爱华网1.文档目的
本文档主要给出24位真彩BMP图像的结构、读写和灰度化方法。
2．一般BMP图像的结构
一般的bmp文件的结结构主要包括文件头，BMP信息头，调色板，位图数据内容
(1)BMP文件头(14字节),文件的第0字节到第13字节为BMP图像的文件头。BMP文件头数据结构含有BMP文件的类型、文件大小和位图起始位置等信息。
其结构定义如下:
typedefstructtagBITMAPFILEHEADER
{
WORDbfType;//位图文件的类型，必须为BM(0-1字节)
DWORDbfSize;//位图文件的大小，以字节为单位(2-5字节)
WORDbfReserved1;//位图文件保留字，必须为0(6-7字节)
WORDbfReserved2;//位图文件保留字，必须为0(8-9字节)
DWORDbfOffBits;//位图数据的起始位置，以相对于位图(10-13字节)
//文件头的偏移量表示，以字节为单位
}BITMAPFILEHEADER；
(2)BMP信息头
位图信息头(40字节)，文件的第14个字节到第53个字节为BMP图像的信息头，位图信息头数据用于说明位图的尺寸等信息。
typedefstructtagBITMAPINFOHEADER{
DWORDbiSize;//本结构所占用字节数(14-17字节)
LONGbiWidth;//位图的宽度，以像素为单位(18-21字节)
LONGbiHeight;//位图的高度，以像素为单位(22-25字节)
WORDbiPlanes;//目标设备的级别，必须为1(26-27字节)
WORDbiBitCount;//每个像素所需的位数，必须是1(双色),4(16色)，8(256色)或24(真彩色)之一(28-29字节)
DWORDbiCompression;//位图压缩类型，必须是0(不压缩),1(BI_RLE8压缩类型)或2(BI_RLE4压缩类型)之一(30-33字节)
DWORDbiSizeImage;//位图的大小，以字节为单位(34-37字节)
LONGbiXPelsPerMeter;//位图水平分辨率，每米像素数(38-41字节)
LONGbiYPelsPerMeter;//位图垂直分辨率，每米像素数(42-45字节)
DWORDbiClrUsed;//位图实际使用的颜色表中的颜色数(46-49字节)
DWORDbiClrImportant;//位图显示过程中重要的颜色数(50-53字节)
}BITMAPINFOHEADER;
(3)调色板
调色板用于说明位图中的颜色，它有若干个表项，每一个表项是一个RGBQUAD类型的结构，定义一种颜色。RGBQUAD结构的定义如下:
typedefstructtagRGBQUAD{
BYTErgbBlue;//蓝色的亮度(值范围为0-255)
BYTErgbGreen;//绿色的亮度(值范围为0-255)
BYTErgbRed;//红色的亮度(值范围为0-255)
BYTErgbReserved;//保留，必须为0
}RGBQUAD;
调色板中RGBQUAD结构数据的个数有biBitCount来确定:
当biBitCount=1,4,8时，分别有2,16,256个表项;
当biBitCount=24时，该BMP图像就是24Bit真彩图，没有调色板项。
(4)：位图数据内容
位图数据记录了位图的每一个像素值，记录顺序是在扫描行内是从左到右,扫描行之间是从下到上。位图的一个像素值所占的字节数由biBitCount来确定:
当biBitCount=1时，8个像素占1个字节;
当biBitCount=4时，2个像素占1个字节;
当biBitCount=8时，1个像素占1个字节;
当biBitCount=24时,1个像素占3个字节;
Windows规定一个扫描行所占的字节数必须是4的倍数(即以long为单位),不足的以0填充。
例如：
24Bit真彩图每一行占的实际字节数：
nBytesPerLine=[(bi.biWidth*3+3)/4*4//bi.biWidth为图像宽度
灰度图每一行占的实际字节数：
nBytesPerLine=((bi.biWidth+3)/4)*4
3.24位真彩BMP图像的结构及灰度图的结构
(1)24位真彩BMP图像的结构主要由文件头，BMP信息头，BMP数据内容，没有调色板。
(2)灰度图的结构主要包括文件头，BMP信息头，调色板，BMP数据内容四部分。灰度图的调色板共有256项RGBQUAD结构，存放0到255的灰度值，每一项rgbRed、rgbGreen、rgbBlue分量值相等。调色板空间的申请的具体设置如下：
RGBQUAD*ipRGB2=(RGBQUAD*)malloc(256*sizeof(RGBQUAD));//调色板的大小为1024字节
for(i=0;i<256;i++)
ipRGB2[i].rgbRed=ipRGB2[i].rgbGreen=ipRGB2[i].rgbBlue=i;
4.BMP图像的读写
BMP图像的读:
(1)首先定义BMP文件头和信息头变量
BITMAPFILEHEADERbf;//BMP文件头结构体
BITMAPINFOHEADERbi;//BMP信息头结构体
(2)创建文件输入流fp
fp=fopen(fileName,"rb");//fileName为BMP图像文件名
(3)读取信息头、文件头
fread(&bf,sizeof(BITMAPFILEHEADER),1,fp);
fread(&bi,sizeof(BITMAPINFOHEADER),1,fp);
经过这两条程序把BMP图像的信息头、文件头赋给bf和bi变量，可以根据bf和bi得到图像的各种属性。
(4)读取BMP调色板
fread(ipRGB2,sizeof(RGBQUAD),256,fp);
(5)读取BMP位图数据
定义一个二维数组Imgdata来存取BMP位图数据
unsignedchar**Imgdata;
Imgdata=newunsignedchar*[bi.biHeight];//声明一个指针数组
for(i=0;i<bi.biHeight;i++)
Imgdata[i]=newunsignedchar[(bi.biWidth*3+3)/4*4];//每个数组元素也是一个指针数组
for(i=0;i<bi.biHeight;i++)
for(j=0;j<(bi.biWidth*3+3)/4*4;j++)
fread(&Imgdata[i][j],1,1,fp);//每次只读取一个字节，存入数组
BMP图像的写:
(1)创建一个输出流fp
fp=fopen("mybmp.bmp","wb");
(2)写BMP图像的信息头、文件头
fwrite(&bf2,sizeof(BITMAPFILEHEADER),1,fp);
fwrite(&bi2,sizeof(BITMAPINFOHEADER),1,fp);
(3)写BMP调色板
fwrite(ipRGB2,sizeof(RGBQUAD),256,fp);
(4)写BMP图像的位图数据部分
for(i=(bi.biHeight)-1;i>=0;i--)
for(j=0;j<(bi.biWidth*3+3)/4*4;j++)
fwrite(&Imgdata[i][j],1,1,fp);
5.24位真彩BMP图像的灰度化
把24位真彩BMP图像转变成256阶灰度图的具体步骤如下：
(1)修改信息头
信息头共有11部分，灰度化时需要修改两部分
bi2.biBitCount=8;
bi2.biSizeImage=((bi.biWidth+3)/4)*4*bi.biHeight；
(2)修改文件头
文件头共有5部分，灰度化时需要修改两部分
bf2.bfOffBits=sizeof(bf2)+sizeof(BITMAPINFOHEADER)+256*sizeof(RGBQUAD);
bf2.bfSize=bf2.bfOffBits+bi2.biSizeImage;
(3)创建调色板
RGBQUAD*ipRGB2=(RGBQUAD*)malloc(256*sizeof(RGBQUAD));
for(i=0;i<256;i++)
ipRGB2[i].rgbRed=ipRGB2[i].rgbGreen=ipRGB2[i].rgbBlue=i;
(4)修改位图数据部分
这部分主要是由原真彩图的rgbRed、rgbGreen、rgbBlue分量值得到灰度图像的灰度值Y，可以用下面公式得到：
Y=0.299*rgbRed+0.587*rgbGreen+0.114*rgbBlue；
具体修改代码如下：
intnBytesPerLine2=((bi.biWidth+3)/4)*4;
nLineStart2=nBytesPerLine2*i;
for(intj=0;j<nBytesPerLine2;j++)
ImgData2[nLineStart2+j]=int((float)Imgdata[i][3*j]*0.114+
(float)Imgdata[i][3*j+1]*0.587+
(float)Imgdata[i][3*j+2]*0.299);//用一个一维数组顺序存储灰度值
(5)按顺序写入BMP图像的各个部分
fwrite(&bf2,sizeof(BITMAPFILEHEADER),1,fp);
fwrite(&bi2,sizeof(BITMAPINFOHEADER),1,fp);
fwrite(ipRGB2,sizeof(RGBQUAD),256,fp);
fwrite(ImgData2,nImageSize2,1,fp);
附：BMP的读取和灰度化程序代码：
#include<windows.h>
#include<stdio.h>
#include<stdlib.h>
#include<ctype.h>
#include<string.h>
#include<malloc.h>
intmain()
{
BITMAPFILEHEADERbf;//BMP文件头结构体
BITMAPINFOHEADERbi;//BMP信息头结构体
FILE*fp;//指向文件的指针
RGBQUAD*ipRGB;//
DWORDLineByte,ImgSize;
unsignedchar**Imgdata;
inti,j;
charfileName[256];
//打开文件
printf("pleaseenterfilename:");
scanf("%s",fileName);
fp=fopen(fileName,"rb");
if(fp==NULL){
printf("Openfileerror!");
exit(0);
}
//读取信息头、文件头
fread(&bf,sizeof(BITMAPFILEHEADER),1,fp);//把指针fp所指向的文件的头信息写入bf（地址）
fread(&bi,sizeof(BITMAPINFOHEADER),1,fp);
LineByte=bi.biSizeImage/bi.biHeight;//计算位图的实际宽度并确保它为的倍数
ImgSize=(DWORD)LineByte*bi.biHeight;
Imgdata=newunsignedchar*[bi.biHeight];//声明一个指针数组
if(bi.biBitCount==24){
for(i=0;i<bi.biHeight;i++)
Imgdata[i]=newunsignedchar[(bi.biWidth*3+3)/4*4];//每个数组元素也是一个指针数组
for(i=0;i<bi.biHeight;i++)
for(j=0;j<(bi.biWidth*3+3)/4*4;j++)
fread(&Imgdata[i][j],1,1,fp);//每次只读取一个字节，存入数组
}
fclose(fp);
//写入另一个文件
fp=fopen("mybmp.bmp","wb");
//以下定义中带“2”的都是新图像信息。
BITMAPFILEHEADERbf2;
BITMAPINFOHEADERbi2;
intnBytesPerLine2=((bi.biWidth+3)/4)*4;
intnImageSize2=nBytesPerLine2*bi.biHeight;
memcpy(&bi2,&bi,sizeof(BITMAPINFOHEADER));
bi2.biBitCount=8;
bi2.biSizeImage=nImageSize2;
bf2.bfType=0x4d42;
bf2.bfReserved1=bf2.bfReserved2=0;
bf2.bfOffBits=sizeof(bf2)+sizeof(BITMAPINFOHEADER)+256*sizeof(RGBQUAD);
bf2.bfSize=bf2.bfOffBits+nImageSize2;
fwrite(&bf2,sizeof(BITMAPFILEHEADER),1,fp);
fwrite(&bi2,sizeof(BITMAPINFOHEADER),1,fp);
RGBQUAD*ipRGB2=(RGBQUAD*)malloc(256*sizeof(RGBQUAD));
for(i=0;i<256;i++)
ipRGB2[i].rgbRed=ipRGB2[i].rgbGreen=ipRGB2[i].rgbBlue=i;
fwrite(ipRGB2,sizeof(RGBQUAD),256,fp);
unsignedchar*ImgData2=newunsignedchar[nImageSize2];
intnLineStart2;
for(i=0;i<bi.biHeight;i++)
{
nLineStart2=nBytesPerLine2*i;
for(intj=0;j<nBytesPerLine2;j++)
ImgData2[nLineStart2+j]=int((float)Imgdata[i][3*j]*0.114+
(float)Imgdata[i][3*j+1]*0.587+
(float)Imgdata[i][3*j+2]*0.299);
}
fwrite(ImgData2,nImageSize2,1,fp);
free(Imgdata);
fclose(fp);
return0;
}
