实验目标

实验主要要求将图片格式从BMP到YUV的转化，并生成含有至少五幅图片不少于200帧的图像流。

实验原理

一、BMP图像简介：

典型的BMP图像文件由四部分组成(部分摘自360百科对BMP的定义)：

1：位图头文件数据结构，它包含BMP图像文件的类型、显示内容等信息；占14字节

2：位图信息数据结构，它包含有BMP图像的宽、高、压缩方法，以及定义颜色等信息；占40字节

3：调色板，这个部分是可选的，有些位图需要调色板，有些位图，比如真彩色图(24位的BMP)就不需要调色板；

4：位图数据，这部分的内容根据BMP位图使用的位数不同而不同，在24位图中直接使用RGB，而其他的小于24位的使用调色板中颜色索引值。在24比特转化中位图数据从00000036地址处开始。

注：在本次实验中目前只编写了24比特BMP图像到YUV格式的转化，故代码中并未涉及调色板的编写。

二、BMP2YUV文件转换流程分析

程序初始化(打开两个文件、定义变量和缓冲区等)

读取BMP文件，抽取或生成RGB数据写入缓冲区

调用RGB2YUV的函数实现RGB到YUV数据的转换

写YUV文件

程序收尾工作(关闭文件，释放缓冲区)

实现的24比特BMP格式转化中，因为图像深度刚好吻合真彩色故可以直接提取数据写入RGB缓存区。再调用上次实验写好的RGB2YUV程序生成YUV(420)格式图片。

因为最终实现的是含有至少五幅图片不少于200帧的图像流，所以在实验初期的构想中可以有两种实现方法：

1、在BMP到YUV的转化提取图片文件时将图片数据重复拼接写入(五张图片各40帧)

2、将五幅BMP图片转化为YUV格式后再进行重复拼接工作。

方法1的好处是整个程序实现后较为完善方便，但需要进行运算的数据量大，运算时间可能较长。

方法2的好处是编写时各部分更加清晰明了，但在程序编写完成，运行之前的命令行输入时较为繁琐(需要转化5次再对生成的5个图片操作)。

综合考虑应用了方法二来编写。

BMP文件格式

typedef struct tagBITMAPFILEHEADER {

WORD bfType; /* 说明文件的类型 */

DWORD bfSize; /* 说明文件的大小，用字节为单位 */

/*注意此处的字节序问题

WORD bfReserved1; /* 保留，设置为0 */

WORD bfReserved2; /* 保留，设置为0 */

DWORD bfOffBits; /* 说明从BITMAPFILEHEADER结构

开始到实际的图像数据之间的字 节

偏移量 */

} BITMAPFILEHEADER;

typedef struct tagBITMAPINFOHEADER {

DWORD biSize; /* 说明结构体所需字节数 */

LONG biWidth; /* 以像素为单位说明图像的宽度 */

LONG biHeight; /* 以像素为单位说明图像的高速 */

WORD biPlanes; /* 说明位面数，必须为1 */

WORD biBitCount; /* 说明位数/像素，1、2、4、8、24 */

DWORD biCompression; /* 说明图像是否压缩及压缩类型 BI_RGB，BI_RLE8，BI_RLE4，BI_BITFIELDS */

DWORD biSizeImage; /* 以字节为单位说明图像大小 ，必须是4 的整数倍*/

LONG biXPelsPerMeter; /* 目标设备的水平分辨率，像素/米 */

LONG biYPelsPerMeter; /*目标设备的垂直分辨率，像素/米 */

DWORD biClrUsed; /* 说明图像实际用到的颜色数，如果为0

则颜色数为2的biBitCount次方 */

DWORD biClrImportant; /*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。*/

} BITMAPINFOHEADER;

部分代码

bmp2yuv

main.c

#include

#include

#include

#include

#include

#include "bmp2yuv.h"

#define u_int8_t unsigned __int8

#define u_int unsigned __int32

#define u_int32_t unsigned __int32

int main(int argc, char** argv)

{

unsigned int i;

char* bmpFileName = NULL;

char* yuvFileName = NULL;

FILE *bmpFile = NULL;

FILE *yuvFile = NULL;

u_int8_t* bmpBuf = NULL;

u_int8_t* yBuf = NULL;

u_int8_t* uBuf = NULL;

u_int8_t* vBuf = NULL;

BITMAPFILEHEADER File_header;//文件头

BITMAPINFOHEADER Info_header;//信息头

bmpFileName = argv[1];

yuvFileName = argv[2];

bmpFile = fopen(bmpFileName, "rb");

if (bmpFile == NULL)

{

printf("cannot find bmp file\n");

exit(1);

}

else

{

printf("The input bmp file is %s\n", bmpFileName);

}

yuvFile = fopen(yuvFileName, "wb");

if (yuvFile == NULL)

{

printf("cannot find yuv file\n");

exit(1);

}

else

{

printf("The output yuv file is %s\n", yuvFileName);

}

// read file & info header

if(fread(&File_header,sizeof(BITMAPFILEHEADER),1,bmpFile) != 1)

{

printf("read file header error!");

exit(0);

}

if (File_header.bfType != 0x4D42)

{

printf("Not bmp file!");

exit(0);

}

else

{

//printf("this is a %s\n",itoa(File_header.bfType));

}

if(fread(&Info_header,sizeof(BITMAPINFOHEADER),1,bmpFile) != 1)

{

printf("read info header error!");

exit(0);

}

// end read header

bmpBuf=(unsigned char *)malloc(Info_header.biWidth*Info_header.biHeight*3);

yBuf=(unsigned char *)malloc(Info_header.biWidth*Info_header.biHeight);

uBuf=(unsigned char *)malloc(Info_header.biWidth*Info_header.biHeight/4);

vBuf=(unsigned char *)malloc(Info_header.biWidth*Info_header.biHeight/4);

while(fread(bmpBuf,Info_header.biWidth*Info_header.biHeight*3,1,bmpFile))

{

if(BMP2YUV(bmpBuf,Info_header.biWidth,Info_header.biHeight, yBuf, uBuf, vBuf))

{

printf("error");

return 0;

}

for (i = 0; i < Info_header.biWidth*Info_header.biHeight; i++)

{

if (yBuf[i] < 16) yBuf[i] = 16;

if (yBuf[i] > 235) yBuf[i] = 235;

}

for (i = 0; i < Info_header.biWidth*Info_header.biHeight/4; i++)

{

if (uBuf[i] < 16) uBuf[i] = 16;

if (uBuf[i] > 240) uBuf[i] = 240;

if (vBuf[i] < 16) vBuf[i] = 16;

if (vBuf[i] > 240) vBuf[i] = 240;

}

fwrite(yBuf, 1, Info_header.biHeight * Info_header.biWidth, yuvFile);

fwrite(uBuf, 1, (Info_header.biHeight * Info_header.biWidth) / 4, yuvFile);

fwrite(vBuf, 1, (Info_header.biHeight * Info_header.biWidth) / 4, yuvFile);

}

/* cleanup */

free(bmpBuf);

free(yBuf);

free(vBuf);

free(uBuf);

fclose(bmpFile);

fclose(yuvFile);

return 0;

}

注:在程序中因为一开始采用了DWORD进行定义所需字节数所以当输入的图片字节数非4的整数倍时最后生成的yuv图片并不能保留原有图像的样子如下图(左为原图，右为生成的错误图像)

实验结果