Bitmap 格式

Bitmap是Windows操作系统中的标准图像文件格式，可以分成两类：设备相关位图（DDB）和设备无关位图（DIB），DDB已经基本停用。

Bitmap格式有4部分组成： 文件头、图像描述、颜色表（在真彩色(24或32位)模式无颜色表）和图像数据区

1. 文件头  14B

2B    0000-0001：文件标识，为字母ASCII码“BM”，即0x4d42
4B    0002-0005：文件大小，字节数，最大为4G
4B    0006-0009：保留，每字节以“00”填写。
4B    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）。

数据类型定义：(32位系统下的定义；64位系统下在编译时需要加入-m32)

typedef unsigned char BYTE;               // 1B
typedef unsigned short WORD;           // 2B
typedef unsigned long DWORD;          // 4B
typedef long LONG;                            // 4B

文件头结构定义

typedef struct tagBITMAPFILEHEADER {

    WORD magic; // "BM"，即0x4d42
    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;

2. 图像描述      40B

4B    000E-0011：图像描述信息块的大小，常为40。 

4B    0012-0015：图像宽度。

4B    0016-0019：图像高度。

2B    001A-001B：图像的plane(平面？)总数（恒为1）。

2B    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。

4B    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）。

4B    0022-0025：图像区数据的大小。 

4B    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。 

4B    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。

4B    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。

4B    0032-0035：重要的颜色数

图像信息描述结构

typedef struct tagBITMAPINFOHEADER{
    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;

不包含颜色表的数据头大小为54B

3. 颜色表

    在真彩色(24或32位)模式无颜色表

    其他色彩图像的颜色表的大小根据所使用的颜色模式而定：

              2色图像的颜色表大小是8字节；16色图像的颜色表大小是64字节；256色图像的颜色表大小是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。

             以16色图像为例：每一种颜色是4B，所以颜色表大小就是16*4=64B。

4 图像数据区

    注意情况： 每种颜色模式的行字节数要用数据“00”补齐为4的整数倍

    16色图像，图像宽为19，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）。

    256色图像，图像宽为19，每行也要补充4-19%4=1个字节。

    24位色彩图，图像宽为19，每行也要补充4-(19*3)%4=3个字节。

    32位色彩图，图像宽为19，每行也要补充4-(19*4)%4=0个字节，即无需补字节，本身已经是4B对齐了

参考程序

#include <stdio.h>
#include <stdlib.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(BITMAPINFOHEADER* 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(RGBQUAD* pRGB)
{
    printf("(%-3d,%-3d,%-3d) ",pRGB->rgbRed,pRGB->rgbGreen,pRGB->rgbBlue);
}

void main()
{
#ifdef __x86_64__
    printf("__x86_64__\n");
#elif __i386__
    printf("__i386__\n");
#endif

    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) {<span style="color:#ff0000;">   // 将magic单独出来，没有放到头信息里处理，来判断该文件是否时bitmap文件</span>
            printf("file is not .bmp file!");
            return;
        }
        fread(&bitHead,1,sizeof(BITMAPFILEHEADER),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;
    }

    RGBQUAD *pRgb ;

    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
    RGBQUAD* dataOfBmp;
    dataOfBmp = (RGBQUAD *)malloc(width*height*sizeof(RGBQUAD));//用于保存各像素对应的RGB数据
    memset(dataOfBmp,0,width*height*sizeof(RGBQUAD));

    int k = 0;
    int i = 0, j = 0, index = 0;
    for(;i<height;i++) {
        for(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 (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");
}

编译时需要注意：

         如果是64位，需要使用-m32参数。例如gcc main.c -m32

         这是因为某些数据类型如long，在32和64是不同的

参考文章： http://blog.sina.com.cn/s/blog_523491650100fk1z.html

这里有详细的带有颜色表的bitmap的处理