PBM 背景移除器

PBM（便携式位图）格式是最简单、最早的图形文件格式之一，用于存储单色图像。它是 Netpbm 套件的一部分，其中还包括用于灰度图像的 PGM（便携式灰度图）和用于彩色图像的 PPM（便携式像素图）。PBM 格式旨在极易于在程序中读写，并且清晰明确。它并非旨在成为一种独立的格式，而更像是用于在不同图像格式之间转换的最低公分母。

PBM 格式仅支持黑白（1 位）图像。图像中的每个像素由一个比特表示——白色为 0，黑色为 1。该格式的简单性使其易于使用基本的文本编辑工具或编程语言进行操作，而无需专门的图像处理库。但是，这种简单性也意味着 PBM 文件可能比 JPEG 或 PNG 等更复杂的格式更大，后者使用压缩算法来减小文件大小。

PBM 格式有两种变体：称为 P1 的 ASCII（纯文本）格式和称为 P4 的二进制（原始）格式。ASCII 格式可供人类阅读，并且可以使用简单的文本编辑器创建或编辑。二进制格式不可供人类阅读，但更节省空间，并且程序可以更快地读写。尽管存储方式不同，但这两种格式都表示相同类型的图像数据，并且可以在不丢失信息的情况下相互转换。

ASCII 格式的 PBM 文件的结构以一个识别文件类型的两字节魔数开头。对于 PBM ASCII 格式，这是“P1”。在魔数之后，有空白（空格、制表符、回车符、换行符），然后是宽度规范，即图像中的列数，后面是更多空白，然后是高度规范，即图像中的行数。在高度规范之后，有更多空白，然后是像素数据开始。

ASCII PBM 文件中的像素数据由一系列“0”和“1”组成，其中每个“0”表示一个白色像素，每个“1”表示一个黑色像素。像素按行排列，每行像素在新的一行上。除了在两个字符序列中（不允许在序列的两个字符之间），像素数据中的任何位置都允许有空白。在读取 width*height 位后到达文件末尾。

相比之下，二进制 PBM 格式以“P4”而不是“P1”的魔数开头。在魔数之后，文件的格式与 ASCII 版本相同，直到像素数据开始。二进制像素数据打包成字节，每个字节的最重要位 (MSB) 表示最左边的像素，并且每行像素根据需要填充以填充最后一个字节。填充位不重要，其值被忽略。

二进制格式更节省空间，因为它使用一个完整的字节来表示八个像素，而不是 ASCII 格式，后者使用至少八个字节（每个像素一个字符加上空白）。但是，二进制格式不可供人类阅读，并且需要一个了解 PBM 格式的程序来显示或编辑图像。

以编程方式创建 PBM 文件相对简单。在 C 等编程语言中，人们可以在写入模式下打开一个文件，输出适当的魔数，将宽度和高度作为用空白分隔的 ASCII 数字写入，然后输出像素数据。对于 ASCII PBM，像素数据可以写成一系列“0”和“1”，并带有适当的换行符。对于二进制 PBM，像素数据必须打包成字节并以二进制模式写入文件。

读取 PBM 文件也很简单。程序将读取魔数以确定格式，跳过空白，读取宽度和高度，跳过更多空白，然后读取像素数据。对于 ASCII PBM，程序可以一次读取一个字符，并将其解释为像素值。对于二进制 PBM，程序必须读取字节并将它们解包成各个位以获取像素值。

PBM 格式不支持任何形式的压缩或编码，这意味着文件大小与图像中的像素数量成正比。对于高分辨率图像，这可能会导致非常大的文件。但是，该格式的简单性使其非常适合学习图像处理，用于图像保真度比文件大小更重要的场合，或用作图像转换过程中的中间格式。

PBM 格式的优点之一是它的简单性和易于操作。例如，要反转 PBM 图像（将所有黑色像素变为白色，反之亦然），人们只需在像素数据中将所有“0”替换为“1”，并将所有“1”替换为“0”。这可以通过一个简单的文本处理脚本或程序来完成。类似地，其他基本的图像操作（如旋转或镜像）可以用简单的算法实现。

尽管 PBM 格式简单，但它并未广泛用于通用图像存储或交换。这主要是由于它缺乏压缩，这使得它不适合存储大图像或在带宽可能成为问题的情况下在互联网上使用。JPEG、PNG 和 GIF 等更现代的格式提供了各种形式的压缩，更适合这些目的。但是，PBM 格式仍然在某些情况下使用，特别是用于软件开发中的简单图形，以及作为图像处理概念的教学工具。

包括 PBM 格式在内的 Netpbm 套件提供了一组用于操作 PBM、PGM 和 PPM 文件的工具。这些工具允许在 Netpbm 格式和其他流行的图像格式之间进行转换，以及基本的图像处理操作，如缩放、裁剪和颜色操作。该套件设计为易于扩展，并具有一个用于添加新功能的简单界面。

总之，PBM 图像格式是一种用于存储单色位图图像的简单、朴素的文件格式。它的简单性使其易于理解和操作，这对于教育目的或简单的图像处理任务可能是有利的。虽然它不适合所有应用程序，因为它缺乏压缩并导致文件大小大，但它仍然是一种有用的格式，在特定情况下，它的优势最能发挥作用。PBM 格式与 Netpbm 套件的其他部分一起，仍然是从事基本图像处理和格式转换的人员的宝贵工具。