BMP图像格式详解


一.简介

BMP(Bitmap-File)图形文件是Windows采用的图形文件格式,在Windows环境下运行的所有图象处理软件都支持BMP图象文件格式。Windows系统内部各图像绘制操作都是以BMP为基础的。Windows 3.0以前的BMP图文件格式与显示设备有关,因此把这种BMP图象文件格式称为设备相关位图DDB(device-dependent bitmap)文件格式。Windows3.0以后的BMP图象文件与显示设备无关,因此把这种BMP图象文件格式称为设备无关位图DIB(device-independent bitmap)格式(注:Windows 3.0以后,在系统中仍然存在DDB位图,象BitBlt()这种函数就是基于DDB位图的,只不过如果你想将图像以BMP格式保存到磁盘文件中时,微软极力推荐你以DIB格式保存),目的是为了让Windows能够在任何类型的显示设备上显示所存储的图象。BMP位图文件默认的文件扩展名是BMP或者bmp(有时它也会以.DIB或.RLE作扩展名)。

 

二.BMP格式结构

BMP文件的数据按照从文件头开始的先后顺序分为四个部分:

位图文件头(bmp file header):   提供文件的格式、大小等信息

位图信息头(bitmap information):提供图像数据的尺寸、位平面数、压缩方式、颜色索引等信息

调色板(color palette):可选,如使用索引来表示图像,调色板就是索引与其对应的颜色的映射表

位图数据(bitmap data):图像数据区

 

BMP图片文件数据表如下:

数据段名称

大小(byte)

开始地址

结束地址

位图文件头(bitmap-file header)

14

0000h

000Dh

位图信息头(bitmap-information header)

40

000Eh

0035h

调色板(color table)

biBitCount决定

0036h

未知

图片点阵数据(bitmap data)

由图片大小和颜色定

未知

未知

 

 

 

三.BMP文件头

BMP文件头结构体定义如下:

typedef struct tagBITMAPFILEHEADER

UINT16bfType;        //2Bytes,必须为"BM",即0x424D 才是Windows位图文件

DWORD  bfSize;         //4Bytes,整个BMP文件的大小

UINT16 bfReserved1;  //2Bytes,保留,为0

UINT16 bfReserved2;  //2Bytes,保留,为0

DWORD  bfOffBits;     //4Bytes,文件起始位置到图像像素数据的字节偏移量

} BITMAPFILEHEADER;

 

BMP文件头数据表如下:

变量名

地址偏移

大小

作用说明

bfType

0000h

2Bytes

文件标识符,必须为"BM",即0x424D 才是Windows位图文件

‘BM’:Windows 3.1x, 95, NT, …   ‘BA’:OS/2 Bitmap Array   ‘CI’:OS/2 Color Icon   

‘CP’:OS/2 Color Pointer   ‘IC’:OS/2 Icon   

‘PT’:OS/2 Pointer

因为OS/2系统并没有被普及开,所以在编程时,你只需判断第一个标识“BM”就行

bfSize

0002h

4Bytes

整个BMP文件的大小(以位B为单位)

bfReserved1

0006h

2Bytes

保留,必须设置为0

bfReserved2

0008h

2Bytes

保留,必须设置为0

bfOffBits

000Ah

4Bytes

说明从文件头0000h开始到图像像素数据的字节偏移量(以字节Bytes为单位),以为位图的调色板长度根据位图格式不同而变化,可以用这个偏移量快速从文件中读取图像数据

 

 

四.BMP信息头

BMP信息头结构体定义如下:

typedef struct _tagBMP_INFOHEADER

{

DWORD  biSize;     //4Bytes,INFOHEADER结构体大小,存在其他版本I NFOHEADER,用作区分

LONG   biWidth;    //4Bytes,图像宽度(以像素为单位)

LONG   biHeight;   //4Bytes,图像高度,+:图像存储顺序为Bottom2Top,-:Top2Bottom

WORD   biPlanes;    //2Bytes,图像数据平面,BMP存储RGB数据,因此总为1

WORD   biBitCount;         //2Bytes,图像像素位数

DWORD  biCompression;     //4Bytes,0:不压缩,1:RLE8,2:RLE4

DWORD  biSizeImage;       //4Bytes,4字节对齐的图像数据大小

LONG   biXPelsPerMeter;   //4 Bytes,用象素/米表示的水平分辨率

LONG   biYPelsPerMeter;   //4 Bytes,用象素/米表示的垂直分辨率

DWORD  biClrUsed;         //4 Bytes,实际使用的调色板索引数,0:使用所有的调色板索引

DWORD biClrImportant;     //4 Bytes,重要的调色板索引数,0:所有的调色板索引都重要

}BMP_INFOHEADER;

 

BMP信息头数据表如下:

变量名

地址偏移

大小

作用说明

biSize

000Eh

4Bytes

BNP信息头即BMP_INFOHEADER结构体所需要的字节数(以字节为单位)

biWidth

0012h

4Bytes

说明图像的宽度(以像素为单位)

biHeight

0016h

4Bytes

说明图像的高度(以像素为单位)。这个值还有一个用处,指明图像是正向的位图还是倒向的位图,该值是正数说明图像是倒向的即图像存储是由下到上;该值是负数说明图像是倒向的即图像存储是由上到下。大多数BMP位图是倒向的位图,所以此值是正值。

biPlanes

001Ah

2Bytes

为目标设备说明位面数,其值总设置为1

biBitCount

001Ch

2Bytes

说明一个像素点占几位(以比特位/像素位单位),其值可为1,4,8,16,24或32

biCompression

001Eh

4Bytes

说明图像数据的压缩类型,取值范围为:

0         BI_RGB 不压缩(最常用)

1         BI_RLE8 8比特游程编码(BLE),只用于8位位图

2         BI_RLE4 4比特游程编码(BLE),只用于4位位图

3         BI_BITFIELDS比特域(BLE),只用于16/32位位图

4          

biSizeImage

0022h

4Bytes

说明图像的大小,以字节为单位。当用BI_RGB格式时,总设置为0

biXPelsPerMeter

0026h

4Bytes

说明水平分辨率,用像素/米表示,有符号整数

biYPelsPerMeter

002Ah

4Bytes

说明垂直分辨率,用像素/米表示,有符号整数

biClrUsed

002Eh

4Bytes

说明位图实际使用的调色板索引数,0:使用所有的调色板索引

biClrImportant

0032h

4Bytes

说明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。

 

五.BMP调色板

BMP调色板结构体定义如下:

typedef struct _tagRGBQUAD

{

BYTE  rgbBlue;       //指定蓝色强度

BYTE  rgbGreen;      //指定绿色强度

BYTE  rgbRed;        //指定红色强度

 BYTE  rgbReserved; //保留,设置为0

} RGBQUAD;

 

1,4,8位图像才会使用调色板数据,16,24,32位图像不需要调色板数据,即调色板最多只需要256项(索引0 - 255)。

颜色表的大小根据所使用的颜色模式而定:2色图像为8字节;16色图像位64字节;256色图像为1024字节。其中,每4字节表示一种颜色,并以B(蓝色)、G(绿色)、R(红色)、alpha(32位位图的透明度值,一般不需要)。即首先4字节表示颜色号1的颜色,接下来表示颜色号2的颜色,依此类推。

颜色表中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。

biBitCount=1时,为2色图像,BMP位图中有2个数据结构RGBQUAD一个调色板占用4字节数据,所以2色图像的调色板长度为2*4为8字节。

biBitCount=4时,为16色图像,BMP位图中有16个数据结构RGBQUAD一个调色板占用4字节数据,所以16像的调色板长度为16*4为64字节。

biBitCount=8时,为256色图像,BMP位图中有256个数据结构RGBQUAD一个调色板占用4字节数据,所以256色图像的调色板长度为256*4为1024字节。

当biBitCount=16,24或32时,没有颜色表。

 

五.BMP图像数据区

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:

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,

一个扫描行所占的字节数计算方法:

DataSizePerLine=(biWidth* biBitCount+31)/8;

//一个扫描行所占的字节数

DataSizePerLine=DataSizePerLine/4*4; // 字节数必须是4的倍数

位图数据的大小(不压缩情况下):

DataSize=DataSizePerLine* biHeight;

 

颜色表接下来位为位图文件的图像数据区,在此部分记录着每点像素对应的颜色号,其记录方式也随颜色模式而定,既2色图像每点占1位(8位为1字节);16色图像每点占4位(半字节);256色图像每点占8位(1字节);真彩色图像每点占24位(3字节)。所以,整个数据区的大小也会随之变化。究其规律而言,可的出如下计算公式:图像数据信息大小=(图像宽度*图像高度*记录像素的位数)/8。

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