C语言 BMP图片处理

     BMP是bitmap的缩写形式，bitmap顾名思义，就是位图也即Windows位图。它一般由4部分组成：文件头信息块、图像描述信息块、颜色表（在真彩色模式无颜色表）和图像数据区组成。在系统中以BMP为扩展名保存。  
  　　打开Windows的画图程序，在保存图像时，可以看到三个选项：2色位图（黑白）、16色位图、256色位图和24位位图。这是最普通的生成位图的工具，在这里讲解的BMP位图形式，主要就是指用画图生成的位图（当然，也可以用其它工具软件生成）。  
  　　现在讲解BMP的4个组成部分：  
   
  1.文件头信息块  
   
  0000-0001：文件标识，为字母ASCII码“BM”。  
  0002-0005：文件大小。  
  0006-0009：保留，每字节以“00”填写。  
  000A-000D：记录图像数据区的起始位置。各字节的信息依次含义为：文件头信息块大小，图像描述信息块的大小，图像颜色表的大小，保留（为01）。  
   
   
  2.图像描述信息块  
   
  000E-0011：图像描述信息块的大小，常为28H。  
  0012-0015：图像宽度。  
  0016-0019：图像高度。  
  001A-001B：图像的plane(平面？)总数（恒为1）。  
   
  001C-001D：记录像素的位数，很重要的数值，图像的颜色数由该值决定。  
  001E-0021：数据压缩方式（数值位0：不压缩；1：8位压缩；2：4位压缩）。  
  0022-0025：图像区数据的大小。  
  0026-0029：水平每米有多少像素，在设备无关位图（.DIB）中，每字节以00H填写。  
  002A-002D：垂直每米有多少像素，在设备无关位图（.DIB）中，每字节以00H填写。  
  002E-0031：此图像所用的颜色数，如值为0，表示所有颜色一样重要。  
   
  3.颜色表  
   
  　　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（像素的透明度值，一般不需要）。即首先4字节表示颜色号0的颜色，接下来表示颜色号1的颜色，依此类推。  
   
  4.图像数据区  
   
  　　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。  
   
  然而，未压缩的图像信息区的大小。除了真彩色模式外，其余的均大于或等于数据信息的大小。这是为什么呢？原因有两个：  
  　　1.BMP文件记录一行图像是以字节为单位的。因此，就不存在一个字节中的数据位信息表示的点在不同的两行中。也就是说，设显示模式位16色，在每个字节分配两个点信息时，如果图像的宽度位奇数，那么最后一个像素点的信息将独占一个字节，这个字节的后4位将没有意义。接下来的一个字节将开始记录下一行的信息。  
  　　2.为了显示的方便，除了真彩色外，其他的每中颜色模式的行字节数要用数据“00”补齐为4的整数倍。如果显示模式为16色，当图像宽为19时，存储时每行则要补充4-(19/2+1)%4=2个字节（加1是因为里面有一个像素点要独占了一字节）。如果显示模式为256色，当图像宽为19时，每行也要补充4-19%4=1个字节。  
  　　还有一点我要申明，当屏幕初始化为16或256色模式时，一定要设置调色板或修正颜色值，否则无法得到正确的图像颜色。

//ReadBitMap
//
#include <string.h>
#include <math.h>
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <malloc.h>


#define   WIDTHBYTES(bits) (((bits)+31)/32*4)

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


//位图文件头信息结构定义
//其中不包含文件类型信息（由于结构体的内存结构决定，要是加了的话将不能正确读取文件信息）

typedef struct tagBITMAPFILEHEADER {

DWORD bfSize;           //文件大小
WORD   bfReserved1;     //保留字，不考虑
WORD   bfReserved2;     //保留字，同上
DWORD bfOffBits;        //实际位图数据的偏移字节数，即前三个部分长度之和
} BITMAPFILEHEADER;


//信息头BITMAPINFOHEADER，也是一个结构，其定义如下：

typedef struct tagBITMAPINFOHEADER{
//public:
DWORD   biSize;             //指定此结构体的长度，为40
LONG    biWidth;            //位图宽
LONG    biHeight;           //位图高
WORD    biPlanes;           //平面数，为1
WORD    biBitCount;         //采用颜色位数，可以是1，2，4，8，16，24，新的可以是32
DWORD   biCompression;      //压缩方式，可以是0，1，2，其中0表示不压缩
DWORD   biSizeImage;        //实际位图数据占用的字节数
LONG    biXPelsPerMeter;    //X方向分辨率
LONG    biYPelsPerMeter;    //Y方向分辨率
DWORD   biClrUsed;          //使用的颜色数，如果为0，则表示默认值(2^颜色位数)
DWORD   biClrImportant;     //重要颜色数，如果为0，则表示所有颜色都是重要的
} BITMAPINFOHEADER;


//调色板Palette，当然，这里是对那些需要调色板的位图文件而言的。24位和32位是不需要调色板的。
//（似乎是调色板结构体个数等于使用的颜色数。）

typedef struct tagRGBQUAD {
//public:
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; //保留值
} RGBQUAD;



void showBmpHead(BITMAPFILEHEADER* pBmpHead)
{
printf("位图文件头:\n");
printf("文件大小:%d\n",pBmpHead->bfSize);
printf("保留字:%d\n",pBmpHead->bfReserved1);
printf("保留字:%d\n",pBmpHead->bfReserved2);
printf("实际位图数据的偏移字节数:%d\n",pBmpHead->bfOffBits);

}


void showBmpInforHead(tagBITMAPINFOHEADER* pBmpInforHead)
{
printf("位图信息头:\n");
printf("结构体的长度:%d\n",pBmpInforHead->biSize);
printf("位图宽:%d\n",pBmpInforHead->biWidth);
printf("位图高:%d\n",pBmpInforHead->biHeight);
printf("biPlanes平面数:%d\n",pBmpInforHead->biPlanes);
printf("biBitCount采用颜色位数:%d\n",pBmpInforHead->biBitCount);
printf("压缩方式:%d\n",pBmpInforHead->biCompression);
printf("biSizeImage实际位图数据占用的字节数:%d\n",pBmpInforHead->biSizeImage);
printf("X方向分辨率:%d\n",pBmpInforHead->biXPelsPerMeter);
printf("Y方向分辨率:%d\n",pBmpInforHead->biYPelsPerMeter);
printf("使用的颜色数:%d\n",pBmpInforHead->biClrUsed);
printf("重要颜色数:%d\n",pBmpInforHead->biClrImportant);
}

void showRgbQuan(tagRGBQUAD* pRGB)
{
printf("(%-3d,%-3d,%-3d)   ",pRGB->rgbRed,pRGB->rgbGreen,pRGB->rgbBlue);

}



void main()
{

BITMAPFILEHEADER   bitHead;
BITMAPINFOHEADER bitInfoHead;
FILE* pfile;

char strFile[50];
printf("please input the .bmp file name:\n");
scanf("%s",strFile);

pfile = fopen(strFile,"rb");//打开文件

if(pfile!=NULL)
{
   printf("file bkwood.bmp open success.\n");
   //读取位图文件头信息
   WORD fileType;
   fread(&fileType,1,sizeof(WORD),pfile);
   if(fileType != 0x4d42)
   {
    printf("file is not .bmp file!");
    return;
   }
   //fseek(pfile,2,SEEK_CUR);   // "BM"
   fread(&bitHead,1,sizeof(tagBITMAPFILEHEADER),pfile);

   showBmpHead(&bitHead);
   printf("\n\n");

   //读取位图信息头信息
   fread(&bitInfoHead,1,sizeof(BITMAPINFOHEADER),pfile);
   showBmpInforHead(&bitInfoHead);
   printf("\n");
}
else
{
   printf("file open fail!\n");
   return;
}


tagRGBQUAD *pRgb ;

if(bitInfoHead.biBitCount < 24)//有调色板
{
   //读取调色盘结信息
   long nPlantNum = long(pow(2,double(bitInfoHead.biBitCount)));    //   Mix color Plant Number;
   pRgb=(tagRGBQUAD *)malloc(nPlantNum*sizeof(tagRGBQUAD));
   memset(pRgb,0,nPlantNum*sizeof(tagRGBQUAD));
   int num = fread(pRgb,4,nPlantNum,pfile);

   printf("Color Plate Number: %d\n",nPlantNum);

   printf("颜色板信息:\n");
   for (int i =0; i<nPlantNum;i++)
   {
    if (i%5==0)
    {
     printf("\n");
    }
    showRgbQuan(&pRgb[i]);

   }

   printf("\n");

}


int width = bitInfoHead.biWidth;
int height = bitInfoHead.biHeight;
//分配内存空间把源图存入内存
int l_width   = WIDTHBYTES(width* bitInfoHead.biBitCount);//计算位图的实际宽度并确保它为32的倍数
BYTE    *pColorData=(BYTE *)malloc(height*l_width);
memset(pColorData,0,height*l_width);
long nData = height*l_width;

//把位图数据信息读到数组里
fread(pColorData,1,nData,pfile);



//将位图数据转化为RGB数据
tagRGBQUAD* dataOfBmp;
dataOfBmp = (tagRGBQUAD *)malloc(width*height*sizeof(tagRGBQUAD));//用于保存各像素对应的RGB数据
memset(dataOfBmp,0,width*height*sizeof(tagRGBQUAD));

if(bitInfoHead.biBitCount<24)//有调色板，即位图为非真彩色
{
   int k;
   int index = 0;
   if (bitInfoHead.biBitCount == 1)
   {
    for(int i=0;i<height;i++)
     for(int j=0;j<width;j++)
     {
      BYTE mixIndex= 0;
      k = i*l_width + j/8;//k:取得该像素颜色数据在实际数据数组中的序号
      //j:提取当前像素的颜色的具体值
      mixIndex = pColorData[k];
      switch(j%8)
      {
      case 0:
       mixIndex = mixIndex<<7;
       mixIndex = mixIndex>>7;
       break;
      case 1:
       mixIndex = mixIndex<<6;
       mixIndex = mixIndex>>7;
       break;
      case 2:
       mixIndex = mixIndex<<5;
       mixIndex = mixIndex>>7;
       break;

      case 3:
       mixIndex = mixIndex<<4;
       mixIndex = mixIndex>>7;
       break;
      case 4:
       mixIndex = mixIndex<<3;
       mixIndex = mixIndex>>7;
       break;

      case 5:
       mixIndex = mixIndex<<2;
       mixIndex = mixIndex>>7;
       break;
      case 6:
       mixIndex = mixIndex<<1;
       mixIndex = mixIndex>>7;
       break;

      case 7:
       mixIndex = mixIndex>>7;
       break;
      }

      //将像素数据保存到数组中对应的位置
      dataOfBmp[index].rgbRed = pRgb[mixIndex].rgbRed;
      dataOfBmp[index].rgbGreen = pRgb[mixIndex].rgbGreen;
      dataOfBmp[index].rgbBlue = pRgb[mixIndex].rgbBlue;
      dataOfBmp[index].rgbReserved = pRgb[mixIndex].rgbReserved;
      index++;

    }
   }

   if(bitInfoHead.biBitCount==2)
   {
    for(int i=0;i<height;i++)
     for(int j=0;j<width;j++)
     {
      BYTE mixIndex= 0;
      k = i*l_width + j/4;//k:取得该像素颜色数据在实际数据数组中的序号
      //j:提取当前像素的颜色的具体值
      mixIndex = pColorData[k];
      switch(j%4)
      {
      case 0:
       mixIndex = mixIndex<<6;
       mixIndex = mixIndex>>6;
       break;
      case 1:
       mixIndex = mixIndex<<4;
       mixIndex = mixIndex>>6;
       break;
      case 2:
       mixIndex = mixIndex<<2;
       mixIndex = mixIndex>>6;
       break;
      case 3:
       mixIndex = mixIndex>>6;
       break;
      }

      //将像素数据保存到数组中对应的位置
      dataOfBmp[index].rgbRed = pRgb[mixIndex].rgbRed;
      dataOfBmp[index].rgbGreen = pRgb[mixIndex].rgbGreen;
      dataOfBmp[index].rgbBlue = pRgb[mixIndex].rgbBlue;
      dataOfBmp[index].rgbReserved = pRgb[mixIndex].rgbReserved;
      index++;


     }
   }
   if(bitInfoHead.biBitCount == 4)
   {
    for(int i=0;i<height;i++)
     for(int j=0;j<width;j++)
     {
      BYTE mixIndex= 0;
      k = i*l_width + j/2;
      mixIndex = pColorData[k];
      if(j%2==0)
      {//低
       mixIndex = mixIndex<<4;
       mixIndex = mixIndex>>4;
      }
      else
      {//高
       mixIndex = mixIndex>>4;
      }

      dataOfBmp[index].rgbRed = pRgb[mixIndex].rgbRed;
      dataOfBmp[index].rgbGreen = pRgb[mixIndex].rgbGreen;
      dataOfBmp[index].rgbBlue = pRgb[mixIndex].rgbBlue;
      dataOfBmp[index].rgbReserved = pRgb[mixIndex].rgbReserved;
      index++;

     }

   }
   if(bitInfoHead.biBitCount == 8)
   {
    for(int i=0;i<height;i++)
     for(int j=0;j<width;j++)
     {
      BYTE mixIndex= 0;

      k = i*l_width + j;

      mixIndex = pColorData[k];

      dataOfBmp[index].rgbRed = pRgb[mixIndex].rgbRed;
      dataOfBmp[index].rgbGreen = pRgb[mixIndex].rgbGreen;
      dataOfBmp[index].rgbBlue = pRgb[mixIndex].rgbBlue;
      dataOfBmp[index].rgbReserved = pRgb[mixIndex].rgbReserved;
      index++;



     }
   }
   if(bitInfoHead.biBitCount == 16)
   {
    for(int i=0;i<height;i++)
     for(int j=0;j<width;j++)
     {
      WORD mixIndex= 0;

      k = i*l_width + j*2;
      WORD shortTemp;
      shortTemp = pColorData[k+1];
      shortTemp = shortTemp<<8;

      mixIndex = pColorData[k] + shortTemp;

      dataOfBmp[index].rgbRed = pRgb[mixIndex].rgbRed;
      dataOfBmp[index].rgbGreen = pRgb[mixIndex].rgbGreen;
      dataOfBmp[index].rgbBlue = pRgb[mixIndex].rgbBlue;
      dataOfBmp[index].rgbReserved = pRgb[mixIndex].rgbReserved;
      index++;
     }
   }
}
else//位图为24位真彩色
{
   int k;
   int index = 0;
   for(int i=0;i<height;i++)
    for(int j=0;j<width;j++)
    {
     k = i*l_width + j*3;
     dataOfBmp[index].rgbRed = pColorData[k+2];
     dataOfBmp[index].rgbGreen = pColorData[k+1];
     dataOfBmp[index].rgbBlue = pColorData[k];
     index++;
    }
}


printf("像素数据信息:\n");
for (int i=0; i<width*height; i++)
{
   if (i%5==0)
   {
    printf("\n");
   }
   showRgbQuan(&dataOfBmp[i]);
}

fclose(pfile);
if (bitInfoHead.biBitCount<24)
{
   free(pRgb);
}
free(dataOfBmp);
free(pColorData);
printf("\n");

}