ros2--图像/image
原始图像
接口类型：
压缩图像
接口类型：
sensor_msgs/msg/CompressedImage
ros2 interface show sensor_msgs/msg/CompressedImage
# This message contains a compressed image.std_msgs/Header header # Header timestamp should be acquisition time of imagebuiltin_interfaces/Time stampint32 secuint32 nanosecstring frame_id# Header frame_id should be optical frame of camera# origin of frame should be optical center of cameara# +x should point to the right in the image# +y should point down in the image# +z should point into to plane of the imagestring format # Specifies the format of the data# Acceptable values:# jpeg, png, tiffuint8[] data # Compressed image buffer1. header (std_msgs/Header)
消息的头部信息，包含时间戳和坐标系标识：
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stamp(builtin_interfaces/Time)-
sec(int32): 时间戳的秒部分 -
nanosec(uint32): 时间戳的纳秒部分 -
作用：表示图像的采集时间（通常是相机捕获图像的时刻）。
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frame_id(string)-
作用：定义图像的坐标系（通常是相机的光学坐标系）。
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坐标系约定：
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原点：相机的光学中心（光心）。
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+x：指向图像的右侧。 -
+y：指向图像的下方。 -
+z：指向图像平面内（即光轴方向）。
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2. format (string)
指定图像的压缩格式，常见值包括：
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"jpeg"、"png"、"tiff"（ROS 支持的压缩格式）。 -
作用：告知解码器如何解析后续的
data字段。
3. data (uint8[])
存储压缩后的图像数据的字节数组：
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编码方式：由
format字段指定（如 JPEG、PNG 等）。 -
特点：
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二进制数据，直接存储压缩后的字节流。
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相比原始图像（
sensor_msgs/Image），体积更小，适合带宽有限的场景。
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关键区别：CompressedImage vs 原始 Image
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原始图像 (
sensor_msgs/Image)：-
包含未压缩的像素数据（如
rgb8、bgr8、mono8等格式）。 -
数据量大，占用带宽高。
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压缩图像 (
CompressedImage)：-
通过
format指定压缩算法（如 JPEG/PNG），data存储压缩后的二进制流。 -
需解码后才能使用（如用 OpenCV 的
cv_bridge）。
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图像压缩算法和像素格式
图像的本质
图像的数据本质上是 像素值的集合，存储了每个点的颜色或亮度信息。
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在内存中的表示：
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图像是一个多维数组（如OpenCV中的
ndarray）。 -
例如：
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灰度图：
shape=(H, W)，每个像素是0（黑）到255（白）的整数（uint8）。 -
彩色图：
shape=(H, W, 3)，每个像素是[B, G, R]三个通道的值（OpenCV默认顺序）。
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在文件中的表示：
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未压缩格式（如BMP）：直接存储像素值，文件较大。
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压缩格式（如JPEG/PNG）：通过算法减少存储空间。
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-- 所以先有像素，再有图像压缩算法。
图像压缩算法
作用
主要用于减少图像数据的体积，分为无损压缩和有损压缩。
分类
(1) 无损压缩
压缩后可以完全恢复原始数据，适合需要精确像素的场景（如医学影像、卫星图像）。
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PNG (Portable Network Graphics)
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支持透明通道（Alpha通道），适合保存带遮罩的图像。
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压缩率较高，但比JPEG慢。
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TIFF (Tagged Image File Format)
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支持多图层、多通道，常用于专业摄影和印刷。
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BMP (位图)
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无压缩，文件体积大，ROS中较少使用。
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(2) 有损压缩
牺牲部分图像质量以换取更高的压缩率，适合实时传输（如摄像头数据）。
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JPEG (Joint Photographic Experts Group)
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最常用的有损压缩格式，适用于自然场景（照片）。
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不支持透明通道，压缩率高，但可能产生块状伪影（Blocking Artifacts）。
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WebP
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Google开发，比JPEG更高的压缩率，支持透明通道。
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HEIF/HEIC
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苹果推广的高效图像格式，压缩率优于JPEG。
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像素格式（Pixel Formats）
本质和作用
像素格式定义了图像数据的存储方式和解释规则。
注意：计算机中任何数据都是01二进制，所以图像数据也是01二进制数据。
像素格式由很多标准组成：
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颜色通道（Channels）
决定图像的色彩信息如何存储，是像素格式最关键的组成部分。
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常见类型：
| 通道数量 | 格式示例 | 说明 |
| 1 | mono8 | 单通道灰度图（0=黑，255=白） |
| 3 | bgr8/rgb8 | 三通道彩色图（BGR是OpenCV默认顺序，RGB是通用标准） |
| 4 | bgra8 | 四通道（含Alpha透明通道，0=透明，255=不透明） |
| 其他 | yuv422 | 多通道非RGB格式（如YUV用于视频压缩） |
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特殊通道排列：
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Bayer格式（如
bayer_rggb）：原始相机传感器的单通道排列，需解马赛克（Demosaicing）转换为RGB。
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位深度（Bit Depth）
定义每个通道的数值范围和精度，影响图像的动态范围和存储大小。
| 位深度 | 数据类型 | 数值范围 | 典型用途 |
| 8位 | uint8 | 0~255 | 普通图像（JPEG/PNG） |
| 16位 | uint16 | 0~65535 | 医学影像、深度传感器 |
| 32位 | float32 | 浮点数（如0.0~1.0） | 高动态范围（HDR）、深度图 |
示例：
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mono16：16位灰度图，可表示更精细的亮度层次。 -
32FC1：32位浮点单通道，用于存储深度值（单位：米）。
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数据布局（Memory Layout）
定义像素值在内存中的排列方式，影响数据读取效率。
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交错存储（Interleaved）：
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通道值按像素顺序排列（如BGRBGRBGR...）。
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适用于大多数彩色图像（如OpenCV的
bgr8）。
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平面存储（Planar）：
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所有像素的同一通道连续存储（如RRRR...GGGG...BBBB...）。
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常见于视频编码（如YUV420）。
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示例对比：
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bgr8（Interleaved）：[B1,G1,R1, B2,G2,R2, ...] -
yuv420（Planar）：[Y1,Y2,...,Yn, U1,U2..., V1,V2...]
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颜色空间（Color Space）
定义如何将数值映射到实际颜色，影响色彩还原效果。
| 颜色空间 | 说明 |
| RGB/BGR | 基于红、绿、蓝三原色的加色模型，最常用。 |
| YUV/YCrCb | 分离亮度（Y）和色度（UV），用于视频压缩（如JPEG、H.264）。 |
| HSV/HSL | 用色调（H）、饱和度（S）、亮度（V/L）表示，适合颜色分析。 |
| Grayscale | 单通道亮度值，无色彩信息。 |
示例：
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摄像头原始数据可能是
YUV422，需转换为BGR才能在OpenCV中正确显示。
分类
(1) 常见彩色格式
| 格式名 | 说明 |
| rgb8 | 红-绿-蓝，每个通道8位（24位色） |
| bgr8 | 蓝-绿-红（OpenCV默认格式） |
| rgba8 | 红-绿-蓝-透明（32位） |
| bgra8 | 蓝-绿-红-透明（OpenCV带Alpha通道） |
| yuv422 | YUV颜色空间，用于部分摄像头 |
| yuv420 | 更紧凑的YUV格式（视频常用） |
(2) 灰度（单通道）格式
| 格式名 | 说明 |
| mono8 | 8位灰度图（0=黑，255=白） |
| mono16 | 16位灰度图（0~65535） |