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BMP图像的结构及读写和灰度化 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: typedef struct
tagBITMAPFILEHEADER { WORD bfType; // 位图文件的类型，必须为BM(0-1字节) DWORD bfSize; // 位图文件的大小，以字节为单位(2-5字节) WORD bfReserved1; // 位图文件保留字，必须为0(6-7字节) WORD bfReserved2; // 位图文件保留字，必须为0(8-9字节) DWORD bfOffBits; // 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。 typedef struct
tagBITMAPINFOHEADER{ DWORD biSize; // 本结构所占用字节数(14-17字节) LONG biWidth; // 位图的宽度，以像素为单位(18-21字节) LONG biHeight; // 位图的高度，以像素为单位(22-25字节) WORD biPlanes; // 目标设备的级别，必须为1(26-27字节) WORD biBitCount;// 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) DWORD biCompression; // 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) DWORD biSizeImage; // 位图的大小，以字节为单位(34-37字节) LONG biXPelsPerMeter; // 位图水平分辨率，每米像素数(38-41字节) LONG biYPelsPerMeter; // 位图垂直分辨率，每米像素数(42-45字节) DWORD biClrUsed;// 位图实际使用的颜色表中的颜色数(46-49字节) DWORD biClrImportant;// 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: typedef struct tagRGBQUAD {
BYTE rgbBlue; // 蓝色的亮度(值范围为0-255) BYTE rgbGreen; // 绿色的亮度(值范围为0-255) BYTE rgbRed; // 红色的亮度(值范围为0-255) BYTE rgbReserved;// 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 BITMAPFILEHEADER bf; //BMP文件头结构体 BITMAPINFOHEADER bi; //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 unsigned char * * Imgdata; Imgdata=new unsigned char*[bi.biHeight]; //声明一个指针数组 for ( i=0;i<bi.biHeight;i++) Imgdata[i]=new
unsigned char[(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： int nBytesPerLine2 = ( (bi.biWidth+3)/4 ) *
4; nLineStart2 = nBytesPerLine2 * i; for ( int j
= 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> int main() { BITMAPFILEHEADER bf; //BMP文件头结构体 BITMAPINFOHEADER bi; //BMP信息头结构体 FILE* fp; //指向文件的指针
RGBQUAD *ipRGB; // DWORD LineByte,ImgSize; unsigned char * * Imgdata;
int
i,j; char
fileName[256]; //打开文件
printf("please
enter filename:"); scanf("%s",fileName); fp=fopen(fileName,"rb"); if(fp ==
NULL){ printf("Open
file error!"); 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=new
unsigned char*[bi.biHeight];
//声明一个指针数组
if(bi.biBitCount==24){ for (
i=0;i<bi.biHeight;i++) Imgdata[i]=new
unsigned char[(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“ BITMAPFILEHEADER bf2; BITMAPINFOHEADER bi2; int nBytesPerLine2 = ( (bi.biWidth+3)/4 ) *
4; int nImageSize2 = 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); unsigned char
*ImgData2 = new unsigned
char[nImageSize2]; int nLineStart2; for ( i=0;i<bi.biHeight;i++ ) { nLineStart2 =
nBytesPerLine2 * i; for ( int j
= 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); return 0;
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