第三章：BMP文件的读取与显示

BMP文件的读取与显示

常见的图像文件格式

BMP（Bitmap位图）

是一种与设备无关（DIB）的图像文件格式，是Windows环境中经常使用的一种位图格式。其特点是不进行压缩，包含的图像信息丰富，但由此导致了占用磁盘空间过大的缺点。

BMP在单机上非常流行，不受Internet网络欢迎。

采用的是RGB色彩系统。

GIF（.gif）文件

GIF（Graphics Interchange Format）是美国联机服务商CompuServe针对当时网络传输带宽的限制开发的图像格式。其特点是压缩比高，磁盘空间占用较少，但不能存储超过256色的图像。

在Internet上广泛应用：

①它不仅可以存储单幅静止图像，也可以同时存储若干静止图像进而形成连续的动画；

②指定透明区域；

③渐显方式。

采用的是RGB色彩系统。

JPEG（.jpg）文件

JPEG（Joint Photographic Experts Group）是利用JPEG方法压缩的图像格式，有损压缩、压缩比非常高，但压缩/解压缩算法复杂、存储和显示速度慢。可以处理24位真彩色，适用于处理大幅的图像。

JPEG是Internet中 最受欢迎 的图像格式。

采用的是YCbCr色彩系统。

TIFF（.tif）文件

TIFF（Tag Image File Format）是一种独立于操作系统和文件系统的格式，便于在软件间进行图像数据交换。文件格式复杂，记录的相关信息多（图层、通道信息、多幅图像）。

该格式支持压缩；支持单色、256色、24位真彩色、32位色、48位色等多种色彩位；同时支持RGB、CMYK、YCbCr等多种色彩系统。

BMP图像文件结构

BITMAPFILEHEADER结构---14字节

typedef struct tagBITMAPFILEHEADER {
        WORD      bfType;              //2个字节
        DWORD   bfSize;                //4个字节
        WORD      bfReserved1;     //2个字节
        WORD      bfReserved2;     //2个字节
        DWORD   bfOffBits;          //4个字节
} BITMAPFILEHEADER; 

这个结构的长度是固定的，为14个字节（WORD为无符号16位整数，DWORD为无符号32位整数），各个成员的说明如下：

1. bfType：文件类型，为BM，即0x4D42，表示BMP文件。

2. bfSize：文件大小，以字节为单位。

3. bfReserved1：保留字，为0。

4. bfReserved2：保留字，为0。

5. bfOffBits：图像数据相对于文件头的偏移量，即位图数据的起始位置。即结构示意图中前三个部分的长度之和。

BITMAPINFOHEADER结构---40字节

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; 

这个结构的长度是固定的，为40个字节，各个成员的说明如下：

1. biSize：指定结构大小，为40。

2. biWidth：指定图像的宽度，单位是像素。

3. biHeight：指定图像的高度，单位是像素。

4. biPlanes：必须是1，不用考虑。

5. biBitCount：指定表示颜色时要用到的位数，常用的值为1（黑白二色图）, 4（16色图）, 8（256色）, 24（真彩色图）。

biBitCount在实验中会经常使用到！！！

6. biCompression 指定位图是否压缩。Windows位图可以采用压缩格式，但用的不多。我们只讨论的不压缩的情况，biCompression为BI_RGB（Windows定义好的常量） 。

7. biSizeImage 位图数据占用的字节数，可以通过图像的高度、宽度、颜色深度计算出来。如果biCompression为BI_RGB，则该项可以为零。

8. biXPelsPerMeter 指定目标设备的水平分辨率，单位是每米的像素个数。

9. biYPelsPerMeter 指定目标设备的垂直分辨率，单位同上。

10. biClrUsed 指定本图象实际用到的颜色数（决定调色板数组元素的个数），如果该值为零，则用到的颜色数为2的biBitCount次方。

biClrUsed在实验中也会经常使用到！！！

11。 biClrImportant 指定本图象中重要的颜色数，该值通常为零，即认为所有的颜色都是重要的。

Palette结构

调色板实际上是一个数组，共有biClrUsed个元素（如果该值为零，则有2的biBitCount次方个元素）。数组中每个元素的类型是一个RGBQUAD结构，占4个字节，其定义如下：

typedef struct tagRGBQUAD { 
    BYTE    rgbBlue;         //该颜色的蓝色分量
    BYTE    rgbGreen;      //该颜色的绿色分量
    BYTE    rgbRed;          //该颜色的红色分量
    BYTE    rgbReserved; //保留值，不考虑
} RGBQUAD; 

真彩色图，不需要调色板的，BITMAPINFOHEADER 后直接是位图数据

关于灰度图像的调色板

BMP格式的文件中并没有灰度图这个概念，但可以很容易地用BMP文件来表示灰度图。方法是用256色的调色板，不过这个调色板有些特殊，每一项的RGB都相同。RGB值从(0,0,0)、(1,1,1)一直到(255,255,255)。 (0,0,0)是全黑色， (255,255,255)是全白色。

对于R=G=B的色彩，带入HSI色彩系统转换公式中可以看到只有亮度信息，饱和度分量都是0，即没有色彩信息。

实际的位图数据 ImageData

对于用到调色板的位图，图象数据就是该像素颜色在调色板中的索引值，对于真彩色图，图像数据就是实际的R,G,B值。下面就2色，16色，256色位图和真彩色位图分别介绍

2色位图，用1位就可以表示该像素的颜色（一般0表示黑，1表示白），一个字节可以表示8个像素

16色位图，用4位可以表示一个像素的颜色，所以一个字节可以表示2个像素,分为前4位和后4位

256色位图，一个字节表示1个像素

真彩色图，三个字节表示1个像素,RGB分别占用一个字节

位图数据——需要注意的两点

① 每一行的字节数必须是4的整倍数，如果不是，则需要补齐。

② BMP文件的数据是从下到上，从左到右的。也就是说，从文件中最先读到的是图像最下面一行的左边第一个像素，然后是左边第二个像素。。。接下来是倒数第二行左边第一个像素，左边第二个像素。。。依次类推 ，最后得到的是最上面一行的最右一个像素。

这个指针2怎么得到的没搞懂

计算方法：

int w = lpBitsInfo->bmiHeader.biWidth;
int h = lpBitsInfo->bmiHeader.biHeight;
int LineBytes = (w * lpBitsInfo->bmiHeader.biBitCount + 31) / 32 * 4;
BYTE* lpBits = (BYTE*)&lpBitsInfo->bmiColors[lpBitsInfo->bmiHeader.biClrUsed];

注意：每一行的字节数LineBytes必须是4的整倍数

遍历灰度图像数据的方法:

int i, j;
BYTE* pixel;
for (i = 0; i < h; i ++)
{
  for (j = 0; j < w; j ++)
  {
    // 指向像素点(i,j)的指针
    pixel = lpBits + LineBytes * (h - 1 - i) + j;
  }
}

BMP图像文件读写与显示