关于BMP

关于BMP位图的资料网上有很多，内容也比较基础。本文实现BMP位图的读取、显示、保存，并对一些重要的问题进行说明（包括字节对齐、内存中的存储顺序、调色板）。

BMP文件共包括文件头、信息头、调色板（位深<=8的图像含有此项）、位图数据四大部分：



各部分的具体说明可以参考[1]。
下面是位图的读取、显示、保存实现的主体代码。（完整工程下载：Bmptest）

CString Filename;
CStatic Picture;
long Width ;
long Height ;
unsigned short BitCount;
long Stride;
unsigned char* Img;
void OpenBmp();
void SaveBmp();

//打开位图
void CBmptestDlg::OpenBmp()
{
CRect zcRect;
Picture.GetClientRect(&zcRect);
CDC* pDC=Picture.GetDC();

BITMAPFILEHEADER header;//文件头
BITMAPINFOHEADER infoheader;//信息头
BITMAPINFO *bitmapinfo=NULL;

FILE *fp=fopen(Filename,"rb");
if(fp==NULL){return;}
fread(&header,sizeof(BITMAPFILEHEADER),1,fp);
if(header.bfType != 0x4D42){return;}
fread(&infoheader,sizeof(BITMAPINFOHEADER),1,fp);
Width = infoheader.biWidth;
Height = infoheader.biHeight>0?infoheader.biHeight:-infoheader.biHeight;
BitCount = infoheader.biBitCount;
Stride=((Width*BitCount+31)>>5)<<2;//一行字节数,4字节对齐
int Imgsize=Stride*Height;
if (Img!=NULL){free(Img);}
Img=(unsigned char*)malloc(Imgsize);
if(BitCount<=8)
{
int Palettesize=header.bfOffBits-sizeof(BITMAPFILEHEADER)-sizeof(BITMAPINFOHEADER);//不能PaletteLen=1<<biBitCount，因调色板大小可在[2,256]取值
RGBQUAD *Palette=(RGBQUAD*)malloc(Palettesize);
fread(Palette,Palettesize,1,fp);
bitmapinfo=(BITMAPINFO*)malloc(sizeof(BITMAPINFOHEADER)+Palettesize);
bitmapinfo->bmiHeader=infoheader;
memcpy(bitmapinfo->bmiColors,Palette,Palettesize);
fread(Img,Imgsize,1,fp);
free(Palette);
}

if(BitCount>=16)
{
bitmapinfo=(BITMAPINFO*)malloc(sizeof(BITMAPINFOHEADER));
bitmapinfo->bmiHeader=infoheader;
fread(Img,Imgsize,1,fp);
}

SetStretchBltMode(pDC->m_hDC,COLORONCOLOR);
StretchDIBits(pDC->m_hDC,0,0,zcRect.Width(),zcRect.Height(),0,0,Width,Height,Img,bitmapinfo,DIB_RGB_COLORS,SRCCOPY);
ReleaseDC(pDC);
free(bitmapinfo);
fclose(fp);
return;
}

//保存位图
//常见需求是由位图数据、宽、高、位深将其保存为位图，故此函数只考虑8位灰度，16\24\32彩色位图
void CBmptestDlg::SaveBmp()
{
if(BitCount<8)return;
if(Img==NULL)return;
FILE*fp=fopen(Filename,"wb");
if(fp==NULL)return;
BITMAPFILEHEADER hearder;
BITMAPINFOHEADER infohearder;
int ImgSize=Stride*Height;
if (BitCount==8)
{
int PaletteSize=sizeof(RGBQUAD)*256;
hearder.bfType=0X4D42;
hearder.bfSize=sizeof(BITMAPFILEHEADER)+sizeof(BITMAPINFOHEADER)+PaletteSize+ImgSize;//文件总大小
hearder.bfReserved1=0;
hearder.bfReserved2=0;
hearder.bfOffBits=sizeof(BITMAPFILEHEADER)+sizeof(BITMAPINFOHEADER)+PaletteSize;
fwrite(&hearder,sizeof(BITMAPFILEHEADER),1,fp);

infohearder.biSize=sizeof(BITMAPINFOHEADER);
infohearder.biWidth=Width;
infohearder.biHeight=Height;//倒序
//infohearder.biHeight=-Height;//顺序
infohearder.biPlanes=1;
infohearder.biBitCount=BitCount;
infohearder.biCompression=BI_RGB;
infohearder.biSizeImage=ImgSize;
infohearder.biXPelsPerMeter = 0;
infohearder.biYPelsPerMeter = 0;
infohearder.biClrUsed = 0;
infohearder.biClrImportant = 0;
fwrite(&infohearder,sizeof(BITMAPINFOHEADER),1,fp);

RGBQUAD * palette=(RGBQUAD*)malloc(PaletteSize);
for (int i=0;i<256;i++) //这里针对8位灰度图
{
palette[i].rgbRed=palette[i].rgbGreen=palette[i].rgbBlue=i;
palette[i].rgbReserved=0;
}
fwrite(palette,PaletteSize,1,fp);
fwrite(Img,ImgSize,1,fp);
}

if(BitCount>=16)
{
hearder.bfType=0X4D42;
hearder.bfSize=sizeof(BITMAPFILEHEADER)+sizeof(BITMAPINFOHEADER)+ImgSize;//文件总大小
hearder.bfReserved1=0;
hearder.bfReserved2=0;
hearder.bfOffBits=sizeof(BITMAPFILEHEADER)+sizeof(BITMAPINFOHEADER);
fwrite(&hearder,sizeof(BITMAPFILEHEADER),1,fp);

infohearder.biSize=sizeof(BITMAPINFOHEADER);
infohearder.biWidth=Width;
infohearder.biHeight=Height;//倒序
//infohearder.biHeight=-Height;//顺序
infohearder.biPlanes=1;
infohearder.biBitCount=BitCount;
infohearder.biCompression=BI_RGB;
infohearder.biSizeImage=ImgSize;
infohearder.biXPelsPerMeter = 0;
infohearder.biYPelsPerMeter = 0;
infohearder.biClrUsed = 0;
infohearder.biClrImportant = 0;
fwrite(&infohearder,sizeof(BITMAPINFOHEADER),1,fp);
fwrite(Img,ImgSize,1,fp);
}
fclose(fp);
}

界面：



关于四字节对齐：

Windows为了存取的效率，规定位图存储时必须满足一行为4字节的整数倍。我们处理位图时通常需要求取一行对应的字节数，需要使用如下公式：



另一个常用的公式但并不适用于位深为1、4的位图：



原因在于第二个公式是以字节为单位考虑的，而第一个公式以位为单位考虑。

关于图像存储顺序：

位图信息头BITMAPINFOHEADER中的biHeight不仅体现位图高度，还标记此位图的存储方式。对于一幅位图：



若biHeight>0，则内存中存储顺序如下，在该模式下，内存中第一字节实际对应位图的左下角，大部分位图都按此方式存储。



若biHeight<0，则内存中存储顺序如下，内存第一字节对应位图左上角。



此类情况模式常用的场合是：用户自己产生一幅图像，譬如在数据采集系统中常常需要将数据进行图像显示。这时用户需要开辟一块内存并按一定方式填充该内存。由于顺序存储方式对用户来说更加直观，操作更加方便，所有常使用第二种模式。这时，在显示和保存位图时将BITMAPINFOHEADER中的biHeight设为负数即可。

关于索引图像

位深<=8位的位图才有调色板。本在编程时犯过一个错误，就是误认为8位深度的索引图调色板中就含有256（即2^8）种颜色，在读取调色板数据时若按此长度读会导致最终显示图像时发生偏移。后发现调色板颜色数可以是[2,256]范围内的任何值。

如在PS中（图像—》模式—》索引颜色）可以设置索引颜色数20：



实际经测试可以发现调色板中包含21项：

0:( 20, 50, 26)

1:( 45, 77, 44)

2:( 9, 19,  8)

3:( 12, 40, 8)

4:( 19, 61, 8)

5:( 72,107, 61)

6:( 37, 82, 20)

7:( 60,110, 32)

8:(104,127, 88)

9:( 90,139, 51)

10:(135,160, 86)

11:( 45, 48, 18)

12:(174,171,134)

13:( 85, 68, 39)

14:(245,195,163)

15:(246,127, 75)

16:(129, 77, 56)

17:(241, 62, 22)

18:(125, 28, 11)

19:(173, 20,  9)

20:( 0,  0,  0)

另外一点，调色板类型RGBQUAD定义为：

typedef structtagRGBQUAD {

        BYTE    rgbBlue;

        BYTE    rgbGreen;

        BYTE    rgbRed;

        BYTE    rgbReserved;

} RGBQUAD;

即每一项四字节表示，每一字节分别表示R、G、B、A分量。这一点是重要的，也就是说在自定义调色板数据时，不管位深是1、4、8，调色板中每一分量都是在[0,255]间变化，而与位深大小无关。关于索引图像有个帖子可以参考一下[2]。

参考：

[1]http://www.cnblogs.com/xiehy/archive/2011/06/07/2074405.html

[2]http://bbs.csdn.net/topics/110048102