression ratio, not the image appearance,
 214    * which is lossless.
 215    */
 216   jpeg_simple_lossless (&cinfo, 1, 1);
 217   /* Now you can set any non-default parameters you wish to.
 218    * Here we just illustrate the use of quality (quantization table) scaling:
 219    */
 220   jpeg_set_quality(&cinfo, quality, TRUE /* limit to baseline-JPEG values */);
 221
 222   /* Step 4: Start compressor */
 223
 224   /* TRUE ensures that we will write a complete interchange-JPEG file.
 225    * Pass TRUE unless you are very sure of what you're doing.
 226    */
 227   jpeg_start_compress(&cinfo, TRUE);
 228
 229   /* Step 5: while (scan lines remain to be written) */
 230   /*           jpeg_write_scanlines(...); */
 231
 232   /* Here we use the library's state variable cinfo.next_scanline as the
 233    * loop counter, so that we don't have to keep track ourselves.
 234    * To keep things simple, we pass one scanline per call; you can pass
 235    * more if you wish, though.
 236    */
 237   if (sample_pixel == 3)
 238     {
 239     assert( sample_pixel == 1 );
 240     row_stride = image_width * 3;/* JSAMPLEs per row in image_buffer */
 241     }
 242   else
 243     {
 244     row_stride = image_width * 1;/* JSAMPLEs per row in image_buffer */
 245     }
 246
 247   /* everything was ok */
 248   return true;
 249 }
 250
 251 bool FinalizeJpeg(struct jpeg_compress_struct &cinfo)
 252 {
 253   /* Step 6: Finish compression */
 254
 255   jpeg_finish_compress(&cinfo);
 256
 257   /* Step 7: release JPEG compression object */
 258
 259   /* This is an important step since it will release a good deal of memory. */
 260   jpeg_destroy_compress(&cinfo);
 261
 262   /* And we're done! */
 263   return true;
 264 }
 265
 266 // If false then suspension return
 267 bool WriteScanlines(struct jpeg_compress_struct &cinfo, void *input_buffer, int row_stride)
 268 {
 269   JSAMPLE *image_buffer = (JSAMPLE*) input_buffer;
 270   JSAMPROW row_pointer[1];   /* pointer to JSAMPLE row[s] */
 271   row_pointer[0] = image_buffer;
 272
 273   while (cinfo.next_scanline < cinfo.image_height) {
 274     /* jpeg_write_scanlines expects an array of pointers to scanlines.
 275      * Here the array is only one element long, but you could pass
 276      * more than one scanline at a time if that's more convenient.
 277      */
 278     //row_pointer[0] = & image_buffer[cinfo.next_scanline * row_stride];
 279
 280     if( jpeg_write_scanlines(&cinfo, row_pointer, 1) != 1)
 281       {
 282       //entering suspension mode, basically we wrote the whole jpeg fragment
 283       // technically we could enforce that by checkig the value of row_pointer to
 284       // actually be at the end of the image...TODO
 285       return false;
 286       }
 287     row_pointer[0] += row_stride;
 288   }
 289
 290   // Well looks like we are done writting the scanlines
 291   return true;
 292 }
 293
 294 // input_buffer is ONE image
 295 // fragment_size is the size of this image (fragment)
 296 bool CreateOneFrame (std::ostream *fp, void *input_buffer, int fragment_size,
 297                      int image_width, int image_height, int numZ, int sample_pixel, int quality, JpegVector &v)
 298 {
 299   struct jpeg_compress_struct cinfo;
 300   int row_stride;            /* physical row width in image buffer */
 301   size_t beg = fp->tellp();
 302   bool r = InitializeJpeg(fp, fragment_size, image_width, image_height,
 303       sample_pixel, quality, cinfo, row_stride);
 304   assert( r );
 305   (void)numZ;
 306
 307   uint8_t *pbuffer = (uint8_t*)input_buffer;
 308   //int i;
 309   //for(i=0; i<numZ; ++i)
 310 //    {
 311     r = WriteScanlines(cinfo, pbuffer, row_stride);
 312     assert( r );
 313 //    pbuffer+=fragment_size; //shift to next image
 314
 315     //Upodate frag size
 316 //    size_t end = fp->tellp();
 317 //    std::cerr << "DIFF: " << end-beg << std::endl;
 318
 319 //    JpegPair &jp = v[i];
 320 //    jp.second = end-beg;
 321     //beg = end; //
 322  //   }
 323
 324   r = FinalizeJpeg(cinfo);
 325   assert( r );
 326     size_t end = fp->tellp();
 327     static int i = 0;
 328     JpegPair &jp = v[i];
 329     jp.second = end-beg;
 330
 331     if( ((end-beg) % 2) )
 332     {
 333        fp->put( '\0' );
 334        jp.second += 1;
 335     }
 336     assert( !(jp.second % 2) );
 337     std::cerr << "DIFF: " << i <<" -> " << jp.second << std::endl;
 338
 339     ++i;
 340
 341   //JpegPair &jp = v[0];
 342   //jp.second = 15328;
 343
 344   return true;
 345 }
 346
 347 //bool CreateMultipleFrames (std::ostream *fp, void *input_buffer, int fragment_size,
 348 //               int image_width, int image_height, int sample_pixel, int quality, JpegVector &v)
 349 //{
 350 //}
 351
 352 #define WITHOFFSETTABLE 1
 353
 354 // Open a dicom file and compress it as JPEG stream
 355 int main(int argc, char *argv[])
 356 {
 357   if( argc < 2)
 358     return 1;
 359
 360    std::string filename = argv[1];
 361    std::string outfilename = "/tmp/bla.dcm";
 362    if( argc >= 3 )
 363      outfilename = argv[2];
 364    int quality = 100;
 365    if( argc >= 4 )
 366      quality = atoi(argv[2]);
 367    std::cerr << "Using quality: " << quality << std::endl;
 368
 369 // Step 1 : Create the header of the image
 370    gdcm::File *f = gdcm::File::New();
 371    f->SetLoadMode ( gdcm::LD_ALL ); // Load everything
 372    f->SetFileName( filename );
 373    f->Load();
 374
 375    gdcm::FileHelper *tested = gdcm::FileHelper::New( f );
 376    std::string PixelType = tested->GetFile()->GetPixelType();
 377    int xsize = f->GetXSize();
 378    int ysize = f->GetYSize();
 379    int zsize = f->GetZSize();
 380
 381    int samplesPerPixel = f->GetSamplesPerPixel();
 382    size_t testedDataSize    = tested->GetImageDataSize();
 383    std::cerr << "testedDataSize:" << testedDataSize << std::endl;
 384    uint8_t *testedImageData = tested->GetImageData();
 385
 386    //std::ofstream *of = new std::ofstream("/tmp/jpeg.jpg");
 387    std::ostringstream *of = new std::ostringstream();
 388    std::cout << "X: " << xsize << std::endl;
 389    std::cout << "Y: " << ysize << std::endl;
 390    std::cout << "Sample: " << samplesPerPixel << std::endl;
 391    int fragment_size = xsize*ysize*samplesPerPixel;
 392
 393    JpegVector JpegFragmentSize;
 394 #if WITHOFFSETTABLE
 395    size_t bots; //basic offset table start
 396    EncodeWithBasicOffsetTable(of, zsize, bots);
 397 #else
 398    EncodeWithoutBasicOffsetTable(of, 1);
 399 #endif
 400    uint8_t *pImageData = testedImageData;
 401    for(int i=0; i<zsize;i++)
 402      {
 403      WriteDICOMItems(of, JpegFragmentSize);
 404      CreateOneFrame(of, pImageData, fragment_size, xsize, ysize, zsize,
 405        samplesPerPixel, quality, JpegFragmentSize);
 406      assert( !(fragment_size % 2) );
 407      pImageData += fragment_size;
 408      }
 409    CloseJpeg(of, JpegFragmentSize);
 410 #if WITHOFFSETTABLE
 411    UpdateBasicOffsetTable(of, JpegFragmentSize, bots);
 412 #endif
 413
 414    if( !f->IsReadable() )
 415    {
 416       std::cerr << "-------------------------------\n"
 417                 << "Error while creating the file\n"
 418                 << "This file is considered to be not readable\n";
 419
 420       return 1;
 421    }
 422    std::streambuf* sb = of->rdbuf();
 423    (void)sb;
 424
 425    // Let save the file as jpeg standalone
 426      {
 427      std::ofstream *jof = new std::ofstream( "/tmp/test.jpg" );
 428      CreateOneFrame(jof, testedImageData, fragment_size, xsize, ysize, zsize,
 429        samplesPerPixel, 70, JpegFragmentSize);
 430      jof->close();
 431      delete jof;
 432      }
 433
 434
 435
 436
 437
 438 // Step 1 : Create the header of the image
 439
 440    gdcm::File *fileToBuild = gdcm::File::New();
 441    std::ostringstream str;
 442
 443    // Set the image size
 444    str.str("");
 445    str << xsize;
 446    fileToBuild->InsertEntryString(str.str(),0x0028,0x0011,"US"); // Columns
 447    str.str("");
 448    str << ysize;
 449    fileToBuild->InsertEntryString(str.str(),0x0028,0x0010,"US"); // Rows
 450
 451    if(zsize>1)
 452    {
 453       str.str("");
 454       str << zsize;
 455       fileToBuild->InsertEntryString(str.str(),0x0028,0x0008,"IS"); // Number of Frames
 456    }
 457
 458    // Set the pixel type
 459    str.str("");
 460    str << 8; //img.componentSize;
 461    fileToBuild->InsertEntryString(str.str(),0x0028,0x0100,"US"); // Bits Allocated
 462
 463    str.str("");
 464    str << 8; //img.componentUse;
 465    fileToBuild->InsertEntryString(str.str(),0x0028,0x0101,"US"); // Bits Stored
 466
 467    str.str("");
 468    str << 7; //( img.componentSize - 1 );
 469    fileToBuild->InsertEntryString(str.str(),0x0028,0x0102,"US"); // High Bit
 470
 471    // Set the pixel representation
 472    str.str("");
 473    str << 0; //img.sign;
 474    fileToBuild->InsertEntryString(str.str(),0x0028,0x0103,"US"); // Pixel Representation
 475
 476    // Set the samples per pixel
 477    str.str("");
 478    str << samplesPerPixel; //img.components;
 479    fileToBuild->InsertEntryString(str.str(),0x0028,0x0002,"US"); // Samples per Pixel
 480
 481 // Step 2 : Create the output image
 482 //   std::cout << "2...";
 483 //   if( img.componentSize%8 > 0 )
 484 //   {
 485 //      img.componentSize += 8-img.componentSize%8;
 486 //   }
 487    size_t size = xsize * ysize * zsize
 488                * samplesPerPixel /* * img.componentSize / 8*/;
 489
 490    uint8_t *imageData = new uint8_t[size];
 491    gdcm::FileHelper *fileH = gdcm::FileHelper::New(fileToBuild);
 492    //fileH->SetImageData(imageData,size);
 493    assert( size == testedDataSize );
 494    size = of->str().size();
 495    //size = sb->in_avail();
 496    std::cerr << "Size JPEG:" << size << std::endl;
 497    //fileH->SetImageData((uint8_t*)of->str().c_str(), size);
 498    memcpy(imageData, of->str().c_str(), size);
 499    fileH->SetImageData(imageData, size);
 500    //str::string *s = of->str();
 501    //fileH->SetWriteTypeToDcmExplVR();
 502    fileH->SetWriteTypeToJPEG(  );
 503    if( !fileH->Write(outfilename) )
 504      {
 505      std::cerr << "Badddd" << std::endl;
 506      }
 507    //of->close();
 508    std::ofstream out("/tmp/jpeg2.jpg");
 509    //out.write( of->str(), of
 510    //out << of->str(); //rdbuf is faster than going through str()
 511    //out.write( (char*)imageData, size);
 512    out.write( of->str().c_str(), size);
 513    //std::cerr << "JPEG marker is: " << imageData[6] << imageData[7] <<
 514    //  imageData[8] << imageData[9] << std::endl;
 515    //out.rdbuf( *sb );
 516    out.close();
 517
 518    delete of;
 519    f->Delete();
 520    tested->Delete();
 521    fileToBuild->Delete();
 522    fileH->Delete();
 523
 524    return 0;
 525 }
 526