BMP图像文件的读写

http://book.51cto.com/art/200808/84522.htm

1.2.2  BMP图像文件的读写

分析了BMP文件结构后，让我们用简单的C程序实现一个给定BMP位图文件的读写操作，来进一步巩固对图像数据的理解，这也是我们后续图像可视化编程的基础。此部分的代码以及后面两节所讲述的代码在工程chap1-1中的bmpReadWrite.cpp文件中，读者可以查阅。

1．BMP文件的读入

BMP文件分为4个组成部分，那么BMP文件的读入也要按照4个组成部分依次进行处理，即先处理BITMAPFILEHEADER结构，然后是BITMAPINFOHEADER结构、颜色表，最后是位图数据。

首先，有关BITMAPFILEHEADER、BITMAPINFOHEADER、RGBQUAD等结构的定义包含在头文件“Windows.h”中，应把其包含进来。

#include "Windows.h"

其次，为了后面对图像进行修改及存盘方便，我们定义了几个全局变量，用来存放读入图像的位图数据、宽、高、颜色表及每像素位数等信息。所定义的全局变量如下：

unsigned char *pBmpBuf;//读入图像数据的指针 int bmpWidth;//图像的宽 int bmpHeight;//图像的高 RGBQUAD *pColorTable;//颜色表指针 int biBitCount;//图像类型，每像素位数

根据BMP文件结构，BMP文件读入操作的基本流程如图1-8所示。

图1-8  BMP文件读入操作流程图

readBmp()函数实现了BMP文件的读取操作，下面的代码是对readBmp()函数的说明和实现。

/**************************************** ******************************* * 函数名称： *     readBmp() * *函数参数： *    char *bmpName -文件名字及路径 * *返回值： *    0为失败，1为成功 * *说明：给定一个图像文件名及其路径，读图像 的位图数据、宽、高、颜色表及每像素 *      位数等数据进内存，存放在相应的全局变量中 **************************************** *******************************/ bool readBmp(char *bmpName) { //二进制读方式打开指定的图像文件 FILE *fp=fopen(bmpName,"rb"); if(fp==0) return 0; //跳过位图文件头结构BITMAPFILEHEADER fseek(fp, sizeof(BITMAPFILEHEADER),0); //定义位图信息头结构变量，读取位图信息头进内存， 存放在变量head中 BITMAPINFOHEADER head;  fread(&head, sizeof(BITMAPINFOHEADER), 1,fp);  //获取图像宽、高、每像素所占位数等信息 bmpWidth = head.biWidth; bmpHeight = head.biHeight; biBitCount = head.biBitCount;  //定义变量，计算图像每行像素所占的字节数（必须是4的倍数） int lineByte=(bmpWidth * biBitCount/8+3)/4*4;  //灰度图像有颜色表，且颜色表表项为256 if(biBitCount==8){ //申请颜色表所需要的空间，读颜色表进内存 pColorTable=new RGBQUAD[256]; fread(pColorTable,sizeof(RGBQUAD),256,fp); }  //申请位图数据所需要的空间，读位图数据进内存 pBmpBuf=new unsigned char[lineByte * bmpHeight]; fread(pBmpBuf,1,lineByte * bmpHeight,fp);  //关闭文件 fclose(fp);  return 1; }

2．BMP文件的存盘

给定图像路径名以及图像的数据，对图像的写操作也是按照BMP文件4个组成部分进行分别处理的。其基本流程如图1-9所示。

图1-9  BMP文件写操作流程图

saveBmp()函数实现了BMP文件的写操作，该函数的说明及代码实现如下。

/***************************************** * 函数名称： *     saveBmp() * *函数参数： *    char *bmpName-文件名字及路径 *    unsigned char *imgBuf-待存盘的位图数据 *    int width-以像素为单位待存盘位图的宽 *    int  height-以像素为单位待存盘位图高 *    int biBitCount-每像素所占位数 *    RGBQUAD *pColorTable-颜色表指针 *返回值： *    0为失败，1为成功 * *说明：给定一个图像位图数据、宽、高、颜色表 指针及每像素所占的位数等信息， *      将其写到指定文件中 ****************************************** *****************************/ bool saveBmp(char *bmpName, unsigned char *imgBuf, int width, int height, int biBitCount, RGBQUAD *pColorTable) { //如果位图数据指针为0，则没有数据传入，函数返回 if(!imgBuf) return 0;  //颜色表大小，以字节为单位，灰度图像颜色表 为1024字节，彩色图像颜色表大小为0 int colorTablesize=0; if(biBitCount==8) colorTablesize=1024;  //待存储图像数据每行字节数为4的倍数 int lineByte=(width * biBitCount/8+3)/4*4;  //以二进制写的方式打开文件 FILE *fp=fopen(bmpName,"wb"); if(fp==0) return 0;  //申请位图文件头结构变量，填写文件头信息 BITMAPFILEHEADER fileHead; fileHead.bfType = 0x4D42;//bmp类型  //bfSize是图像文件4个组成部分之和 fileHead.bfSize= sizeof(BITMAPFILEHEADER) + sizeof(BITMAPINFOHEADER) + colorTablesize + lineByte*height; fileHead.bfReserved1 = 0; fileHead.bfReserved2 = 0;  //bfOffBits是图像文件前3个部分所需空间之和 fileHead.bfOffBits=54+colorTablesize;  //写文件头进文件 fwrite(&fileHead, sizeof(BITMAPFILEHEADER),1, fp);  //申请位图信息头结构变量，填写信息头信息 BITMAPINFOHEADER head; head.biBitCount=biBitCount; head.biClrImportant=0; head.biClrUsed=0; head.biCompression=0; head.biHeight=height; head.biPlanes=1; head.biSize=40; head.biSizeImage=lineByte*height; head.biWidth=width; head.biXPelsPerMeter=0; head.biYPelsPerMeter=0; //写位图信息头进内存 fwrite(&head, sizeof(BITMAPINFOHEADER),1, fp);  //如果灰度图像，有颜色表，写入文件 if(biBitCount==8) fwrite(pColorTable, sizeof(RGBQUAD),256, fp);  //写位图数据进文件 fwrite(imgBuf, height*lineByte, 1, fp);  //关闭文件 fclose(fp);  return 1; }

对于readBmp()和saveBmp()函数的简单调用如下：

void main() { //读入指定BMP文件进内存 char readPath[]="dog.BMP"; readBmp(readPath);  //输出图像的信息 printf("width=%d,height=%d, biBitCount =%d\n",bmpWidth,bmpHeight, biBitCount);  //将图像数据存盘 char writePath[]="dogcpy.BMP"; saveBmp(writePath, pBmpBuf, bmpWidth, bmpHeight, biBitCount, pColorTable);  //清除缓冲区，pBmpBuf和pColorTable是 全局变量，在文件读入时申请的空间 delete []pBmpBuf; if(biBitCount==8) delete []pColorTable; }

该main()函数将指定BMP文件读入内存，将图像信息打印输出，最后又原样存入指定文件中。读者可以打开程序当前目录下的“dog.bmp”和“dogcpy.bmp”两个文件进行对比。

以上对于BMP文件的读写函数仅针对灰度图像（biBitCount=8）和彩色图像（biBitCount=24）两种格式，对于其他如biBitCount=1的图像类型，读者可以根据需要，自己对程序作简单的修改即可实现。本书中后续的代码实现也都是围绕灰度和彩色两种格式进行的，希望读者予以注意。

补充：对于结构体

typedef struct tagBITMAPFILEHEADE{

WORD bfType;
DWORD bfSize;
WORD bfReserved1;
WORD bfReserved2;
DWORD bfOffBits;
}BITMAPFILEHEADER, FAR *LPBITMAPFILEHEADER,
*PBITMAPFILEHEADER;

需要设置按1(或2)个字节对齐，否则bfType后会填充两个字节，做到跟bfSize对齐。这样结构会出错。

所以应该：

#pragma pack(push) /* push current alignment to stack */
#pragma pack(1) /* set alignment to 1 byte boundary */
typedef struct tagBITMAPFILEHEADER
{
WORD bfType;
DWORD bfSize;
WORD bfReserved1;
WORD bfReserved2;
DWORD bfOffBits;
} BITMAPFILEHEADER, FAR *LPBITMAPFILEHEADER,
*PBITMAPFILEHEADER;
#pragma pack(pop) /* restore original alignment from stack */