【数字图像】C++8位和24位BMP位图的平滑、锐化、二值化处理，以及24位真彩图的灰度化

头文件：

typedef unsigned char BYTE;
typedef unsigned short WORD;
typedef unsigned int DWORD;
typedef long LONG;

//BMP文件头（14字节）
typedef struct tagBITMAPFILEHEADER {
	//WORD bfType;//位图文件的类型，必须为BM(在结构体中读取会发生错误，所以在函数中读取)
	DWORD bfSize;//位图文件的大小，以字节为单位
	WORD bfReserved1;//位图文件保留字，必须为0
	WORD bfReserved2;//位图文件保留字，必须为0
	DWORD bfOffBits;//位图数据的起始位置，以相对于位图文件头的偏移量表示，以字节为单位
}BITMAPFILEHEADER;

//BMP信息头（40字节）
typedef struct tagBITMAPINFOHEADER {
	DWORD biSize;//本结构所占用字节数
	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，必须为1
	WORD biBitCount;//每个像素所需的位数，必须是1（双色），4(16色），8(256色）16(高彩色)或24（真彩色）之一
	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
	DWORD biSizeImage;//位图的大小(其中包含了为了补齐行数是4的倍数而添加的空字节)，以字节为单位
	LONG biXPelsPerMeter;//位图水平分辨率，每米像素数
	LONG biYPelsPerMeter;//位图垂直分辨率，每米像素数
	DWORD biClrUsed;//位图实际使用的颜色表中的颜色数
	DWORD biClrImportant;//位图显示过程中重要的颜色数
}BITMAPINFOHEADER; 

//调色板
//只有8位位图才用调色板，用像素值作为索引（0~255），调色板中RGB值都是一样的，范围是0~255
//一个unsigned char的范围刚好是0~255，所以用BYTE类型存储8位位图的像素
typedef struct tagRGBQUAD {
	BYTE rgbBlue;
	BYTE rgbGreen;
	BYTE rgbRed;
	BYTE rgbReserved;//保留，必须为0
}RGBQUAD;

//像素信息
//8位BMP图1个字节代表一个像素，所以可以不用结构存储像素素组，直接用一个指针即可
typedef struct tagIMAGEDATA {
	BYTE blue;
	BYTE green;
	BYTE red;
}IMAGEDATA;

源代码：

#include<iostream>
#include"BMP.h"//自定义的头文件
using namespace std;

//8位位图的类
class eightBitMap {
private:
	char imageName[30];//图像名
	int width, height;//图像的宽高
	BITMAPFILEHEADER bmpHead;//文件头
	BITMAPINFOHEADER bmpInfo;//信息头
	BYTE *imagedata = NULL, *newimagedata = NULL;//存储图片像素信息的二维数组
	RGBQUAD *pallet = new RGBQUAD[256];//调色板指针
	FILE *fpin, *fpout;//文件指针

    //平滑算子也是通过模板进行处理的，所以可以把平滑处理和锐化处理通过一个函数实现
	int Template1[3][3]{ 1,1,1,1,1,1,1,1,1 };//平滑模板
	int Template2[3][3]{ 0,-1,0,-1,5,-1,0,-1,0 };//laplace锐化模板,4邻域（原图减去轮廓）
	int Template3[3][3]{ -1,-1,-1,-1,9,-1,-1,-1,-1 };//laplace锐化模板,8邻域
public:
	bool readImage();//读取图片
	bool writeImage();//保存图片
	bool Operation(int x);//图像平滑和锐化处理
	bool Operation(int Template[][3], int coefficient);//图像处理
	bool Binarization();//二值化
	void showBmpHead(BITMAPFILEHEADER BmpHead);//显示文件头
	void showBmpInfo(tagBITMAPINFOHEADER BmpInfo);//显示信息头
};
bool eightBitMap::readImage() {
	cout << "输入要读取的图片名：";
	cin >> imageName;
	if (!fopen_s(&fpin, imageName, "rb")) {
		//读取图片类型
		WORD bfType;
		fread(&bfType, sizeof(WORD), 1, fpin);//fread()的使用
		if (bfType != 0x4d42) {
			cout << "该图片不是BMP！" << endl;
			return false;
		}
		//读取文件头和信息头
		fread(&bmpHead, sizeof(tagBITMAPFILEHEADER), 1, fpin);
		fread(&bmpInfo, sizeof(tagBITMAPINFOHEADER), 1, fpin);
		//检查是否是8位位图
		if (bmpInfo.biBitCount != 8) {
			cout << "该图片不是8位！" << endl;
			return false;
		}
		//读取调色板
		fread(pallet, sizeof(RGBQUAD), 256, fpin);
		//读取图片的像素信息
		width = bmpInfo.biWidth;
		height = bmpInfo.biHeight;
		width = (width*sizeof(BYTE) + 3) / 4 * 4;//图像的每一行必须是4的整数倍
		imagedata = new BYTE[width*height];
		fread(imagedata, sizeof(BYTE)*width, height, fpin);
		//显示文件头和信息头
		showBmpHead(bmpHead);
		showBmpInfo(bmpInfo);
		//关闭图片
		fclose(fpin);
	}
	else {
		cout << "图片不存在！" << endl;
		return false;
	}
	return true;
}
bool eightBitMap::writeImage() {
	char imageName[30];
	cout << "输入处理后的位图名：";
	cin >> imageName;
	//创建位图文件
	if (fopen_s(&fpout, imageName, "wb")) {
		cout << "创建文件失败！" << endl;
		return false;
	}
	//写入位图类型
	WORD bfBYTE = 0x4d42;
	fwrite(&bfBYTE, 1, sizeof(WORD), fpout);
	//写入文件头和信息头
	fwrite(&bmpHead, 1, sizeof(BITMAPFILEHEADER), fpout);
	fwrite(&bmpInfo, 1, sizeof(BITMAPINFOHEADER), fpout);
	//写入调色板
	fwrite(pallet, sizeof(RGBQUAD), 256, fpout);
	//写入图像像素数据
	fwrite(newimagedata, sizeof(BYTE)*width, height, fpout);
	//关闭图片
	fclose(fpout);
	//释放内存
	delete imagedata;
	delete newimagedata;
	delete pallet;
	return true;
}
bool eightBitMap::Operation(int x) {
	if (x == 1)
		return Operation(Template1, 9);
	else if (x == 2)
		return Operation(Template2, 1);
	else if (x == 3)
		return Operation(Template3, 1);
	else {
		cout << "模板调用错误！" << endl;
		return false;
	}
}
bool eightBitMap::Operation(int Template[][3], int coefficient) {
	//分配新像素素组的空间
	newimagedata = new BYTE[width*height];
	//进行模板操作
	for (int i = 0; i < height; ++i)
		for (int j = 0; j < width; ++j) {
			if (i == 0 || j == 0 || i == height - 1 || j == width - 1)
				*(newimagedata + i*width + j) = *(imagedata + i*width + j);
			else {
				int sum = 0;
				for (int m = i - 1; m < i + 2; ++m)
					for (int n = j - 1; n < j + 2; ++n) {
						sum += (*(imagedata + m*width + n))*Template[n - j + 1][m - i + 1] / coefficient;
					}
				//8位BMP中一个像素值，对应调色板中索引号为该像素值的项所存放的RGB色彩
				//所以像素值范围为0~255
				//像素值小于0就取0，大于255就取255
				sum = (sum >= 0) ? sum : 0;
				sum = ((sum + *(imagedata + i*width + j))>255) ? 255 : sum;
				*(newimagedata + i*width + j) = sum;
			}
		}
	//保存图片
	if (writeImage()) {
		cout << "\n处理成功！" << endl;
		return true;
	}
	else {
		cout << "\n处理失败！" << endl;
		return false;
	}
}
bool eightBitMap::Binarization() {
	//分配新像素素组的空间
	newimagedata = new BYTE[width*height];
	//二值化操作
	for (int i = 0; i < width*height; ++i)
		if (*(imagedata + i) > 128)
			*(newimagedata + i) = 255;
		else
			*(newimagedata + i) = 0;
	//保存图片
	if (writeImage()) {
		cout << "\n处理成功！" << endl;
		return true;
	}
	else {
		cout << "\n处理失败！" << endl;
		return false;
	}
}
void eightBitMap::showBmpHead(BITMAPFILEHEADER BmpHead) {
	cout << "\n图片文件头:" << endl;
	cout << "  图片大小:" << BmpHead.bfSize << endl;
	cout << "  保留字_1:" << BmpHead.bfReserved1 << endl;
	cout << "  保留字_2:" << BmpHead.bfReserved2 << endl;
	cout << "  实际位图片数据的偏移字节数:" << BmpHead.bfOffBits << endl;
}
void eightBitMap::showBmpInfo(tagBITMAPINFOHEADER BmpInfo) {
	cout << "图片信息头:" << endl;
	cout << "  结构体的长度:" << BmpInfo.biSize << endl;
	cout << "  位图宽:" << BmpInfo.biWidth << endl;
	cout << "  位图高:" << BmpInfo.biHeight << endl;
	cout << "  平面数:" << BmpInfo.biPlanes << endl;
	cout << "  采用颜色位数:" << BmpInfo.biBitCount << endl;
	cout << "  压缩方式:" << BmpInfo.biCompression << endl;
	cout << "  实际位图数据占用的字节数:" << BmpInfo.biSizeImage << endl;
	cout << "  X方向分辨率:" << BmpInfo.biXPelsPerMeter << endl;
	cout << "  Y方向分辨率:" << BmpInfo.biYPelsPerMeter << endl;
	cout << "  使用的颜色数:" << BmpInfo.biClrUsed << endl;
	cout << "  重要颜色数:" << BmpInfo.biClrImportant << endl;
}

//24位位图的类
class twentyfourBitMap {
	char imageName[30];//图像名
	int width, height;//图像的宽高
	BITMAPFILEHEADER bmpHead;//文件头
	BITMAPINFOHEADER bmpInfo;//信息头
	IMAGEDATA *imagedata = NULL, *newimagedata = NULL;//存储图片像素信息的二维数组
	FILE *fpin, *fpout;//文件指针

	//平滑算子也是通过模板进行处理的，所以可以把平滑处理和锐化处理通过一个函数实现
	int Template1[3][3]{ 1,1,1,1,1,1,1,1,1 };//平滑模板
	int Template2[3][3]{ 0,-1,0,-1,5,-1,0,-1,0 };//laplace锐化模板,4邻域
	int Template3[3][3]{ -1,-1,-1,-1,9,-1,-1,-1,-1 };//laplace锐化模板,8邻域
public:
	bool readImage();//读取图片
	bool writeImage();//保存图片
	bool Operation(int x);//图像平滑和锐化处理
	bool Operation(int Template[][3], int coefficient);//图像处理
	bool makeGray();//将彩色图转换为灰度图
	bool Binarization();//二值化
	void showBmpHead(BITMAPFILEHEADER BmpHead);//显示文件头
	void showBmpInfo(tagBITMAPINFOHEADER BmpInfo);//显示信息头
};
bool twentyfourBitMap::readImage() {
	cout << "输入要读取的图片名：";
	cin >> imageName;
	if (!fopen_s(&fpin, imageName, "rb")) {
		//读取图片类型
		WORD bfType;
		fread(&bfType, sizeof(WORD), 1, fpin);//fread()的使用
		if (bfType != 0x4d42) {
			cout << "该图片不是BMP！" << endl;
			return false;
		}
		//读取文件头和信息头
		fread(&bmpHead, sizeof(tagBITMAPFILEHEADER), 1, fpin);
		fread(&bmpInfo, sizeof(tagBITMAPINFOHEADER), 1, fpin);
		//检查是否是24位位图
		if (bmpInfo.biBitCount != 24) {
			cout << "该图片不是24位！" << endl;
			return false;
		}
		//读取图片的像素信息
		width = bmpInfo.biWidth;
		height = bmpInfo.biHeight;
		width = (width*sizeof(IMAGEDATA) + 3) / 4 * 4;//图像的每一行必须是4的整数倍
		imagedata = new IMAGEDATA[width*height];
		fread(imagedata, sizeof(IMAGEDATA)*width, height, fpin);
		//显示文件头和信息头
		showBmpHead(bmpHead);
		showBmpInfo(bmpInfo);
		//关闭图片
		fclose(fpin);
	}
	else {
		cout << "图片不存在！" << endl;
		return false;
	}
	return true;
}
bool  twentyfourBitMap::writeImage() {
	char imageName[30];
	cout << "输入处理后的位图名：";
	cin >> imageName;
	//创建位图文件
	if (fopen_s(&fpout, imageName, "wb")) {
		cout << "创建文件失败！" << endl;
		return false;
	}
	//写入位图类型
	WORD bfBYTE = 0x4d42;
	fwrite(&bfBYTE, 1, sizeof(WORD), fpout);
	//写入文件头和信息头
	fwrite(&bmpHead, 1, sizeof(BITMAPFILEHEADER), fpout);
	fwrite(&bmpInfo, 1, sizeof(BITMAPINFOHEADER), fpout);
	//写入图像像素数据
	fwrite(newimagedata, sizeof(IMAGEDATA)*width, height, fpout);
	//关闭图片
	fclose(fpout);
	//释放内存
	delete imagedata;
	delete newimagedata;
	return true;
}
bool  twentyfourBitMap::Operation(int x) {
	if (x == 1)
		return Operation(Template1, 9);
	else if (x == 2)
		return Operation(Template2, 1);
	else if (x == 3)
		return Operation(Template3, 1);
	else {
		cout << "模板调用错误！" << endl;
		return false;
	}
}
bool  twentyfourBitMap::Operation(int Template[][3], int coefficient) {
	//分配新像素素组的空间
	newimagedata = new IMAGEDATA[width*height];
	//进行模板操作
	for (int i = 0; i < height; ++i)
		for (int j = 0; j < width; ++j) {
			if (i == 0 || j == 0 || i == height - 1 || j == width - 1)
				*(newimagedata + i*width + j) = *(imagedata + i*width + j);
			else {
				int sum = 0;
				for (int m = i - 1; m < i + 2; ++m)
					for (int n = j - 1; n < j + 2; ++n) {
						sum += ((*(imagedata + m*width + n)).blue)*Template[n - j + 1][m - i + 1] / coefficient;
					}
				//8位BMP中一个像素值，对应调色板中索引号为该像素值的项所存放的RGB色彩
				//所以像素值范围为0~255
				//像素值小于0就取0，大于255就取255
				sum = (sum >= 0) ? sum : 0;
				sum = (sum + ((*(imagedata + i*width + j)).blue)>255) ? 255 : sum;
				//把新RGB值存入新数组
				(*(newimagedata + i*width + j)).blue = sum;
				(*(newimagedata + i*width + j)).green = sum;
				(*(newimagedata + i*width + j)).red = sum;
			}
		}
	//保存图片
	if (writeImage()) {
		cout << "\n处理成功！" << endl;
		return true;
	}
	else {
		cout << "\n处理失败！" << endl;
		return false;
	}
}
bool twentyfourBitMap::makeGray() {
	//分配新像素素组的空间
	newimagedata = new IMAGEDATA[width*height];
	//进行灰度化操作
	int sum;
	for (int i = 0; i < width*height; ++i) {
		sum = (*(imagedata + i)).blue +
			(*(imagedata + i)).green +
			(*(imagedata + i)).red;
		(*(newimagedata + i)).blue = (*(newimagedata + i)).green = (*(newimagedata + i)).red = sum / 3;
	}
	//保存图片
	if (writeImage()) {
		cout << "\n处理成功！" << endl;
		return true;
	}
	else {
		cout << "\n处理失败！" << endl;
		return false;
	}
}
bool twentyfourBitMap::Binarization() {
	//分配新像素素组的空间
	newimagedata = new IMAGEDATA[width*height];
	//二值化操作
	for (int i = 0; i < width*height; ++i)
		if ((*(imagedata + i)).blue > 128)
			(*(newimagedata + i)).blue =
			(*(newimagedata + i)).green =
			(*(newimagedata + i)).red = 255;
		else
			(*(newimagedata + i)).blue =
			(*(newimagedata + i)).green =
			(*(newimagedata + i)).red = 0;
	//保存图片
	if (writeImage()) {
		cout << "\n处理成功！" << endl;
		return true;
	}
	else {
		cout << "\n处理失败！" << endl;
		return false;
	}
}
void  twentyfourBitMap::showBmpHead(BITMAPFILEHEADER BmpHead) {
	cout << "\n图片文件头:" << endl;
	cout << "  图片大小:" << BmpHead.bfSize << endl;
	cout << "  保留字_1:" << BmpHead.bfReserved1 << endl;
	cout << "  保留字_2:" << BmpHead.bfReserved2 << endl;
	cout << "  实际位图片数据的偏移字节数:" << BmpHead.bfOffBits << endl;
}
void  twentyfourBitMap::showBmpInfo(tagBITMAPINFOHEADER BmpInfo) {
	cout << "图片信息头:" << endl;
	cout << "  结构体的长度:" << BmpInfo.biSize << endl;
	cout << "  位图宽:" << BmpInfo.biWidth << endl;
	cout << "  位图高:" << BmpInfo.biHeight << endl;
	cout << "  平面数:" << BmpInfo.biPlanes << endl;
	cout << "  采用颜色位数:" << BmpInfo.biBitCount << endl;
	cout << "  压缩方式:" << BmpInfo.biCompression << endl;
	cout << "  实际位图数据占用的字节数:" << BmpInfo.biSizeImage << endl;
	cout << "  X方向分辨率:" << BmpInfo.biXPelsPerMeter << endl;
	cout << "  Y方向分辨率:" << BmpInfo.biYPelsPerMeter << endl;
	cout << "  使用的颜色数:" << BmpInfo.biClrUsed << endl;
	cout << "  重要颜色数:" << BmpInfo.biClrImportant << endl;
}
int main() {
	int depth = 0;
	cout << "输入要处理的位图深度：";
	cin >> depth;
	if (depth == 8) {
		eightBitMap Image;
		if (Image.readImage()) {
			int answer;
			cout << "\n1.平滑处理"
				<< "\n2.4邻域锐化"
				<< "\n3.8邻域锐化"
				<< "\n4.二值化"
				<< "\n选择处理方式：";
			cin >> answer;
			switch (answer) {
			case 1:
				Image.Operation(1);
				break;
			case 2:
				Image.Operation(2);
				break;
			case 3:
				Image.Operation(3);
				break;
			case 4:
				Image.Binarization();
				break;
			default:
				cout << "错误选择！" << endl;
			}
		}
		else cout << "位图读取错误！" << endl;
	}
	else if (depth == 24) {
		twentyfourBitMap Image;
		if (Image.readImage()) {
			int answer;
			cout << "\n1.平滑处理"
				<< "\n2.4邻域锐化"
				<< "\n3.8邻域锐化"
				<< "\n4.彩色位图灰度化"
				<< "\n5.二值化"
				<< "\n选择处理方式：";
			cin >> answer;
			switch (answer) {
			case 1:
				Image.Operation(1);
				break;
			case 2:
				Image.Operation(2);
				break;
			case 3:
				Image.Operation(3);
				break;
			case 4:
				Image.makeGray();
				break;
			case 5:
				Image.Binarization();
				break;
			default:
				cout << "错误选择！" << endl;
			}
		}
		else cout << "位图读取错误！" << endl;
	}
	else cout << "错误深度输入！" << endl;
	cin.get();
	cin.get();
}

调试及测试（由于8位位图的处理和24位位图的处理在结果上差别不大，所以只用24位图做测试）

1.平滑处理

平滑处理前：                                                                                                             平滑处理后：

                              

对比可以看出，平滑处理使图像更加模糊。

2.锐化处理（平滑后再锐化效果更好，所以使用平滑后的位图锐化。8邻域锐化比4邻域锐化效果好，所以只使用8邻域锐化）

8邻域锐化前：                                                    8邻域锐化后：

                              

对比可以看出，锐化后，图像的边缘更加明显

3.二值化

二值化处理前：                                                                     二值化处理后：

                              

对比可以看出，二值化使图像只有黑白两色，没有灰色的过渡

4.彩色位图灰度化

灰度化处理前：                                                                      灰度化处理后：

                              

对比可以看出，灰度化使彩色图像转换成灰度图像

时间： 2024-10-24 05:39:29

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BMP文件由位图文件头.位图信息头.调色板和图像数据四部分组成 (1)位图文件头 1 typedef struct tagBITMAPFILEHEADER 2 { 3 WORD bfType; //位图文件的类型,必须为BM(1-2字节) 4 DWORD bfSize; //位图文件的大小,以字节为单位(3-6字节,低位在前) 5 WORD bfReserved1; //位图文件保留字,必须为0(7-8字节) 6 WORD bfReserved2; //位图文件保留字,必须为0(9-10字节)

gnu-ucos 加入 bmp 位图显示

昨天又下了点功夫弄了个在tft屏幕上显示bmp位图的.我选择的是24位tft真彩测显示方式所以也要选择真彩色位图.网上给出的16位位图数组无法使用.在csdn上下载了2个制作工具,一个是c代码的,一个是exe二进制文件感觉都不好用.无奈修改了那个c代码的自己弄了个制作 数组的小工具. 可以从github上clone下来(因为位图是微软的格式,所以这里就用了win下面的结构体来处理了): [email protected]:xushichao/bmptool.git 然后 就是得到320*240的