(转)8位bmp图片格式详细说明文档

来自: 天苍野茫的CSDN博客：http://blog.csdn.net/ichen86/article/details/50534197

目前我供职的公司是一家与指纹有关的公司，指纹模组抓取到的图像原始数据一般是8位的，算法开发时也是针对8位图，所以我需要将Android底层抓到的原始数据转换为8位bmp图并保存，但我不知道bmp的相关协议，找到后却发现绝大部分都是针对24位以上的真彩bmp图，并不符合我的需求，且网上没有专门针对8位图的整理资料，经过自己的摸索，整理出这份文档，以供大家参考。

Bmp图片分为2、4、8、16、24、32位图，24位及以上的图称为真彩图。何为“位”？4位表示其最多有24=16种颜色组成，8位表示其最多有28=256种颜色组成其余类似。一个Bmp图片文档由四部分组成：文件头、文件信息头、颜色表（24位及以上位图非必须）和颜色数据，下面，我们来详细说明如何填充这些数据以得到8位bmp图。

由于我找到的资料都是在C/C++中的，而我是在Android（Java）中实现的，所以这里标明一下相关类型占用的空间，后面我需要用Java中的byte[]类型来构建整个bmp数据。

变量类型占用空间说明(C/C++)：

typedef unsigned char BYTE;     //占用空间1 bytes      0x          FF
typedef unsigned short WORD;    //占用空间2 bytes      0x       FF FF
typedef unsigned long DWORD;    //占用空间4 bytes      0x FF FF FF FF
typedef long LONG;              //占用空间4 bytes      0x FF FF FF FF

接着，我们开始构建这四个部分：文件头、文件信息头、颜色表（24位及以上位图非必须）和颜色数据

一、文件头：

文件头需占用14个字节(byte)，详细信息如下(C/C++)：

WORD bfType;       //bmp图固定为0x4d42
DWORD bfSize;      //整个bmp文件大小，包括两个头、一个颜色表和颜色数据的总大小
WORD bfReserved1;  //保留字，不考虑，设为0即可
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

构建文件头的示例程序(Java)：
private byte[] addBMPImageHeader(int size, int lenH) {
    byte[] buffer = new byte[14];
    int m_lenH = lenH + buffer.length;      //lenH:文件信息头
                                                //和颜色表长度之和
    size += m_lenH;     //size:颜色数据的长度+两个文件头长度+颜色表长度
    buffer[0] = 0x42;   //WORD 固定为0x4D42;
    buffer[1] = 0x4D;
    buffer[2] = (byte) (size >> 0);    //DWORD 文件大小
    buffer[3] = (byte) (size >> 8);
    buffer[4] = (byte) (size >> 16);
    buffer[5] = (byte) (size >> 24);
    buffer[6] = 0x00;    //WORD 保留字，不考虑
    buffer[7] = 0x00;
    buffer[8] = 0x00;    //WORD 保留字，不考虑
    buffer[9] = 0x00;
    buffer[10] = (byte) (m_lenH >> 0);      //DWORD 实际位图数据的偏移字
    buffer[11] = (byte) (m_lenH >> 8);      //节数，即所有三个头（文件头、
    buffer[12] = (byte) (m_lenH >> 16);     //文件信息头、颜色表）之和  
    buffer[13] = (byte) (m_lenH >> 24);     //14 + 40 + 1024 = 1078  
                                                //0x0436   0x0036=40+14=54
    return buffer;
}

二、文件信息头：
文件信息头需占用40个字节(byte)，详细信息如下(C/C++)：

DWORD biSize;         //指定此结构体的长度，为40
LONG biWidth;         //位图宽度
LONG biHeight;        //位图高度
WORD biPlanes;        //平面数，为1
WORD biBitCount;      //采用颜色位数，可以是1，2，4，8，16，24，32，这里是8
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,当biCompression为0时，可忽略不填
LONG biXPelsPerMeter; //X方向分辨率  1 in = 0.0254 m
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

构建文件信息头的示例程序(Java)：
private byte[] addBMPImageInfosHeader(int w, int h) {
    byte[] buffer = new byte[40];
    int ll = buffer.length;
    buffer[0] = (byte) (ll >> 0);    //DWORD：本段头长度：40   0x0028
    buffer[1] = (byte) (ll >> 8);
    buffer[2] = (byte) (ll >> 16);
    buffer[3] = (byte) (ll >> 24);
    buffer[4] = (byte) (w >> 0);    //long：图片宽度
    buffer[5] = (byte) (w >> 8);
    buffer[6] = (byte) (w >> 16);
    buffer[7] = (byte) (w >> 24);
    buffer[8] = (byte) (h >> 0);    //long：图片高度
    buffer[9] = (byte) (h >> 8);
    buffer[10] = (byte) (h >> 16);
    buffer[11] = (byte) (h >> 24);
    buffer[12] = 0x01;           //WORD:平面数：1
    buffer[13] = 0x00;
    buffer[14] = 0x08;           //WORD:图像位数：8位
    buffer[15] = 0x00;
    buffer[16] = 0x00;           //DWORD：压缩方式，可以是0，1，2， 
    buffer[17] = 0x00;           //其中0表示不压缩
    buffer[18] = 0x00;
    buffer[19] = 0x00;
    buffer[20] = 0x00;           //DWORD；实际位图数据占用的字节数,当上一个数值
    buffer[21] = 0x00;           //biCompression等于0时，这里的值可以省略不填
    buffer[22] = 0x00;
    buffer[23] = 0x00;
    buffer[24] = (byte) 0x20;    //LONG：X方向分辨率
    buffer[25] = 0x4E;           //20000(0x4E20) dpm  1 in = 0.0254 m
    buffer[26] = 0x00;
    buffer[27] = 0x00;
    buffer[28] = (byte) 0x20;    //LONG：Y方向分辨率
    buffer[29] = 0x4E;           //20000(0x4E20) dpm  1 in = 0.0254 m
    buffer[30] = 0x00;
    buffer[31] = 0x00;
    buffer[32] = 0x00;           //DWORD：使用的颜色数，如果为0，
    buffer[33] = 0x00;           //则表示默认值(2^颜色位数)
    buffer[34] = 0x00;
    buffer[35] = 0x00;
    buffer[36] = 0x00;           //DWORD：重要颜色数，如果为0,
    buffer[37] = 0x00;           //则表示所有颜色都是重要的
    buffer[38] = 0x00;
    buffer[39] = 0x00;
    
    return buffer;
}

三、颜色表：
颜色表因位数不同而异，24位及以上可以忽略颜色表，8位图的颜色表要包含28 = 256种颜色，每种颜色由BGRA(蓝、绿、红、保留)四个元素组成，即256 * 4 = 1024，需占用1024个字节(byte)。因此，8位图的颜色表有256组颜色，每组颜色格式如下(C/C++)：

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，有人说是透明度，不过没见过bmp图能透明的，未追究

生成颜色表的示例程序(8位灰阶)如下(Java)：
private byte[] addBMPImageInfosHeaderTable(int w, int h) {
    byte[] buffer = new byte[256 * 4];
    
    //生成颜色表
    for (int iiii = 0; iiii < 256; iiii++) {
        buffer[0 + 4 * iiii] = (byte) iiii;   //Blue
        buffer[1 + 4 * iiii] = (byte) iiii;   //Green
        buffer[2 + 4 * iiii] = (byte) iiii;   //Red
        buffer[3 + 4 * iiii] = (byte) 0xFF;   //保留值
    }
    
    return buffer;
}

四、颜色数据(DIB)：

所有的DIB数据扫描行是上下颠倒的，也就是说一幅图片先绘制底部的像素，再绘制顶部的像素，所以这些DIB数据所表示的像素点就是从图片的左下角开始，一直表示到图片的右上角。

在8位图里，每个像素点只有一个表示灰阶的值(0 - 255)，而24位及以上的位图里，每个像素点则与颜色表的元素一样，由四个值组成，四个值的排列顺序也与颜色表的相同(BGRA)。由于我们要生成的是8位图，所以无需配置每个像素点的RGB颜色。若想生成彩图，则需特别配置。

获得经过上面配置过后的颜色数据（8位图无需配置），然后就要按照bmp图片像素点排列规则来排列数据了，示例如下(Java)：

private byte[] addBMP_8(byte[] b, int w, int h) {
    int len = b.length;
    System.out.println(b.length);
    byte[] buffer = new byte[w * h];
    int offset = 0;
    for (int i = len - 1; i >= (w - 1); i -= w) {
        // 对于bmp图，DIB文件格式最后一行为第一行，每行按从左到右顺序
        int end = i, start = i - w + 1;
        for (int j = start; j <= end; j++) {
            buffer[offset] = b[j];
            offset ++;
        }
    }
    return buffer;
}

至此，我们已经具备了所有生成8位bmp图片所需的函数了，下面附上调用示例(Java)：
// mBitmap是前面获得的一个Bitmap，其类型为Bitmap.Config. ALPHA_8，只有ALPHA
//值，无法通过getPixels函数获得颜色数据。
int w = mBitmap.getWidth(), h = mBitmap.getHeight();
int[] pixels = new int[w * h];
Bitmap tmpMap = mBitmap.copy(Bitmap.Config.ARGB_8888, true);  //将mBitmap转换为ARGB_8888类型，这样就可以通过getPixels获得颜色数据了
tmpMap.getPixels(pixels, 0, w, 0, 0, w, h);
byte[] pixel_only = new byte[w * h];
for(int kk = 0; kk < w * h; kk++){
    pixel_only[kk] = (byte) (pixels[kk] >> 24);
}
byte[] rgb = addBMP_8(pixel_only, w, h);                         //排列图像数据成bmp要求格式
byte[] color_table = addBMPImageInfosHeaderTable(w, h);          //颜色表，8位图必须有
byte[] infos = addBMPImageInfosHeader(w, h);                     //文件信息头
byte[] header = addBMPImageHeader(rgb.length, infos.length + 
        color_table.length);                             //文件头
byte[] buffer = new byte[header.length + infos.length + color_table.length
                + rgb.length];                                   //申请用来组合上面四个部分的空间，这个空间直接保存就是bmp图了
System.arraycopy(header, 0, buffer, 0, header.length);           //复制文件头
System.arraycopy(infos, 0, buffer, header.length, infos.length); //复制文件信息头
System.arraycopy(color_table, 0, buffer, header.length + infos.length, 
        color_table.length);                             //复制颜色表
System.arraycopy(rgb, 0, buffer, header.length + infos.length + 
        color_table.length, rgb.length);                 //复制真正的图像数据

好了，现在这个buffer里就存着我们想要的bmp图， 直接把这个buffer保存即可，保存的代码就不贴了，自己google吧，急着睡觉，明天还要上班呢。

对了，可以用UltraEdit来查看已有的的bmp图的16进制信息，这样你就可以对照着学习了。

附上参考资料：

1、 图像内部数据结构详解：

http://wenku.baidu.com/link?url=mSQgdHyZ7tV_lfIg5L0Q7afEUV9uYePtO4mHU7jBZv8kB599wS66zazQ_Qkh8wCKEoPPJExb7BqBMxIymXiEBCEg5mYBAEENk5Jj-WI83RK#

2、bmp文件格式详细解析：

http://blog.chinaunix.net/uid-23592843-id-150648.html
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作者：天苍野茫 
来源：CSDN 
原文：https://blog.csdn.net/ichen86/article/details/50534197 
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