【数字图像】BMP文件格式详解

BMP文件格式详解

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Lena

摘录百科：BMP是英文Bitmap（位图）的简写，它是Windows操作系统中的标准图像文件格式，能够被多种Windows应用程序所支持。

BMP文件存储的是原始的BGR数据，格式非常简单，研究数字图入门必备。因为数据没有经过任何压缩，所以BMP文件都比较大。

BMP文件格式

  • 文件信息  -->BITMAPFILEHEADER
  • 图像信息  -->BITMAPINFOHEADER
  • 调色板     -->由颜色索引数决定
  • 图像数据  -->由图像尺寸决定

1. BITMAPFILEHEADER

typedef struct {

WORD  bfType;

DWORD bfSize;

WORD  bfReserved1;

WORD  bfReserved2;

DWORD bfOffBits;

} BITMAP_FILE_HEADER;

WORD --> unsigned short

DWORD --> unsigned long (32位占4位，64位占8位)


变量名
大小(字节)
作用

bfType
2
文件标头BM

bfSize
4
整个文件大小

bfReserved1
2
保留

bfReserved2
2
保留

bfOffBits
4
偏移，一般偏移长度是BITMAPFILEHEADER+BITMAPINFOHEADER,如果存在调色板则随着调色板长度变化

2.BITMAPINFOHEADER

typedef struct BITMAP_INFO_HEADER {

DWORD biSize;

int     biWidth;

int     biHeight;

WORD  biPlanes;

WORD  biBitCount;

DWORD biCompression;

DWORD biSizeImage;

int     biXPelsPerMeter;

int     biYPelsPerMeter;

DWORD biClrUsed;

DWORD biClrImportant;

} BITMAP_INFO_HEADER;

这里的int原来是long，64位下会出问题改了下。


变量名
大小(字节)
作用

biSize
4
sizeof(BITMAP_INFO_HEADER)

biWidth
4
宽度

biHeight
4
高度

BMP文件图像是倒着存储的，所以如果biHeight>0表示图像是倒立的，如果biHeight<0表示图像是正的。

biPlanes
2
颜色平面数

biBitCount
2
位数(1,4,8,16,24,32)

biCompression
4
压缩

0 BI_RGB(BMP文件不压缩)

1 BI_RLE8

2 BI_RLE4

3 BI_BITFILELDS

4 BI_JPEG

5 BI_PNG

biSizeImage
4
图像数据大小

biXPelsPerMeter
4
水平分辨率

biYPelsPerMeter
4
垂直分辨率

biClrUsed
4
实际使用的颜色索引数

biClrImportant
4
对图像显示有重要影响的颜色索引的数目，如果是0表示都重要

3.调色板

调色板实际上是一种颜色索引表，因为常见的BMP文件都是24和32位的，而24和32位不需要调色板，所以这里不做过多研究。

4.图像数据

24位位图 -->  bgr,bgr,bgr

32位位图 -->  bgra,bgra,bgra

5.内存对齐

Windows默认是4字节对齐，如果不了解内存对齐可以研究一下，c语言sizeof(结构体)的大小。内存对齐的主要目的是为了加速，BMP文件也需要进行内存对齐处理，简单来说就是每一行的字节数%4==0，如果不足则由0补足。比如：一个24位BMP，宽度为99，那么他的图像部分字节数位 99 * 3 ==> 297 % 4 = 1，需要补3个字节0。

参考文章：

https://www.cnblogs.com/Matrix_Yao/archive/2009/12/02/1615295.html

/*****************************************************
   BMP文件读写
   [email protected]
*****************************************************/

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <string.h>

typedef unsigned short WORD;
typedef unsigned int DWORD;

#pragma pack(1)
typedef struct {
    WORD  bfType;
    DWORD bfSize;
    WORD  bfReserved1;
    WORD  bfReserved2;
    DWORD bfOffBits;
} BITMAP_FILE_HEADER;

typedef struct BITMAP_INFO_HEADER {
    DWORD biSize;
    int   biWidth;
    int   biHeight;
    WORD  biPlanes;
    WORD  biBitCount;
    DWORD biCompression;
    DWORD biSizeImage;
    int   biXPelsPerMeter;
    int   biYPelsPerMeter;
    DWORD biClrUsed;
    DWORD biClrImportant;
} BITMAP_INFO_HEADER;
#pragma pack()

/**
 * 32->24
 */
static void bmp_remove_aplpha (unsigned char *data, unsigned char *buf, size_t *size, size_t w, size_t h) {
    size_t i = 0, j = 0, dst_fix = 0;

    dst_fix = 4 - ((w * 24)>>3) & 3;
    *size = ((((w * 24) + 31) >> 5) << 2) * h;

    for (j = 0; j < h; j++) {
        for (i = 0; i < w; i++) {
            memcpy(buf, data, 3);
            data += 4;
            buf += 3;
        }
        buf += dst_fix;
    }
}

/**
 * 倒转图像
 */
static void bmp_reverse (unsigned char *data, unsigned char *buf, size_t size, size_t w, size_t h) {
    unsigned char *src = NULL;
    int i = 0, j = 0, preline = 0;

    preline = size / h;
    for (i = 0, j = h - 1; j >= 0; i++, j--) {
        src = data + j * preline;
        memcpy(buf + i * preline, src, preline);
    }
}

/**
 * bmp_read
 *
 * 读取一个BMP文件
 * 只支持24/32位，32位会转为24位，倒转的图像会摆正
 */
unsigned char *bmp_read (const char *path, size_t *size, size_t *w, size_t *h) {
    FILE *fp = NULL;
    BITMAP_FILE_HEADER file = {0};
    BITMAP_INFO_HEADER info = {0};
    unsigned char *data = NULL, *buf = NULL;

    if (!path || *path == 0 || !size || !w || !h)
        return NULL;

    if (!(fp = fopen(path, "rb")))
        return NULL;

    if (fread(&file, 1, sizeof(BITMAP_FILE_HEADER), fp) != sizeof(BITMAP_FILE_HEADER)) {
        fclose(fp);
        return NULL;
    }

    if (fread(&info, 1, sizeof(BITMAP_INFO_HEADER), fp) != sizeof(BITMAP_INFO_HEADER)) {
        fclose(fp);
        return NULL;
    }

    //非BM开头
    if (file.bfType != 0x4d42) {
        fclose(fp);
        return NULL;
    }

    //暂时只能支持24与32位
    if (info.biBitCount != 24 && info.biBitCount != 32) {
        fclose(fp);
        return NULL;
    }

    if (info.biSizeImage == 0) {
        info.biSizeImage = info.biWidth * abs(info.biHeight) * (info.biBitCount == 24 ? 3 : 4);
    }

    data = (unsigned char *)malloc(sizeof(unsigned char) * info.biSizeImage);
    buf = (unsigned char *)malloc(sizeof(unsigned char) * info.biSizeImage);
    if (!data || !buf) {
        if (data) free(data);
        if (buf) free(buf);
        fclose(fp);
        return NULL;
    }

    if (fread(data, 1, info.biSizeImage, fp) != info.biSizeImage) {
        free(data);
        free(buf);
        fclose(fp);
        return NULL;
    }

    fclose(fp);

    *size = info.biSizeImage;
    *w = info.biWidth;
    *h = abs(info.biHeight);

    //32转24
    if (info.biBitCount == 32) {
        bmp_remove_aplpha(data, buf, size, *w, *h);
        memcpy(data, buf, *size);
    }

    //图像倒转
    if (info.biHeight > 0) {
        bmp_reverse(data, buf, *size, *w, *h);
        memcpy(data, buf, *size);
    }

    free(buf);
    return data;
}

/**
 * bmp_write
 */
int bmp_write (unsigned char *data, size_t size, size_t w, size_t h, const char *path) {
    FILE *fp = NULL;
    BITMAP_FILE_HEADER file = {0};
    BITMAP_INFO_HEADER info = {0};
    unsigned char *src = NULL;
    int hsrc = 0, preline = 0;

    if (!data || size == 0 || w == 0 || h == 0 || !path || *path == 0)
        return 0;

    if (!(fp = fopen(path, "wb+")))
        return 0;

    file.bfType = 0x4d42;
    file.bfSize = sizeof(BITMAP_FILE_HEADER) + sizeof(BITMAP_INFO_HEADER) + size;
    file.bfReserved1 = 0;
    file.bfReserved2 = 0;
    file.bfOffBits = sizeof(BITMAP_FILE_HEADER) + sizeof(BITMAP_INFO_HEADER);

    info.biSize = sizeof(BITMAP_INFO_HEADER);
    info.biWidth = w;
    info.biHeight = h;
    info.biPlanes = 1;
    info.biBitCount = 24;
    info.biCompression = 0L;
    info.biSizeImage = size;
    info.biXPelsPerMeter = 0;
    info.biYPelsPerMeter = 0;
    info.biClrUsed = 0;
    info.biClrImportant = 0;

    fwrite(&file, 1, sizeof(BITMAP_FILE_HEADER), fp);
    fwrite(&info, 1, sizeof(BITMAP_INFO_HEADER), fp);

    //倒转写入图像数据
    preline = size / h;
    for (hsrc = h - 1; hsrc >= 0; hsrc--) {
        src = data + hsrc * preline;
        fwrite(src, 1, preline, fp);
    }

    fclose(fp);
    return 1;
}

int main (int argc, char *argv[]) {
    unsigned char *data = NULL;
    size_t size = 0, w = 0, h = 0;

    data = bmp_read("1.bmp", &size, &w, &h);
    bmp_write(data, size, w, h, "2.bmp");
    return 1;
}

原文地址：https://www.cnblogs.com/hatsusakana/p/12643850.html

时间： 2024-10-25 23:45:27

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