如何在C++中将cv::Mat保存为FITS格式图像？(OpenCV)

问题原因 #

OpenCV的imwrite函数不内置支持FITS格式的写入器，直接指定.fits扩展名会触发could not find a writer for the specified extension错误。要保存FITS文件，需要使用专门的天文数据处理库，最常用的是CFITSIO（NASA官方维护的FITS格式标准库）。

解决方案：使用CFITSIO库实现写入 #

步骤1：准备CFITSIO

• 先在开发环境中安装CFITSIO库：可通过包管理器（如Ubuntu的libcfitsio-dev）或从官方源码编译安装。
• 在C++项目中链接CFITSIO库，编译时添加-lcfitsio参数。

步骤2：编写转换与写入代码

以下是针对单通道cv::Mat的示例代码（支持常见的浮点型、整型像素格式）：

#include <opencv2/opencv.hpp>
#include <fitsio.h>

bool saveMatToFITS(const cv::Mat& mat, const std::string& filePath) {
    // 仅支持单通道图像，多通道需拆分为多个HDU或转为单通道处理
    if (mat.channels() != 1) {
        std::cerr << "仅支持单通道图像写入FITS" << std::endl;
        return false;
    }

    fitsfile* fptr;
    int status = 0;
    long naxes[2] = {mat.cols, mat.rows}; // FITS维度顺序为(宽度, 高度)
    int bitpix = 0;

    // 匹配cv::Mat类型与FITS的bitpix参数，确保数据格式兼容
    switch (mat.type()) {
        case CV_8U: bitpix = BYTE_IMG; break;
        case CV_16U: bitpix = SHORT_IMG; break;
        case CV_16S: bitpix = SHORT_IMG; break;
        case CV_32F: bitpix = FLOAT_IMG; break;
        case CV_64F: bitpix = DOUBLE_IMG; break;
        default:
            std::cerr << "不支持的图像像素类型" << std::endl;
            return false;
    }

    // 创建新FITS文件，覆盖已存在的文件
    fits_create_file(&fptr, filePath.c_str(), &status);
    if (status != 0) {
        fits_report_error(stderr, status);
        return false;
    }

    // 创建包含图像数据的Primary HDU
    fits_create_img(fptr, bitpix, 2, naxes, &status);
    if (status != 0) {
        fits_report_error(stderr, status);
        fits_close_file(fptr, &status);
        return false;
    }

    // 写入图像数据：cv::Mat与FITS均为行优先存储，直接复制即可
    fits_write_img(fptr, bitpix, 1, mat.total(), mat.data, &status);
    if (status != 0) {
        fits_report_error(stderr, status);
        fits_close_file(fptr, &status);
        return false;
    }

    // 关闭文件并检查错误
    fits_close_file(fptr, &status);
    if (status != 0) {
        fits_report_error(stderr, status);
        return false;
    }

    return true;
}

// 使用示例
int main() {
    cv::Mat img = cv::imread("test.png", cv::IMREAD_GRAYSCALE);
    if (img.empty()) {
        std::cerr << "读取图像失败" << std::endl;
        return -1;
    }

    if (saveMatToFITS(img, "output.fits")) {
        std::cout << "FITS文件保存成功" << std::endl;
    } else {
        std::cerr << "FITS文件保存失败" << std::endl;
        return -1;
    }

    return 0;
}

代码说明

• 单通道限制：FITS标准中基础图像HDU通常为单通道，多通道图像需拆分为多个HDU，或转换为伪彩色单通道格式自行处理。
• 类型匹配：严格对应cv::Mat与FITS的数据类型，避免精度损失或格式错误。
• 错误处理：CFITSIO通过status返回错误码，每次调用后需检查并输出错误信息。

注意事项 #

• 多通道图像处理：若需保存多通道cv::Mat，需将每个通道作为独立HDU写入，或转换为FITS支持的彩色扩展格式。
• 编译命令示例：GCC编译时需同时链接OpenCV与CFITSIO，如g++ your_code.cpp -o your_program pkg-config --cflags --libs opencv4 -lcfitsio

内容的提问来源于stack exchange，提问作者Runsva