BMP文件结构读写操作

之前一直都准备写blog来记录自己的学习，但是无奈拖延症！现在总算有时间有精力了，希望大家能共同学习，互相讨论，如果文中有什么不妥之处，还请您指出，谢谢。

今天写的是一篇有关位图操作的文章，主要是实现了bmp的读写操作，为什么要做这个呢？ 因为这是基础啊，c语言做图像处理都能搞定，还有什么语言搞不定的呢！当然核心的还是算法，这些在后面会慢慢扩充。

说到BMP文件结构读写操作，我们就不得不先了解bmp文件的结构，什么这头啊，那头啊，巴拉巴拉一大堆，下面给两个参考网站，极力推荐：

1. 你所能用到的BMP格式介绍

2.bmp图像大小biSizeImage算法公式由来

下面我也简单介绍一下bmp文件的结构，加深加深印象啦！

BMP文件的结构

        BMP图像文件被分成4个部分：位图文件头（Bitmap File Header）、位图信息头（Bitmap Info Header）、颜色表（Color Map）和位图数据（即图像数据，Data Bits或Data Body）。

        第1部分为位图文件头BITMAPFILEHEADER，是一个结构体类型，该结构的长度是固定的，为14个字节。其定义如下：

typedef struct tagBITMAPFILEHEADER
{
WORD bfType;                   //位图文件类型，必须是0x424D，即字符串“BM”.
DWORD bfSize；              //位图文件大小，包括这14个字节。
WORD bfReserved1;         //Windows保留字，暂不用
WORD bfReserved2;
DWORD bfOffBits; 	    //从文件头到实际的位图数据的偏移字节数
} BITMAPFILEHEADER, FAR *LPBITMAPFILEHEADER,
*PBITMAPFILEHEADER;

        第2部分为位图信息头BITMAPINFOHEADER，也是一个结构体类型的数据结构，该结构的长度也是固定的，为40个字节（WORD为无符号16位整数，DWORD为无符号32位整数，LONG为32位整数）。其定义如下：

typedef struct tagBITMAPINFOHEADER
{
DWORD biSize;     	            //本结构的长度，为40个字节
LONG biWidth;    	            //位图的宽度，以像素为单位
LONG biHeight;    	            //位图的高度，以像素为单位
WORD biPlanes;                        //目标设备的级别，必须是1
WORD biBitCount                      //每个像素所占的位数（bit）
DWORD biCompression;           //位图压缩类型,一般都是未压缩的，取0
DWORD biSizeImage;               //实际的位图数据占用的字节数
LONG biXPelsPerMeter;
LONG biYPelsPerMeter;
DWORD biClrUsed;                   //位图实际用到的颜色数,取0,颜色数为2的biBitCount次幂
DWORD biClrImportant;            //位图显示过程中重要的颜色数
} BITMAPINFOHEADER, FAR *LPBITMAPINFOHEADER,
*PBITMAPINFOHEADER;

        第3部分为颜色表。颜色表实际上是一个RGBQUAD结构的数组，数组的长度由biClrUsed指定（如果该值为零，则由biBitCount指定，即2的biBitCount次幂个元素）。RGBQUAD结构是一个结构体类型，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
}RGBQUAD;

        有些位图需要颜色表；有些位图（如真彩色图）则不需要颜色表，颜色表的长度由BITMAPINFOHEADER结构中biBitCount分量决定。

        第4部分是位图数据，即图像数据，其紧跟在位图文件头、位图信息头和颜色表（如果有颜色表的话）之后，记录了图像的每一个像素值。对于有颜色表的位图，位图数据就是该像素颜色在调色板中的索引值；对于真彩色图，位图数据就是实际的R、G、B值（三个分量的存储顺序是B、G、R）。下面分别就2色、16色、256色和真彩色位图的位图数据进行说明：

        对于2色位图，用1位就可以表示该像素的颜色，所以1个字节能存储8个像素的颜色值。

 

        对于16色位图，用4位可以表示一个像素的颜色。所以一个字节可以存储2个像素的颜色值。

 

        对于256色位图，1个字节刚好存储1个像素的颜色值。

 

        对于真彩色位图，3个字节才能表示1个像素的颜色值。

        相信经过上面的洗礼，我们对bmp已经有了充分的了解，下面我们就可以开始读写bmp图像了！

对于以上的四个部分在Windows.h中都有定义，因此我们需要在程序中include这个头文件。

下面给出本次程序的源代码：

#include<stdio.h>
#include<Windows.h>   //包含位图文件结构定义

//函数声明
bool readBmp(char *bmpName);
bool saveBmp(char * bmpName, unsigned char *imgBuf,
int width, int height, int biBitCount,
RGBQUAD * pcolortable);

//定义需要的全局变量
unsigned char *pBmpBuf;   //指向bmp数据区的指针
int bmpWidth;			  //bmp图片的宽度
int bmpHeight;            //bmp图片的高度
RGBQUAD *pcolortable;     //指向颜色表的指针，注意：若是24位bmp图片则没有颜色表
int biBitCount;           //每一个像素需要的位数，若为8则一个像素需要8位来表示，即一个字节

int main()    //主函数入口
{
char readPath[] = "lena.bmp";         //bmp图片路径名，注意要把lena.bmp放在了工程目录下，否则就要加上绝对路径。
readBmp(readPath);

printf("  weight:%d\n",bmpWidth);
printf("  height:%d\n",bmpHeight);
printf("  bitCount:%d\n",biBitCount);

//char writePath[] = "lena0.bmp";
//saveBmp(writePath, pBmpBuf, bmpWidth, bmpHeight, biBitCount, pcolortable);

delete[]pBmpBuf;
if (biBitCount == 8)
delete[]pcolortable;
system("pause");

return 0;
}

bool readBmp(char *bmpName)  //读bmp图片
{
FILE * fp = fopen(bmpName, "rb");
if (fp == 0)
return 0;
fseek(fp, sizeof(BITMAPFILEHEADER), 0);           //跳过文件头，因为我们默认读取的就是bmp图片
BITMAPINFOHEADER head;
fread(&head, sizeof(BITMAPINFOHEADER), 1, fp);    //读取信息头
bmpWidth = head.biWidth;
bmpHeight = head.biHeight;
biBitCount = head.biBitCount;

int lineBytes = (bmpWidth*biBitCount / 8 + 3) / 4 * 4;    //为了保证每行的大小都是4的整数倍，可以直接带个数算算，多体会体会
if (biBitCount == 8)          //如果biBitCount等于8，则说明不是真彩色图像，需要颜色表
{
pcolortable = new RGBQUAD[256];
fread(pcolortable, sizeof(RGBQUAD), 256, fp);
}
pBmpBuf = new unsigned char[lineBytes*bmpHeight];
fread(pBmpBuf,lineBytes*bmpHeight,1, fp);
//	printf("Bmpsize:%d\n", lineBytes*bmpHeight);
fclose(fp);
return 1;
}
bool saveBmp(char * bmpName, unsigned char *imgBuf,    //存bmp图片
int width, int height, int biBitCount,
RGBQUAD * pcolortable)
{
if (!imgBuf) return 0;

int colortablesize = 0;
if (biBitCount == 8)
colortablesize = 1024;
int lineByte = (width*biBitCount / 8 + 3) / 4 * 4;
FILE * fp = fopen(bmpName,"wb");
if (fp == 0) return 0;
BITMAPFILEHEA
4000
DER fileHead;

fileHead.bfType = 0x4D42; //bmp类型
fileHead.bfSize = sizeof(BITMAPFILEHEADER) + sizeof(BITMAPINFOHEADER)
+ colortablesize + height*lineByte;
fileHead.bfReserved1 = 0;
fileHead.bfReserved2 = 0;
fileHead.bfOffBits = 54 + colortablesize;
fwrite(&fileHead, sizeof(BITMAPFILEHEADER), 1, fp);

BITMAPINFOHEADER Head;
Head.biBitCount = biBitCount;
Head.biClrImportant = 0;
Head.biClrUsed = 0;
Head.biCompression = BI_RGB;
Head.biHeight = height;
Head.biPlanes = 1;
Head.biSize = 40;
Head.biSizeImage = height*lineByte ;
Head.biWidth = width;
Head.biXPelsPerMeter = 0x270E;
Head.biYPelsPerMeter = 0x270E;

fwrite(&Head, sizeof(BITMAPINFOHEADER), 1, fp);

if (biBitCount == 8)
fwrite(pcolortable, sizeof(RGBQUAD), 256, fp);
fwrite(imgBuf, height*lineByte+2, 1, fp);

printf("datasize:%d\n", height*lineByte);
fclose(fp);

return 1;

}

下图是在VS2015中运行的结果：



我们打开该图片的信息，可以右键图片，在属性中查看详细信息：



bingo！

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用MFC实现bmp图像的显示与处理，请看下一篇文章！