C语言处理BMP图片

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。

C代码
//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");

}