处理结果

原图 test.bmp

灰度图 gray.bmp

缩放 zoom.bmp

失真不明显哈，估计是我缩放的比例太小 795 * 457 => 1280 * 720
插值采用的是双线性插值法

代码实现


FATFS myfs;                     // Work area (file system object) for logical driveBITMAPFILEHEADER bitHead;        //原图头信息
BITMAPINFOHEADER bitInfoHead;
BITMAPFILEHEADER grayHead;      //灰度化文件头信息
BITMAPINFOHEADER grayInfoHead;
BITMAPFILEHEADER zoomHead;      //缩放图头信息
BITMAPINFOHEADER zoomInfoHead;
RGBQUAD pColorTable[256];       //调色板u8  bmpfile[5000];         //读取数据缓存
u8  newfile[5000];          //待写入数据缓存/* 打印BMP文件的头信息，用于调试 */
static void showBmpHead(BITMAPFILEHEADER* pBmpHead)
{printf("位图文件头:\r\n");printf("文件大小:%d\r\n",(*pBmpHead).bfSize);printf("保留字:%d\r\n",(*pBmpHead).bfReserved1);printf("保留字:%d\r\n",(*pBmpHead).bfReserved2);printf("实际位图数据的偏移字节数:%d\r\n",(*pBmpHead).bfOffBits);
}/* 打印BMP文件的头信息，用于调试 */
static void showBmpInforHead(tagBITMAPINFOHEADER* pBmpInforHead)
{printf("位图信息头:\r\n");printf("结构体的长度:%d\r\n",(*pBmpInforHead).biSize);printf("位图宽:%d\r\n",(*pBmpInforHead).biWidth);printf("位图高:%d\r\n",(*pBmpInforHead).biHeight);printf("biPlanes平面数:%d\r\n",(*pBmpInforHead).biPlanes);printf("biBitCount采用颜色位数:%d\r\n",(*pBmpInforHead).biBitCount);printf("压缩方式:%d\r\n",(*pBmpInforHead).biCompression);printf("biSizeImage实际位图数据占用的字节数:%d\r\n",(*pBmpInforHead).biSizeImage);printf("X方向分辨率:%d\r\n",(*pBmpInforHead).biXPelsPerMeter);printf("Y方向分辨率:%d\r\n",(*pBmpInforHead).biYPelsPerMeter);printf("使用的颜色数:%d\r\n",(*pBmpInforHead).biClrUsed);printf("重要颜色数:%d\r\n",(*pBmpInforHead).biClrImportant);
}

int main(void)
{FIL file;UINT bw;FRESULT fres;WORD fileType;       //文件类型int bmpWidth;     //原图宽度int bmpHeight;        //原图高度int bmpBitCount;  //颜色位数 24色位图即为24int bmpLinelen;     //原图单行数据长度int grayLinelen;  //灰度图单行数据长度int zoomWidth;       //目标宽度int zoomHeight;       //目标高度int zoomLinelen;  int tmp;unsigned char *pb1; //数据读取指针double r1,r2;       //宽和高的缩放率int x1, x2, y1, y2;    //原图点坐标unsigned char Fq11, Fq12, Fq21, Fq22;//原图点的灰度值double x, y, Fr1, Fr2, Fp;//目标点坐标及目标点灰度值SystemInit();   USART1_Init(); while(1){ f_mount(&myfs,"0:",0);//将原图test.bmp灰度化，保存为gray.bmpfres = f_open(&file , (char *)"test.bmp", FA_OPEN_EXISTING | FA_READ);if ( fres == FR_OK ){printf("Open file success\r\n");//读取位图文件头信息        f_read(&file,&fileType,sizeof(WORD),&bw);     if( fileType != 0x4d42){printf("file is not .bmp file!\r\n"); }else{printf("Ok this is .bmp file\r\n");    }        f_read(&file,&bitHead,sizeof(tagBITMAPFILEHEADER),&bw); showBmpHead(&bitHead); //显示头文件printf("\r\n");//读取位图信息头信息f_read(&file,&bitInfoHead,sizeof(BITMAPINFOHEADER),&bw);        showBmpInforHead(&bitInfoHead);//打印头信息printf("\r\n");          bmpWidth = bitInfoHead.biWidth;bmpHeight = bitInfoHead.biHeight;bmpBitCount = bitInfoHead.biBitCount;bmpLinelen = (bmpWidth * bmpBitCount / 8 + 3) / 4 * 4;//每行字节数printf("bmpLinelen %d\r\n",bmpLinelen);f_close(&file); //关闭原图//==========================================//==================生成灰度图===================//==========================================//现将24位真彩图灰度化fres = f_open(&file , (char *)"gray.bmp", FA_OPEN_ALWAYS | FA_WRITE);    //新建灰度图文件grayLinelen = (bmpWidth * 8 / 8 + 3) / 4 * 4;//由于灰度化后每像素位数变为8，所以每行字节数发生改变，但仍要求为4的整数倍fileType = 0x4D42;f_write(&file,(char *)&fileType, 2, &bw);    //将修改后的文件头存入gray.bmp；   grayHead.bfSize = 14 + 40 + 256 * sizeof(RGBQUAD)+grayLinelen*bmpHeight;//修改文件大小grayHead.bfReserved1 = 0;grayHead.bfReserved2 = 0;grayHead.bfOffBits = 14 + 40 + 256 * sizeof(RGBQUAD);//修改偏移字节数，24位bmp无调色板，原图的便宜字节数为（14+40）f_write(&file,(char *)&grayHead, 12, &bw);    //将修改后的文件头存入gray.bmp；                //修改信息头，其中有两项需要修改，1个位biBitCount:真彩图为24 ，应改成8；另一个是biSizeImage:由于每像素所占位数的变化grayInfoHead.biBitCount = 8;    //将每像素的位数改为8grayInfoHead.biClrImportant = 0;grayInfoHead.biCompression = 0;grayInfoHead.biClrUsed = 0;grayInfoHead.biHeight = bmpHeight;grayInfoHead.biWidth = bmpWidth;grayInfoHead.biPlanes = 1;grayInfoHead.biSize = 40;grayInfoHead.biSizeImage = grayLinelen*bmpHeight;//修改位图数据的大小grayInfoHead.biXPelsPerMeter = 0;grayInfoHead.biYPelsPerMeter = 0;f_write(&file,(char *)&grayInfoHead, 40,&bw);  //将修改后的信息头存入fp1;//调色板for (int i = 0; i < 256; i++){pColorTable[i].rgbRed = i;pColorTable[i].rgbGreen = i;pColorTable[i].rgbBlue = i; //是颜色表里的B、G、R分量都相等，且等于索引值}f_write(&file,(char *)pColorTable, sizeof(RGBQUAD)*256,&bw);  //将修改后的信息头存入gray.bmp;//由于RAM不足，不能直接读取全部原图RGB数据，只能读一行，写一行。f_close(&file); //关闭灰度图for (int i = 0; i < bmpHeight; i++){//读取第i行原图RNG数据f_open(&file , (char *)"test.bmp", FA_OPEN_EXISTING | FA_READ);f_lseek(&file, 14 + 40 + i*bmpLinelen);f_read(&file,&bmpfile,bmpLinelen,&bw);  f_close(&file); //将RGB数据转化为灰度值for (int j = 0; j<bmpWidth; j++){           pb1 = bmpfile + j * 3;tmp = *(pb1)*0.299 + *(pb1 + 1)*0.587 + *(pb1 + 2)*0.114; //将每一个像素都按公式y=B*0.299+G*0.587+R*0.114进行转化*(newfile + j) = tmp;}//写入第i行灰度值f_open(&file , (char *)"gray.bmp", FA_OPEN_ALWAYS | FA_WRITE);f_lseek(&file, 14 + 40  + 256 * sizeof(RGBQUAD) + i*grayLinelen);f_write(&file,(char *)newfile, grayLinelen,&bw);  //将修改后的信息头存入fp1;f_close(&file); }        }//==========================================//==================生成缩放图===================//==========================================//将图片规格缩放为1280*720zoomWidth = 1280;zoomHeight = 720;fres = f_open(&file , (char *)"zoom.bmp", FA_OPEN_ALWAYS | FA_WRITE);zoomLinelen = (zoomWidth * 8 / 8 + 3) / 4 * 4;fileType = 0x4D42;f_write(&file,(char *)&fileType, 2, &bw);    //将修改后的文件头存入fp1； zoomHead.bfSize = 14 + 40 + 256 * sizeof(RGBQUAD)+zoomLinelen*zoomHeight;//修改文件大小zoomHead.bfReserved1 = 0;zoomHead.bfReserved2 = 0;zoomHead.bfOffBits = 14 + 40 + 256 * sizeof(RGBQUAD);//修改偏移字节数f_write(&file,(char *)&zoomHead, 12, &bw);    //将修改后的文件头存入fp1；    //修改信息头，其中有两项需要修改，1个位biBitCount:真彩图为24 ，应改成8；//另一个是biSizeImage:由于每像素所占位数的变化，所以位图数据的大小发生变化zoomInfoHead.biBitCount = 8;    //将每像素的位数改为8zoomInfoHead.biClrImportant = 0;zoomInfoHead.biCompression = 0;zoomInfoHead.biClrUsed = 0;zoomInfoHead.biHeight = zoomHeight;zoomInfoHead.biWidth = zoomWidth;zoomInfoHead.biPlanes = 1;zoomInfoHead.biSize = 40;zoomInfoHead.biSizeImage = zoomLinelen*zoomHeight;//修改位图数据的大小zoomInfoHead.biXPelsPerMeter = 0;zoomInfoHead.biYPelsPerMeter = 0;f_write(&file,(char *)&zoomInfoHead, 40,&bw);  //将修改后的信息头存入fp1;for (int i = 0; i < 256; i++){pColorTable[i].rgbRed = i;pColorTable[i].rgbGreen = i;pColorTable[i].rgbBlue = i; //是颜色表里的B、G、R分量都相等，且等于索引值}f_write(&file,(char *)pColorTable, sizeof(RGBQUAD)*256,&bw);  //将修改后的信息头存入fp1;f_close(&file); r1 = (double)bmpHeight / zoomHeight;r2 = (double)bmpWidth / zoomWidth;for (int i = 0; i < zoomHeight; ++i){y = (double)r1*i;y1 = (int)(y);  if(y1 == bmpHeight-1) y1 = bmpHeight-2;y2 = y1 + 1;f_open(&file , (char *)"gray.bmp", FA_OPEN_EXISTING | FA_READ);f_lseek(&file, 14 + 40 + 256 * sizeof(RGBQUAD)+ y1*grayLinelen);f_read(&file,&bmpfile,grayLinelen*2,&bw);  f_close(&file); for (int j = 0; j < zoomWidth; ++j){x = (double)r2*j; // 原图像坐标// 四个坐标值x1 = (int)(x);  if(x1 == zoomWidth-1)x1 = zoomWidth-2;x2 = x1 + 1;// 四个坐标对应的灰度值Fq11 = *(bmpfile  + x1);Fq12 = *(bmpfile + grayLinelen + x1);Fq21 = *(bmpfile  + x2);Fq22 = *(bmpfile + grayLinelen + x2);// x方向插值和y方向插值Fr1 = 0; Fr2 = 0;Fr1 = (double)(x2 - x)*Fq11/ (x2 - x1) + (double)(x - x1)*Fq21/ (x2 - x1);Fr2 = (double)(x2 - x)*Fq12 / (x2 - x1) + (double)(x - x1)*Fq22/ (x2 - x1);Fp = (double)(y2 - y)*Fr1 / (y2 - y1) + (double)(y - y1)*Fr2/ (y2 - y1);// 新图像灰度值赋值//if (Fp >= 0 && Fp <= 255){pb1 = (unsigned char *)(newfile + j); // 新图像(*pb1 ) = (char)(Fp);//}}printf("%d\r\n",i+1);f_open(&file , (char *)"zoom.bmp", FA_OPEN_ALWAYS | FA_WRITE);f_lseek(&file, 14 + 40  + 256 * sizeof(RGBQUAD) + i*zoomLinelen);f_write(&file,(char *)newfile, zoomLinelen,&bw);  //将修改后的信息头存入fp1;f_close(&file);                    }}}

调试过程遇到的几个问题

双线性插值

x、y是图片的坐标参数
f(Q11)、f(Q12)、f(R1)、f( P)、··· 分别是Q11、Q12、R1、P、···点的灰度值

字节对齐

typedef struct tagBITMAPFILEHEADER {
//WORD    bfType;
DWORD   bfSize;
WORD    bfReserved1;
WORD    bfReserved2;
DWORD   bfOffBits;
} BITMAPFILEHEADER

BITMAPFILEHEADER bitHead;
f_read(&file,&fileType,sizeof(WORD),&bw);
if( fileType != 0x4d42)
{printf("file is not .bmp file!\r\n");
}
else
{printf("Ok this is .bmp file\r\n");
}
f_read(&file,&bitHead,sizeof(tagBITMAPFILEHEADER),&bw);
showBmpHead(&bitHead); //显示头文件
printf("\r\n");

需要将 BITMAPFILEHEADER 结构体中的参数bfType 屏蔽，文件类型不放在结构体中，单独读写。

typedef unsinged short WORD
typedef unsinged long DWORD

WORD为2个字节
DWORD为4个字节

所以 BITMAPFILEHEADER 是4字节对齐

链接: C语言struct字节对齐问题

不屏蔽参数bfType时
- sizeof(BITMAPFILEHEADER) = 16;
- &(bitHead.bfSize) = &bitHead + 4;
屏蔽参数bfType时
- sizeof(BITMAPFILEHEADER) = 12;
- &(bitHead.bfSize) = &bitHead;

图片读写

跟参考链接的平台不同，MCU资源有限，不能一次全部读出，需要读一行、处理一行、写一行。
双线性插值时，y值最大为bmpHeight-1，注意读取y2 = y1 + 1坐标灰度时，内存溢出。
y1 = (int)(y);
if(y1 == bmpHeight-1) y1 = bmpHeight-2;
y2 = y1 + 1;
注意强制类型转换。我没仔细区分，为了省事除法都强制转换为（double）。
还有就是单片机进行浮点型运算是真的慢。。。

参考文档

链接: C语言实现BMP图像处理（彩色图转灰度图）
链接: C语言实现BMP图像处理（缩放）

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