bmp图像的读取


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bmp图像的读取
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BMP图像文件由三部分组成:位图文件头数据结构,它包含BMP图像文件的类型、显示内容等信息;位图信息数据结构,它包含有BMP图像的宽、高、压缩方法,以及定义颜色等信息。<?xml:namespace prefix = o ns = "urn:schemas-microsoft-com:office:office" />
位图文件主要分为如下3个部分:
块名称 对应Windows结构体定义 大小(Byte)
文件信息头 BITMAPFILEHEADER 14
位图信息头 BITMAPINFOHEADER 40
RGB颜色阵列 BYTE* 由图像长宽尺寸决定
1、   文件信息头BITMAPFILEHEADER
结构体定义如下:
typedef struct tagBITMAPFILEHEADER {
WORD  bfType;  
DWORD bfSize;
WORD  bfReserved1;
WORD  bfReserved2;
DWORD bfOffBits;
} BITMAPFILEHEADER;
其中:
bfType 说明文件的类型,该值必需是0x4D42,也就是字符'BM'。
bfSize 说明该位图文件的大小,用字节为单位,即整个图像文件的存储需要多少存储空间。
bfReserved1 保留,必须设置为0
bfReserved2 保留,必须设置为0
bfOffBits 说明从文件头开始到实际的图象数据之间的字节的偏移量。这个参数是非常有用的,因为位图信息头和调色板的长度会根据不同情况而变化,所以你可以用这个偏移值迅速的从文件中读取到位数据。

2、位图信息头BITMAPINFOHEADER
结构体定义如下:
typedef struct tagBITMAPINFOHEADER {
DWORD biSize;
LONG biWidth;
LONG biHeight;
WORD biPlanes;
WORD biBitCount;
DWORD biCompression;
DWORD biSizeImage;
LONG biXPelsPerMeter;
LONG biYPelsPerMeter;
DWORD biClrUsed;
DWORD biClrImportant;
} BITMAPINFOHEADER;
其中:
biSize 说明BITMAPINFOHEADER结构所需要的字数。一般是40
biWidth 说明图象的宽度,以象素为单位。
biHeight 说明图象的高度,以象素为单位。注:这个值除了用于描述图像的高度之外,它还有另一个用处,就是指明该图像是倒向的位图,还是正向的位图。如果该值是一个正数,说明图像是倒向的,如果该值是一个负数,则说明图像是正向的。大多数的BMP文件都是倒向的位图,也就是说高度值是一个正数。
biPlanes 为目标设备说明位面数,其值将总是被设为1。
biBitCount 说明比特数/象素,其值为1、4、8、16、24、或32。但是由于我们平时用到的图像绝大部分是24位和32位的,所以我们讨论这两类图像。 24表示一个像素占三个字节。
biCompression 说明图象数据压缩的类型,同样我们只讨论没有压缩的类型:BI_RGB。
biSizeImage 说明图象的大小,以字节为单位。当用BI_RGB格式时,可设置为0。biSizeImage = biWidth * biHeight (但是此处的biWidth必须是4的倍数,比如biWidth =240,则可仍然是240,但是若biWidth = 241 ,则取biWidth = 244.)
biXPelsPerMeter 说明水平分辨率,用象素/米表示。
biYPelsPerMeter 说明垂直分辨率,用象素/米表示。
biClrUsed 说明位图实际使用的彩色表中的颜色索引数(设为0的话,则说明使用所有调色板项)。
biClrImportant 说明对图象显示有重要影响的颜色索引的数目,如果是0,表示都重要。

sizeof(BITMAPINFOHEADER) + sizeof(BITMAPFILEHEADER) + biSizeImage = bfSize
比如一幅图像的占用的存储空间是1729590. 则它的组成是:BITMAPINFOHEADER结构所需要的字数 40 ;BITMAPFILEHEADER这个结构所占的字节数14;真正的图像大小1729536.所以 40 + 14 + 1729536 = 1729590


BMP头文件格式以及C语言读取头文件(二)
具体数据举例:
如某BMP文件开头:
424D 4690 0000 0000 0000 4600 0000 2800 0000 8000 0000 9000 0000 0100*1000 0300 0000 0090 0000 A00F 0000 A00F 0000 0000 0000 0000 0000*00F8 0000 E007 0000 1F00 0000 0000 0000*02F1 84F1 04F1 84F1 84F1 06F2 84F1 06F2 04F2 86F2 06F2 86F2 86F2 .... ....
BMP文件可分为四个部分:位图文件头、位图信息头、彩色板、图像数据阵列,在上图中已用*分隔。
一、图像文件头
1)1:(这里的数字代表的是"字",即两个字节,下同)图像文件头。424Dh=’BM’,表示是Windows支持的BMP格式。
2)2-3:整个文件大小。4690 0000,为00009046h=36934。
3)4-5:保留,必须设置为0。
4)6-7:从文件开始到位图数据之间的偏移量。4600 0000,为00000046h=70,上面的文件头就是35字=70字节。
5)8-9:位图图信息头长度。
6)10-11:位图宽度,以像素为单位。8000 0000,为00000080h=128。
7)12-13:位图高度,以像素为单位。9000 0000,为00000090h=144。
8)14:位图的位面数,该值总是1。0100,为0001h=1。
二、位图信息头
9)15:每个像素的位数。有1(单色),4(16色),8(256色),16(64K色,高彩色),24(16M色,真彩色),32(4096M色,增强型真彩色)。1000为0010h=16。
10)16-17:压缩说明:有0(不压缩),1(RLE 8,8位RLE压缩),2(RLE 4,4位RLE压缩,3(Bitfields,位域存放)。RLE简单地说是采用像素数+像素值的方式进行压缩。T408采用的是位域存放方式,用两个字节表示一个像素,位域分配为r5b6g5。图中0300 0000为00000003h=3。
11)18-19:用字节数表示的位图数据的大小,该数必须是4的倍数,数值上等于位图宽度×位图高度×每个像素位数。0090 0000为00009000h=80×90×2h=36864。
12)20-21:用象素/米表示的水平分辨率。A00F 0000为0000 0FA0h=4000。
13)22-23:用象素/米表示的垂直分辨率。A00F 0000为0000 0FA0h=4000。
14)24-25:位图使用的颜色索引数。设为0的话,则说明使用所有调色板项。
15)26-27:对图象显示有重要影响的颜色索引的数目。如果是0,表示都重要。
具体代码C语言执行:(D  盘中有文件名为1的bmp图像)
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
typedef  struct  tagBITMAPFILEHEADER
{
unsigned short int  bfType;       //位图文件的类型,必须为BM
unsigned long       bfSize;       //文件大小,以字节为单位
unsigned short int  bfReserverd1; //位图文件保留字,必须为0
unsigned short int  bfReserverd2; //位图文件保留字,必须为0
unsigned long       bfbfOffBits;  //位图文件头到数据的偏移量,以字节为单位
}BITMAPFILEHEADER;
typedef  struct  tagBITMAPINFOHEADER
{
long biSize;                        //该结构大小,字节为单位
long  biWidth;                     //图形宽度以象素为单位
long  biHeight;                     //图形高度以象素为单位
short int  biPlanes;               //目标设备的级别,必须为1
short int  biBitcount;             //颜色深度,每个象素所需要的位数
short int  biCompression;        //位图的压缩类型
long  biSizeImage;              //位图的大小,以字节为单位
long  biXPelsPermeter;       //位图水平分辨率,每米像素数
long  biYPelsPermeter;       //位图垂直分辨率,每米像素数
long  biClrUsed;            //位图实际使用的颜色表中的颜色数
long  biClrImportant;       //位图显示过程中重要的颜色数
}BITMAPINFOHEADER;
typedef  struct
{
BITMAPFILEHEADER  file; //文件信息区
BITMAPINFOHEADER  info; //图象信息区
}bmp;
bmp  readbmpfile(void); //函数声明
int main(void)
{
  bmp m;          //定义一个结构变量
  m=readbmpfile(); //读取一个位图
  getchar();
  return 0;
}

  bmp  readbmpfile(void)
{ bmp  m;        //定义一个位图结构
  FILE *fp;
if((fp=fopen( "d:\\1.bmp", "r"))==NULL)
{ printf( "can't open the bmp imgae.\n ");
   exit(0);
}
else
{
fread(&m.file.bfType,sizeof(char),1,fp);
printf("类型为%c",m.file.bfType);
fread(&m.file.bfType,sizeof(char),1,fp);
printf("%c\n",m.file.bfType);        
fread(&m.file.bfSize,sizeof(long),1,fp);
printf("文件长度为%d\n",m.file.bfSize);  
fread(&m.file.bfReserverd1,sizeof(short int),1,fp);
printf("保留字1为%d\n",m.file.bfReserverd1);
fread(&m.file.bfReserverd2,sizeof(short int),1,fp);
printf("保留字2为%d\n",m.file.bfReserverd2);
fread(&m.file.bfbfOffBits,sizeof(long),1,fp);
printf("偏移量为%d\n",m.file.bfbfOffBits);
fread(&m.info.biSize,sizeof(long),1,fp);
printf("此结构大小为%d\n",m.info.biSize);
fread(&m.info.biWidth,sizeof(long),1,fp);
printf("位图的宽度为%d\n",m.info.biWidth);
fread(&m.info.biHeight,sizeof(long),1,fp);
printf("位图的高度为%d\n",m.info.biHeight);
fread(&m.info.biPlanes,sizeof(short),1,fp);
printf("目标设备位图数%d\n",m.info.biPlanes);
fread(&m.info.biBitcount,sizeof(short),1,fp);
printf("颜色深度为%d\n",m.info.biBitcount);
fread(&m.info.biCompression,sizeof(long),1,fp);
printf("位图压缩类型%d\n",m.info.biCompression);
fread(&m.info.biSizeImage,sizeof(long),1,fp);
printf("位图大小%d\n",m.info.biSizeImage);
fread(&m.info.biXPelsPermeter,sizeof(long),1,fp);
printf("位图水平分辨率为%d\n",m.info.biXPelsPermeter);
fread(&m.info.biYPelsPermeter,sizeof(long),1,fp);
printf("位图垂直分辨率为%d\n",m.info.biYPelsPermeter);
fread(&m.info.biClrUsed,sizeof(long),1,fp);
printf("位图实际使用颜色数%d\n",m.info.biClrUsed);
fread(&m.info.biClrImportant,sizeof(long),1,fp);
printf("位图显示中比较重要颜色数%d\n",m.info.biClrImportant);
}
return m;
}
结果执行如下:






1.BMP文件的读入
BMP文件分为4个组成部分,那么BMP文件的读入也要按照4个组成部分依次进行处理,即先处理BITMAPFILEHEADER结构,然后是BITMAPINFOHEADER结构、颜色表,最后是位图数据。
首先,有关BITMAPFILEHEADER、BITMAPINFOHEADER、RGBQUAD等结构的定义包含在头文件“Windows.h”中,应把其包含进来。
#include "Windows.h"
其次,为了后面对图像进行修改及存盘方便,我们定义了几个全局变量,用来存放读入图像的位图数据、宽、高、颜色表及每像素位数等信息。所定义的全局变量如下:
unsigned char *pBmpBuf;//读入图像数据的指针
int bmpWidth;//图像的宽
int bmpHeight;//图像的高
RGBQUAD *pColorTable;//颜色表指针
int biBitCount;//图像类型,每像素位数
根据BMP文件结构,BMP文件读入操作的基本流程如图1-8所示。
  

图1-8 BMP文件读入操作流程图

readBmp()函数实现了BMP文件的读取操作,下面的代码是对readBmp()函数的说明和实现。
/****************************************
*******************************
* 函数名称:
*       readBmp()
*
*函数参数:
*      char *bmpName -文件名字及路径
*
*返回值:
*      0为失败,1为成功
*
*说明:给定一个图像文件名及其路径,读图像
的位图数据、宽、高、颜色表及每像素
*        位数等数据进内存,存放在相应的全局变量中
****************************************
*******************************/
bool readBmp(char *bmpName)
{
//二进制读方式打开指定的图像文件
FILE *fp=fopen(bmpName,"rb");
if(fp==0) return 0;


//跳过位图文件头结构BITMAPFILEHEADER
fseek(fp, sizeof(BITMAPFILEHEADER),0);

//定义位图信息头结构变量,读取位图信息头进内存,
存放在变量head中
BITMAPINFOHEADER head;  
fread(&head, sizeof(BITMAPINFOHEADER), 1,fp);
//获取图像宽、高、每像素所占位数等信息
bmpWidth = head.biWidth;
bmpHeight = head.biHeight;
biBitCount = head.biBitCount;
//定义变量,计算图像每行像素所占的字节数(必须是4的倍数)
int lineByte=(bmpWidth * biBitCount/8+3)/4*4;
//灰度图像有颜色表,且颜色表表项为256
if(biBitCount==8){
//申请颜色表所需要的空间,读颜色表进内存
pColorTable=new RGBQUAD[256];
fread(pColorTable,sizeof(RGBQUAD),256,fp);
}
//申请位图数据所需要的空间,读位图数据进内存
pBmpBuf=new unsigned char[lineByte * bmpHeight];
fread(pBmpBuf,1,lineByte * bmpHeight,fp);
//关闭文件
fclose(fp);
return 1;
}
2.BMP文件的存盘
给定图像路径名以及图像的数据,对图像的写操作也是按照BMP文件4个组成部分进行分别处理的。其基本流程如图1-9所示。
    

图1-9 BMP文件写操作流程图

saveBmp()函数实现了BMP文件的写操作,该函数的说明及代码实现如下。
/*****************************************
* 函数名称:
*       saveBmp()
*
*函数参数:
*      char *bmpName-文件名字及路径
*      unsigned char *imgBuf-待存盘的位图数据
*      int width-以像素为单位待存盘位图的宽
*      int  height-以像素为单位待存盘位图高
*      int biBitCount-每像素所占位数
*      RGBQUAD *pColorTable-颜色表指针
*返回值:
*      0为失败,1为成功
*
*说明:给定一个图像位图数据、宽、高、颜色表
指针及每像素所占的位数等信息,
*        将其写到指定文件中
******************************************
*****************************/
bool saveBmp(char *bmpName, unsigned char
*imgBuf, int width, int height,
int biBitCount, RGBQUAD *pColorTable)
{
//如果位图数据指针为0,则没有数据传入,函数返回
if(!imgBuf)
return 0;
//颜色表大小,以字节为单位,灰度图像颜色表
为1024字节,彩色图像颜色表大小为0
int colorTablesize=0;
if(biBitCount==8)
colorTablesize=1024;
//待存储图像数据每行字节数为4的倍数
int lineByte=(width * biBitCount/8+3)/4*4;
//以二进制写的方式打开文件
FILE *fp=fopen(bmpName,"wb");
if(fp==0) return 0;
//申请位图文件头结构变量,填写文件头信息
BITMAPFILEHEADER fileHead;
fileHead.bfType = 0x4D42;//bmp类型
//bfSize是图像文件4个组成部分之和
fileHead.bfSize= sizeof(BITMAPFILEHEADER)
+ sizeof(BITMAPINFOHEADER)
+ colorTablesize + lineByte*height;
fileHead.bfReserved1 = 0;
fileHead.bfReserved2 = 0;
//bfOffBits是图像文件前3个部分所需空间之和
fileHead.bfOffBits=54+colorTablesize;
//写文件头进文件
fwrite(&fileHead, sizeof(BITMAPFILEHEADER),1, fp);
//申请位图信息头结构变量,填写信息头信息
BITMAPINFOHEADER head;
head.biBitCount=biBitCount;
head.biClrImportant=0;
head.biClrUsed=0;
head.biCompression=0;
head.biHeight=height;
head.biPlanes=1;
head.biSize=40;
head.biSizeImage=lineByte*height;
head.biWidth=width;
head.biXPelsPerMeter=0;
head.biYPelsPerMeter=0;
//写位图信息头进内存
fwrite(&head, sizeof(BITMAPINFOHEADER),1, fp);
//如果灰度图像,有颜色表,写入文件
if(biBitCount==8)
fwrite(pColorTable, sizeof(RGBQUAD),256, fp);
//写位图数据进文件
fwrite(imgBuf, height*lineByte, 1, fp);
//关闭文件
fclose(fp);
return 1;
}
对于readBmp()和saveBmp()函数的简单调用如下:
void main()
{
//读入指定BMP文件进内存
char readPath[]="dog.BMP";
readBmp(readPath);
//输出图像的信息
printf("width=%d,height=%d, biBitCount
=%d\n",bmpWidth,bmpHeight, biBitCount);
//将图像数据存盘
char writePath[]="dogcpy.BMP";
saveBmp(writePath, pBmpBuf, bmpWidth,
bmpHeight, biBitCount, pColorTable);
//清除缓冲区,pBmpBuf和pColorTable是
全局变量,在文件读入时申请的空间
delete []pBmpBuf;
if(biBitCount==8)
delete []pColorTable;
}

该main()函数将指定BMP文件读入内存,将图像信息打印输出,最后又原样存入指定文件中。读者可以打开程序当前目录下的“dog.bmp”和“dogcpy.bmp”两个文件进行对比。
以上对于BMP文件的读写函数仅针对灰度图像(biBitCount=8)和彩色图像(biBitCount=24)两种格式,对于其他如biBitCount=1的图像类型,读者可以根据需要,自己对程序作简单的修改即可实现。