BMP图片读写接口函数

我很早就学习了BMP位图。印象中，那时应该是在研究AVI视频文件格式时顺便研究的，或者是研究YUV转RGB时顺便研究的。但未写文章出来，我一直以为我的学习只有在发表了文章才算是完结，否则不能算是我做过了这个事。在这里补上当初读、写BMP的函数代码。

头文件如下：

/*** @file   bmp_utils.h* @author Late Lee * @date   2012-7-2 13:21:53* @brief  *          BMP相关工具函数，目前只针对24位图片测试**        1、在VS003及GCC下编译测试通过；*        2、解决了BMP图片倒立、偏色、倾斜等问题。*        3、BMP图像每行数据需要4字节对齐，即一行数据不足4的倍数，以0补。*           解决此问题方法：设置2个变量：*           width_byte：实际的RGB每一行的字节数*           stride_byte：4字节对齐的每一行的字节数(已对齐时两者相等)*           保存时，另外开辟一个考虑了4字节对齐的缓冲区，每拷贝一行数据(width_byte)，*           跳过stride_byte个字节，即跳到4字节对齐的下一行。*           读取时，只读width_byte，并且跳过每行最后补的0。*        4、图像倒立：读取与保存BMP时，将数据倒过来:*           读取时，将读到的数据由下往上存放到缓冲区*           保存时，将数据由下往上拷贝到缓冲区*        5、偏色：BMP排序为BGR，将RGB数据的G、B调换位置即可。*        6、倾斜：读取BMP时，未跳过补充的0。**       笔记：BMP图片结构，基中第1、第2部分占54字节，真彩色图没有第三部分_______________________________|        BITMAPFILEHEADER       ||_______________________________||        BITMAPINFOHEADER       ||_______________________________||          n * RGBQUAD          ||_______________________________||          image  data          ||_______________________________|*对于2色位图，用1位表示该象素的颜色(一般0表示黑，1表示白)，一个字节可以表示8个象素。调色板：2*4=8对于16色位图，用4位表示一个象素的颜色，以一个字节可以表示2个象素。调色板：16*4=64对于256色位图，一个字节表示1个象素。调色板：256*4=1024对于真彩色图，三个字节表示1个象素。无调色板*      单色BMP图：调色板占8字节，故头部占用54+8=62字节，后面为像素字节，注意每行字节需要4字节对齐，举例：16*16像素单色位图，一行占16/8 = 2字节，需要补2字节。实际像素字节：16*16/2 = 32字节，补齐字节：2*16 = 32，共64字节头部共62字节，故该图片总大小为64+62=126字节*/#ifndef _BMP_UTILS_H
#define _BMP_UTILS_H#ifdef __cplusplus
extern "C" {
#endif#ifdef WIN32
#include <Windows.h>
#else
typedef unsigned char   BYTE;
typedef unsigned short  WORD;
typedef unsigned long   DWORD;
typedef long            LONG;#pragma pack(push)
// 2字节对齐，共14
#pragma pack(2)
typedef struct tagBITMAPFILEHEADER {WORD    bfType;             // 文件类型, 0x4d42DWORD   bfSize;             // 文件总大小WORD    bfReserved1;WORD    bfReserved2;DWORD   bfOffBits;          // 实际位图数据偏移
} BITMAPFILEHEADER; //__attribute__ ((packed));// 40
typedef struct tagBITMAPINFOHEADER{DWORD      biSize;          // 本结构体长度LONG       biWidth;         // 宽(单位像素)LONG       biHeight;        // 高(单位像素)WORD       biPlanes;        // 为1WORD       biBitCount;      // 像素占用位数 1(2^1=2黑白二色)， 4(2^4=16色)，8(2^8=256色)，24(真彩色)，32DWORD      biCompression;   // 压缩类型，不压缩：BI_RGB(0)DWORD      biSizeImage;     // 位图数据大小，如果是不压缩类型，可以为0LONG       biXPelsPerMeter; // 水平分辨率,单位是每米的象素个数LONG       biYPelsPerMeter; // 垂直分辨率DWORD      biClrUsed;       // 位图实际使用的颜色表中的颜色数DWORD      biClrImportant;  // 位图显示过程中重要的颜色数
} BITMAPINFOHEADER; //__attribute__ ((aligned(2)));typedef struct tagRGBQUAD {BYTE    rgbBlue;BYTE    rgbGreen;BYTE    rgbRed;BYTE    rgbReserved;
} RGBQUAD;typedef struct tagBITMAPINFO{BITMAPINFOHEADER    bmiHeader;RGBQUAD             bmiColors[1];
} BITMAPINFO;   // __attribute__ ((aligned(2)));#pragma pack(pop)#endif#undef  ALIGN
#define ALIGN(x, n) (((x)+(n)-1)&~((n)-1))/*** RGB互换R、B顺序* * @param[IN]  rgb_buffer RGB缓冲区* @param[IN]  len        缓冲区大小* * @return none** @note*        缓冲区数据可以是RGB，也可以是BGR，该函数只是将B、G进行互换*/
void swap_rgb(unsigned char* rgb_buffer, int len);/*** 分析BMP文件头部* * @param[IN]  bmp_file  BMP图片文件名称* * @return *         0:  成功*         -1: 文件不存在或不是BMP文件*/
int analyse_bmp_file(const char* bmp_file);/*** 读取BMP图片文件* * @param[IN]   bmp_file    BMP图片文件名称* * @param[OUT]  rgb_buffer RGB数据(实际为BGR)* @param[OUT]  size       RGB数据大小* @param[OUT]  width      图片宽* @param[OUT]  height     图片高** @return *         0：成功*         -1：读取文件失败，或不是BMP文件，或申请内存失败* @note*         rgb_buffer为二级指针，内存由该函数分配，需要自行释放*         rgb_buffer数据排列顺序为BGR，因此，处理时可能需要转换成RGB顺序*/
int read_bmp_file(const char* bmp_file, unsigned char** rgb_buffer,int* size, int* width, int* height);int read_bmp_file_1(const char* bmp_file, unsigned char** rgb_buffer, int* rgb_size,unsigned char** palette_buf, int* palette_len,int* width, int* height);
/*** 保存BMP文件* * @param[IN]  bmp_file   BMP图片文件名称* * @param[IN]  rgb_buffer RGB数据(实际为BGR)* @param[IN]  width      图片宽* @param[IN]  height     图片高** @return *         0：成功*         -1：打开文件失败* @note*         BMP图片颜色分量实际为BGR，因此，需要事先将rgb_buffer数据排列顺序转换成BGR。*/
int write_bmp_file(const char* bmp_file, unsigned char* rgb_buffer, int width, int height);int write_bmp_file_1(const char* bmp_file, unsigned char* rgb_buffer,unsigned char* palette_buf, int* palette_len,int width, int height);
#ifdef __cplusplus
};
#endif#endif /* _BMP_UTILS_H */

实现代码：

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <string.h>
#include <math.h>
#include <limits.h>
#include "bmp_utils.h"
//#include "debug.h"// 注：只针对24位图片
int analyse_bmp_file(const char* bmp_file)
{
#if 0FILE* fp;BITMAPFILEHEADER bmpHeader;BITMAPINFOHEADER bmpInfo;int rgb_size1 = 0;int rgb_size2 = 0;int width = 0;int height = 0;int padding = 0;int stride_byte = 0;int color_num = 0;int paltette_len = 0;char* palette = NULL;fp = fopen(bmp_file, "rb");if (fp == NULL){printf("open file %s failed.\n", bmp_file);return -1;}fread(&bmpHeader, 1, sizeof(BITMAPFILEHEADER), fp);fread(&bmpInfo, 1, sizeof(BITMAPINFOHEADER), fp);if (bmpHeader.bfType != (('M' << 8) | 'B')){printf("Sorry, not bmp picture.\n");return -1;}width = bmpInfo.biWidth;height = (int)fabs((double)bmpInfo.biHeight);switch(bmpInfo.biBitCount) {case 1:color_num = 2;break;case 4:color_num = 16;break;case 8:color_num = 256;break;case 24:default:color_num = 0;break;}stride_byte = ALIGN(width*bmpInfo.biBitCount/8, 4);padding = stride_byte - width*bmpInfo.biBitCount/8;paltette_len = color_num * sizeof(RGBQUAD);rgb_size1 = bmpHeader.bfSize - sizeof(BITMAPFILEHEADER) - sizeof(BITMAPINFOHEADER) - paltette_len;rgb_size2 = stride_byte*height;// 打印结构体中每个成员printf("file name: %s\n", bmp_file);printf("file type: %c%c %x\n", (bmpHeader.bfType)>>8, (bmpHeader.bfType)&0xff, bmpHeader.bfType);printf("file size: %d(B) = %0.2f(KB) = %0.2f(MB)\n", bmpHeader.bfSize, (float)bmpHeader.bfSize/1024.00, (float)bmpHeader.bfSize/1024.00/1024.00);printf("offset of image data: %d\n", bmpHeader.bfOffBits);//printf("biSize: %d\n", bmpInfo.biSize);printf("width: %d\n", bmpInfo.biWidth);printf("height: %d\n", bmpInfo.biHeight);printf("Plane: %d\n", bmpInfo.biPlanes);printf("BitCount: %d\n", bmpInfo.biBitCount);printf("biCompression: %d\n", bmpInfo.biCompression);printf("biSizeImage: %d\n", bmpInfo.biSizeImage);printf("XPelsPerMeter: %d\n", bmpInfo.biXPelsPerMeter);printf("YPelsPerMeter: %d\n", bmpInfo.biYPelsPerMeter);printf("biClrUsed: %d\n", bmpInfo.biClrUsed);printf("biClrImportant: %d\n", bmpInfo.biClrImportant);printf("width*3: %d stride byte: %d padding: %d\n", width*3, stride_byte, padding);printf("rgb buffer size: %d %d\n", rgb_size1,rgb_size2);if (color_num != 0){palette = (char *)malloc(paltette_len * sizeof(char));fread(palette, paltette_len, 1, fp);printf("palette:\n");//dump(palette, paltette_len);}
#endifreturn 0;
}int read_bmp_file(const char* bmp_file, unsigned char** rgb_buffer,int* size, int* width, int* height)
{int ret = 0;FILE* fp;BITMAPFILEHEADER bmpHeader;BITMAPINFOHEADER bmpInfo;int tmp_width = 0;int tmp_height = 0;int rgb_size = 0;int stride_byte = 0; // 每行占用字节数(4字节对齐)int width_byte = 0;  // 每行真正有效字节数int padding = 0;    // 需要对齐的字节数unsigned char* tmp_buf = 0;int color_num = 0;int palette_len = 0;int i = 0;fp = fopen(bmp_file, "rb");if (fp == NULL){printf("open file %s failed.\n", bmp_file);return -1;}ret = fread(&bmpHeader, 1, sizeof(BITMAPFILEHEADER), fp);if (ret != sizeof(BITMAPFILEHEADER)){printf("read BITMAPFILEHEADER failed.\n");return -1;}ret = fread(&bmpInfo, 1, sizeof(BITMAPINFOHEADER), fp);if (ret != sizeof(BITMAPINFOHEADER)){printf("read BITMAPINFOHEADER failed read: %d %d.\n", ret, sizeof(BITMAPINFOHEADER));return -1;}if (bmpHeader.bfType != (('M' << 8) | 'B')){printf("Sorry, not bmp picture.\n");return -1;}tmp_width = bmpInfo.biWidth;tmp_height = (int)fabs((double)bmpInfo.biHeight);   // 预防高为负数的情况// 真正RGB数据大小rgb_size = tmp_width * tmp_height * bmpInfo.biBitCount/8;*width = tmp_width;*height = tmp_height;*size = rgb_size;/*** 每行占用字节数，与下式结果相同* stride_byte = (width * bmpInfo.biBitCount/8+3)/4*4;*/stride_byte = ALIGN(tmp_width*bmpInfo.biBitCount/8, 4);width_byte = tmp_width * bmpInfo.biBitCount/8;/*** 补齐字节，与下式结果相同* padding = (4 - width * 3 % 4) % 4;* 实现未使用*/padding = stride_byte - width_byte;// 判断调色板switch(bmpInfo.biBitCount) {case 1:color_num = 2;break;case 4:color_num = 16;break;case 8:color_num = 256;break;case 24:default:color_num = 0;break;}// todo：读取调色板palette_len = color_num * sizeof (RGBQUAD);// 计算偏移量与实际偏移量比较，如不等，颜色数出错if (bmpHeader.bfOffBits != sizeof(BITMAPFILEHEADER) + sizeof(BITMAPINFOHEADER) + palette_len){return -1;}printf("debug--:\nfile size: %d rgb size: %d %d stride byte: %d padding: %d BitCount: %d\n", (int)bmpHeader.bfSize, rgb_size, stride_byte*tmp_height, stride_byte, padding, bmpInfo.biBitCount);if (color_num != 0){// 跳到图像数据处fseek(fp, palette_len, SEEK_CUR);}// 申请合适的内存*rgb_buffer = (unsigned char *)malloc(sizeof(char) * rgb_size);if (*rgb_buffer == NULL){return -1;}// 将读取的数据倒着存放到缓冲区(即BMP图像第一行数据放到缓冲区最后一行，等等)，// 这样图像才是正常的，否则图像是倒立的tmp_buf = *rgb_buffer + rgb_size;for (i = 0; i < tmp_height; i++){tmp_buf -= width_byte;ret = fread(tmp_buf, 1, width_byte, fp);if (ret != width_byte){free(*rgb_buffer);return -1;}fseek(fp, padding, SEEK_CUR);}#if 0// 顺序读文件，读到的图像是倒立的unsigned char* tmp_buf = *rgb_buffer;size_t readByte = 0;for (int i = 0; i < tmp_height; i++){readByte += fread(tmp_buf, 1, width_byte, fp);fseek(fp, padding, SEEK_CUR);tmp_buf += width_byte;}
#endifreturn 0;
}int write_bmp_file(const char* bmp_file, unsigned char* rgb_buffer, int width, int height)
{
#define BPP 24  // 目前只考虑24色位图BITMAPFILEHEADER bmpHeader;BITMAPINFOHEADER bmpInfo;FILE* fp = NULL;int offset = 0;int stride_byte = 0;    // 每行占用字节数(4字节对齐)int width_byte = 0;     // 每行真正有效字节数int rgb_size = 0;int padding = 0;unsigned char* tmp_buf = NULL;int i = 0;fp = fopen(bmp_file, "wb");if (fp == NULL){printf("open %s failed\n", bmp_file);return -1;}offset = sizeof(BITMAPINFOHEADER) + sizeof(BITMAPFILEHEADER);  //54字节// 4字节对齐 ((width * 24 + 31) / 32) * 4// 如已经对齐，则rowStride与实际宽一致，如不对齐rowStride会比宽大一些// stride_byte = ((width * 24 + 31) >> 5) << 2;stride_byte = ALIGN(width*BPP/8, 4);width_byte = width*BPP/8;rgb_size = stride_byte * height;  // 已考虑对齐bmpHeader.bfType = ('M' << 8) | 'B';bmpHeader.bfSize = offset + rgb_size;    // BMP文件总大小bmpHeader.bfReserved1 = 0;bmpHeader.bfReserved2 = 0;bmpHeader.bfOffBits = offset;bmpInfo.biSize = sizeof(BITMAPINFOHEADER);bmpInfo.biWidth  = width;bmpInfo.biHeight = height;bmpInfo.biPlanes = 1;bmpInfo.biBitCount = BPP;bmpInfo.biCompression = 0;bmpInfo.biSizeImage = rgb_size;bmpInfo.biXPelsPerMeter = 0;bmpInfo.biYPelsPerMeter = 0;bmpInfo.biClrUsed = 0;bmpInfo.biClrImportant = 0;// 需要填充字节，BMP要求每一行数据必须4字节对齐，不足以0补。//padding = (4 - width * 3 % 4) % 4;// 实际未使用到padding = stride_byte - width_byte;printf("debug--:\nwidth: %d height: %d padding: %d rgb_size: %d, stride_byte: %d\n",width, height, padding, rgb_size, stride_byte);tmp_buf = (unsigned char *)malloc(sizeof(char) * rgb_size);if (tmp_buf == NULL){return -1;}memset(tmp_buf, '\0', sizeof(char) * rgb_size);// 倒着拷贝到缓冲区for (i = 0; i < height; i++){// 每一行的实际数据为width * 3(R、G、B)memcpy(tmp_buf + i * stride_byte, rgb_buffer + (height - i - 1) * width_byte, width_byte);}fwrite(&bmpHeader, 1, sizeof(BITMAPFILEHEADER), fp);fwrite(&bmpInfo, 1, sizeof(BITMAPINFOHEADER), fp);fwrite(tmp_buf, 1, rgb_size, fp);free(tmp_buf);return 0;
}// rgb --> bgr or
// bgr --> rgb
void swap_rgb(unsigned char* rgb_buffer, int len)
{int i = 0;for (i = 0; i < len; i += 3){unsigned char tmp;tmp = rgb_buffer[i];rgb_buffer[i] = rgb_buffer[i + 2];rgb_buffer[i + 1] = rgb_buffer[i + 1];rgb_buffer[i + 2] = tmp;}
}

说明：

最后写的那个RGB交换函数，是因为当初未了解libjpeg解压jpeg可以选择RGB的格式，以为只有是RGB，但BMP却只认BGR，因此就自己写了个R、B交换函数。但libjpeg本身是支持BGR的格式的。

看了几年前自己写的代码，觉得能写Doxygen风格的注释很不容易，希望自己能坚持下去，而不用理会其它的影响。

李迟 2015.7.9

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