go读取MNIST数据集显示图片（1）_train-images-idx3-ubyte.gz

概述

深度学习界的Hello Word程序，MNIST手写数字体识别。

MNIST 数据集可在 http://yann.lecun.com/exdb/mnist/ 获取, 它包含了四个部分:

train-images-idx3-ubyte.gz: training set images (9912422 bytes)，训练图像数据
train-labels-idx1-ubyte.gz: training set labels (28881 bytes)，训练图像标签
t10k-images-idx3-ubyte.gz: test set images (1648877 bytes)，测试图像数据
t10k-labels-idx1-ubyte.gz: test set labels (4542 bytes)，测试图像标签

train-images-idx3-ubyte.gz需要解压为train-images.idx3-ubyte，用winhex打开此文件，如下图所示，00000803是固定，0000EA60表示有6万张图片，0000001C表示图片的宽度为28，接着0000001C表示图片的高度为28。

目标

本次目的，使用go语言把文件train-images.idx3-ubyte读取，并生成一张图片。

代码如下：

import (
	"encoding/binary"
	"fmt"
	"image"
	"image/color"
	"image/png"
	"io"
	"log"
	"os"
)
 
type RawImage []byte
 
 
// 输入文件句柄
// 输出所有图片切片数组
func readImageFile(r io.Reader) ([]RawImage, error)  {
 
	var magic int32
 
	if err := binary.Read(r, binary.BigEndian, &magic); nil != err{
		return nil , err
	}
 
	if 0x0803 != magic{
		return nil, os.ErrInvalid
	}
 
 	var picNum int32
	if err := binary.Read(r, binary.BigEndian, &picNum); nil != err{
		return nil, err
	}
 
	var width, heigth int32
 
	if err := binary.Read(r, binary.BigEndian, &width); nil != err{
		return nil, err
	}
 
 
	if err := binary.Read(r, binary.BigEndian, &heigth); nil != err{
		return nil, err
	}
 
	imags := make([]RawImage, picNum)
 
	for i := 0; i < int(picNum); i++ {
 
		imags[i] = make(RawImage, width * heigth)
 
		fLen, err := io.ReadFull(r, imags[i])
 
		if nil != err{
			return nil, err
		}
 
		if fLen != int(width * heigth) {
			return nil, os.ErrInvalid
		}
 
	}
 
	return imags, nil
 
 
}
 
 
 
func main()  {
 
	fp, _ := os.Open("train-images.idx3-ubyte")
 
	imgs, err := readImageFile(fp)
 
	if nil != err{
		log.Fatal(err)
	}
 
	fmt.Println(len(imgs))
 
	// 使用GO生成图片
 
 
	imCols := 28
	imRows := 28
 
	rect := image.Rect(0, 0, imCols, imRows)
 
	rgba := image.NewNRGBA(rect)
 
	//
	for dy := 0; dy < imCols; dy++{
		for dx := 0; dx < imRows; dx++{
			rgba.Set(dy, dx, color.Gray{imgs[0][dy + dx * imRows]})
		}
	}
 
	fIm, err := os.Create("aaa.png")
 
	if nil != err{
		log.Fatal(err)
	}
 
	err = png.Encode(fIm, rgba)
 
	if nil != err{
		log.Fatal(err)
	}
 
 
}

代码说明

	fp, _ := os.Open("train-images.idx3-ubyte")
 
	imgs, err := readImageFile(fp)
 
	if nil != err{
		log.Fatal(err)
	}
 
	fmt.Println(len(imgs))

函数readImageFile，用于读取文件train-images.idx3-ubyte，输入是文件句柄，输出是6万张图片的图片数据切片。

	var magic int32
 
	if err := binary.Read(r, binary.BigEndian, &magic); nil != err{
		return nil , err
	}
 
	if 0x0803 != magic{
		return nil, os.ErrInvalid
	}

函数readImageFile的实现，此处通过binary库读取二进制文件，并且按照大端读取，读取四个字节，读取魔数，并且判断是否为00000803。

 	var picNum int32
	if err := binary.Read(r, binary.BigEndian, &picNum); nil != err{
		return nil, err
	}

接着继续通过binary库读取二进制文件，接着读取图片的数量0000EA60，即60000张。

	var width, heigth int32
 
	if err := binary.Read(r, binary.BigEndian, &width); nil != err{
		return nil, err
	}
 
 
	if err := binary.Read(r, binary.BigEndian, &heigth); nil != err{
		return nil, err
	}

 继续读取图片的宽度和高度，都为0000001C，即28。

	imags := make([]RawImage, picNum)
 
	for i := 0; i < int(picNum); i++ {
 
		imags[i] = make(RawImage, width * heigth)
 
		fLen, err := io.ReadFull(r, imags[i])
 
		if nil != err{
			return nil, err
		}
 
		if fLen != int(width * heigth) {
			return nil, os.ErrInvalid
		}
 
	}
 
	return imags, nil

分配imags的60000张RawImage，其中RawImage也是切片[]byte。然后循环读取60000张，分别对每个imags切片，再次分配图片的大小width * heigth，再通过io.ReadFull接口读二进制文件内容。

至此函数readImageFile完成了读取每张图片的功能，并输出到imags的切片。

	// 使用GO生成图片
 
 
	imCols := 28
	imRows := 28
 
	rect := image.Rect(0, 0, imCols, imRows)
 
	rgba := image.NewNRGBA(rect)
 
	//
	for dy := 0; dy < imCols; dy++{
		for dx := 0; dx < imRows; dx++{
			//fmt.Printf("dx = [%d], dy = [%d]\r\n", dx, dy)
			rgba.Set(dy, dx, color.Gray{imgs[0][dy + dx * imRows]})
		}
	}
 
	fIm, err := os.Create("aaa.png")
 
	if nil != err{
		log.Fatal(err)
	}
 
	err = png.Encode(fIm, rgba)
 
	if nil != err{
		log.Fatal(err)
	}

此代码，是把imags的切片的第一张图片数据，生成灰图PNG格式图片。下面遂段分解说明：

rect := image.Rect(0, 0, imCols, imRows)

创建28 * 28大小矩形框。

rgba := image.NewNRGBA(rect)

创建28 * 28大小矩形框的画板，用于显示图片。

	for dy := 0; dy < imCols; dy++{
		for dx := 0; dx < imRows; dx++{
			rgba.Set(dy, dx, color.Gray{imgs[0][dy + dx * imRows]})
		}
	}

rgba.Set是用于在画板上画点，而颜色来源于color.Gray来设置8bit灰度。

	fIm, err := os.Create("aaa.png")
 
	if nil != err{
		log.Fatal(err)
	}
 
	err = png.Encode(fIm, rgba)
 
	if nil != err{
		log.Fatal(err)
	}

png.Encode的功能把画板上的图画，生成图片aaa.png。

运行效果