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  • BMP图像数据格式详解

    一.简介
    BMP(Bitmap-File)图形文件是Windows采用的图形文件格式,在Windows环境下运行的所有图象处理软件都支持BMP图象文件格式。Windows系统内部各图像绘制操作都是以BMP为基础的。Windows 3.0以前的BMP图文件格式与显示设备有关,因此把这种BMP图象文件格式称为设备相关位图DDB(device-dependent bitmap)文件格式。Windows 3.0以后的BMP图象文件与显示设备无关,因此把这种BMP图象文件格式称为设备无关位图DIB(device-independent bitmap)格式(注:Windows 3.0以后,在系统中仍然存在DDB位图,象BitBlt()这种函数就是基于DDB位图的,只不过如果你想将图像以BMP格式保存到磁盘文件中时,微软极力推荐你以DIB格式保存),目的是为了让Windows能够在任何类型的显示设备上显示所存储的图象。BMP位图文件默认的文件扩展名是BMP或者bmp(有时它也会以.DIB或.RLE作扩展名)。
     
    二.BMP格式结构
    BMP文件的数据按照从文件头开始的先后顺序分为四个部分:
    ◆ 位图文件头(bmp file header)  提供文件的格式、大小等信息
    ◆ 位图信息头(bitmap information)提供图像数据的尺寸、位平面数、压缩方式、颜色索引等信息
    ◆ 调色板(color palette)可选,如使用索引来表示图像,调色板就是索引与其对应的颜色的映射表
    ◆ 位图数据(bitmap data)图像数据区
     
    BMP图片文件数据表如下:
    数据段名称
    大小(byte)
    开始地址
    结束地址
    位图文件头(bitmap-file header)
    14
    0000h
    000Dh
    位图信息头(bitmap-information header)
    40
    000Eh
    0035h
    调色板(color table)
    由biBitCount决定
    0036h
    未知
    图片点阵数据(bitmap data)
    由图片大小和颜色定
    未知
    未知
     
     
     
    三.BMP文件头
    BMP文件头结构体定义如下:
    typedef struct tagBITMAPFILEHEADER
    UINT16 bfType;        //2Bytes,必须为"BM",即0x424D 才是Windows位图文件
    DWORD bfSize;         //4Bytes,整个BMP文件的大小
    UINT16 bfReserved1;  //2Bytes,保留,为0
    UINT16 bfReserved2;  //2Bytes,保留,为0
    DWORD bfOffBits;     //4Bytes,文件起始位置到图像像素数据的字节偏移量
    BITMAPFILEHEADER;
     
    BMP文件头数据表如下:
    变量名
    地址偏移
    大小
    作用说明
    bfType
    0000h
    2Bytes
    文件标识符,必须为"BM",即0x424D 才是Windows位图文件
    ‘BM’:Windows 3.1x, 95, NT,…  ‘BA’:OS/2 Bitmap Array  ‘CI’:OS/2 Color Icon   
    ‘CP’:OS/2 Color Pointer   ‘IC’:OS/2 Icon   
    ‘PT’:OS/2 Pointer
    因为OS/2系统并没有被普及开,所以在编程时,你只需判断第一个标识“BM”就行
    bfSize
    0002h
    4Bytes
    整个BMP文件的大小(以位B为单位)
    bfReserved1
    0006h
    2Bytes
    保留,必须设置为0
    bfReserved2
    0008h
    2Bytes
    保留,必须设置为0
    bfOffBits
    000Ah
    4Bytes
    说明从文件头0000h开始到图像像素数据的字节偏移量(以字节Bytes为单位),以为位图的调色板长度根据位图格式不同而变化,可以用这个偏移量快速从文件中读取图像数据
     
     
    四.BMP信息头
    BMP信息头结构体定义如下:
    typedef struct _tagBMP_INFOHEADER
    {
    DWORD  biSize;    //4Bytes,INFOHEADER结构体大小,存在其他版本I NFOHEADER,用作区分
    LONG   biWidth;    //4Bytes,图像宽度(以像素为单位)
    LONG   biHeight;    //4Bytes,图像高度,+:图像存储顺序为Bottom2Top,-:Top2Bottom
    WORD   biPlanes;    //2Bytes,图像数据平面,BMP存储RGB数据,因此总为1
    WORD   biBitCount;         //2Bytes,图像像素位数
    DWORD  biCompression;     //4Bytes,0:不压缩,1:RLE8,2:RLE4
    DWORD  biSizeImage;       //4Bytes,4字节对齐的图像数据大小
    LONG   biXPelsPerMeter;   //4 Bytes,用象素/米表示的水平分辨率
    LONG   biYPelsPerMeter;   //4 Bytes,用象素/米表示的垂直分辨率
    DWORD  biClrUsed;          //4 Bytes,实际使用的调色板索引数,0:使用所有的调色板索引
    DWORD biClrImportant;     //4 Bytes,重要的调色板索引数,0:所有的调色板索引都重要
    }BMP_INFOHEADER;
     
    BMP信息头数据表如下:
    变量名
    地址偏移
    大小
    作用说明
    biSize
    000Eh
    4Bytes
    BNP信息头即BMP_INFOHEADER结构体所需要的字节数(以字节为单位)
    biWidth
    0012h
    4Bytes
    说明图像的宽度(以像素为单位)
    biHeight
    0016h
    4Bytes
    说明图像的高度(以像素为单位)。这个值还有一个用处,指明图像是正向的位图还是倒向的位图,该值是正数说明图像是倒向的即图像存储是由下到上;该值是负数说明图像是倒向的即图像存储是由上到下。大多数BMP位图是倒向的位图,所以此值是正值。
    biPlanes
    001Ah
    2Bytes
    为目标设备说明位面数,其值总设置为1
    biBitCount
    001Ch
    2Bytes
    说明一个像素点占几位(以比特位/像素位单位),其值可为1,4,8,16,24或32
    biCompression
    001Eh
    4Bytes
    说明图像数据的压缩类型,取值范围为:
    0         BI_RGB 不压缩(最常用)
    1         BI_RLE8 8比特游程编码(BLE),只用于8位位图
    2         BI_RLE4 4比特游程编码(BLE),只用于4位位图
    3         BI_BITFIELDS比特域(BLE),只用于16/32位位图
    4          
    biSizeImage
    0022h
    4Bytes
    说明图像的大小,以字节为单位。当用BI_RGB格式时,总设置为0
    biXPelsPerMeter
    0026h
    4Bytes
    说明水平分辨率,用像素/米表示,有符号整数
    biYPelsPerMeter
    002Ah
    4Bytes
    说明垂直分辨率,用像素/米表示,有符号整数
    biClrUsed
    002Eh
    4Bytes
    说明位图实际使用的调色板索引数,0:使用所有的调色板索引
    biClrImportant
    0032h
    4Bytes
    说明对图像显示有重要影响的颜色索引的数目,如果是0,表示都重要。
     
    五.BMP调色板
    BMP调色板结构体定义如下:
    typedef struct _tagRGBQUAD
    {
    BYTE  rgbBlue;       //指定蓝色强度
    BYTE  rgbGreen;      //指定绿色强度
    BYTE  rgbRed;        //指定红色强度
     BYTE  rgbReserved;  //保留,设置为0
    RGBQUAD;
     
    1,4,8位图像才会使用调色板数据,16,24,32位图像不需要调色板数据,即调色板最多只需要256项(索引0 - 255)。
    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(32位位图的透明度值,一般不需要)。即首先4字节表示颜色号1的颜色,接下来表示颜色号2的颜色,依此类推。
    颜色表中RGBQUAD结构数据的个数有biBitCount来确定,当biBitCount=1,4,8时,分别有2,16,256个表项。
    当biBitCount=1时,为2色图像,BMP位图中有2个数据结构RGBQUAD一个调色板占用4字节数据,所以2色图像的调色板长度为2*4为8字节。
    当biBitCount=4时,为16色图像,BMP位图中有16个数据结构RGBQUAD一个调色板占用4字节数据,所以16像的调色板长度为16*4为64字节。
    当biBitCount=8时,为256色图像,BMP位图中有256个数据结构RGBQUAD一个调色板占用4字节数据,所以256色图像的调色板长度为256*4为1024字节。
    当biBitCount=16,24或32时,没有颜色表。
     
    五.BMP图像数据区
    位图数据记录了位图的每一个像素值,记录顺序是在扫描行内是从左到右,扫描行之间是从下到上。位图的一个像素值所占的字节数:
    当biBitCount=1时,8个像素占1个字节;
    当biBitCount=4时,2个像素占1个字节;
    当biBitCount=8时,1个像素占1个字节;
    当biBitCount=24时,1个像素占3个字节;
    Windows规定一个扫描行所占的字节数必须是4的倍数(即以long为单位),不足的以0填充,
    一个扫描行所占的字节数计算方法:
    DataSizePerLine= (biWidth* biBitCount+31)/8;
    // 一个扫描行所占的字节数
    DataSizePerLine= DataSizePerLine/4*4; // 字节数必须是4的倍数
    位图数据的大小(不压缩情况下):
    DataSize= DataSizePerLine* biHeight;
     
    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。
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