C语言读取bmp图像
BMP图像编码
BMP即bitmap,也就是位图,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。
在图像数据之前,如图所示,共有54位数据
其中,0x424d
在十进制为19778
,对应的ASCII码为BM
,表示这是个bitmap
文件。
在C语言中,short
类型为16位,即2字节;int
为4字节。考虑到BMP格式的文件头中,每个信息基本都是2字节的倍数,故而用int
和short
便可描述出bmp
格式的文件头。
文件信息头[14 bytes]存储着文件类型,文件大小等信息
// 文件信息头结构体
typedef struct tagBITMAPFILEHEADER{unsigned short bfType; //必为'BM'unsigned int bfSize; //文件字节数(2-5)unsigned int bfReserved; //位图文件保留字,必为0(6-9)unsigned int bfOffBits; //像素数据偏移 (10-13)
} bmpHeader;
接下来的40bytes存储图像的尺寸,颜色索引,位平面数等信息
#define uint unsigned int
#define ushort unsigned short
//图像信息头结构体
typedef struct tagBITMAPINFOHEADER{uint biSize; // 结构体尺寸 (14-17)int biWidth; // 图像宽度 (18-21)int biHeight; // 图像高度 (22-25)ushort biPlanes; // 目标设备的级别,为1(26-27)ushort biBitCount; // 像素位数,为1、4、8或24(28-29)uint biCompression; // 位图压缩类型,0为不压缩、1为BI_RLE8、2为BI_RLE4(30-33)uint biSizeImage; // 单像素数据大小,等于bfSize-bfOffBits (34-37)int biXPelsPerMeter; // 水平分辨率,一般为0 (38-41)int biYPelsPerMeter; // 垂直分辨率,一般为0 (42-45)uint biClrUsed; // 位图颜色表中的颜色数,0表示使用所有调色板项(46-49)uint biClrImportant; // 重要颜色索引的数目,0表示都重要(50-53)
} infoHeader;
在54位的文件头之后,如果需要的话,bmp文件可存放调色板信息,对于rgb
图像来说,可以如下
//24位图像素信息结构体,即调色板
typedef struct _PixelInfo {unsigned char rgbBlue; //蓝色分量 (0-255)unsigned char rgbGreen; //绿色分量 (0-255)unsigned char rgbRed; //红色分量 (0-255)unsigned char rgbReserved;// 保留,必须为0
} PixelInfo;
颜色表中RGBQUAD
结构数据的个数由biBitCount来确定:
- 当biBitCount=1,4,8时,分别有2,16,256个表项;
- 当biBitCount=24时,没有颜色表项。
位图信息头和颜色表组成位图信息,BITMAPINFO结构定义如下:
typedef struct tagBITMAPINFO {BITMAPINFOHEADER bmiHeader; // 位图信息头
RGBQUAD bmiColors[1]; // 颜色表
} bmpInfo;
颜色表接下来为图像数据区,存储每个像素对应的颜色号,单像素点颜色号的位长度与图像类型有关
图像类型 | 2色图像 | 16色图像 | 256色图像 | 真彩色图像 |
---|---|---|---|---|
字节数 | 1bit | 4bit | 1B(8bit) | 3B |
由此可知,理想情况下图像数据区的字节数为biWidth×biHeight×biBitCount/8\sf biWidth\times biHeight\times biBitCount/8biWidth×biHeight×biBitCount/8。
但是,由于BMP以字节为单位,按行存储图片的数据,也就是说每一行必须为字节数。而对于16色以及2色图像而言,当每行像素个数为奇数时,则必然导致出现空位,从而实际所占存储空间要大于上述计算值。
读取BMP文件
读取文件之后第一件事即判断我们读取的是否为BMP图像,即
//判断是否是位图,在0-1字节
int IsBitMap(FILE *fp){ushort s;fread(&s,1,2,fp);return s==BM ? 1 : 0;
}
其中,fread
命令表示读取文件fp
,并将读取到的内容存储在s
中。1
表示要读取的数据的大小,2
表示将要读取的元素的个数。由前文可知,位图的文件类型必须是BM
,十六进制下0x4d42,十进制为19778。
然后需要得到图像的宽度和高度,从而确定数据区的范围
//获得图片的宽度,在18-21字节
int getWidth(FILE *fp){int width;fseek(fp,18,SEEK_SET);fread(&width,1,4,fp);return width;
}//获得图片的高度 ,在22-25字节
int getHeight(FILE *fp){int height;fseek(fp,22,SEEK_SET);fread(&height,1,4,fp);return height;
}
其中,fseek
可以为fp
提供一个偏移量,SEEK_SET
表示从文件的开头进行移动。由上文可知,图片高度所在位置是第22个字节。
若想读取其他信息,以此类推即可。
//test.c
#include<stdio.h>
#include<malloc.h>#define BM 19778 // 位图的标志
#define PATH "1.bmp" //打开的文件路径
#define ushort unsigned short
#define uint unsigned int
#define uchar unsigned char//判断是否是位图,在0-1字节
int IsBitMap(FILE *fp){ushort s;fread(&s,1,2,fp);return s==BM ? 1 : 0;
} //获得图片的宽度,在18-21字节
int getWidth(FILE *fp){int width;fseek(fp,18,SEEK_SET);fread(&width,1,4,fp);return width;
}//获得图片的高度 ,在22-25字节
int getHeight(FILE *fp){int height;fseek(fp,22,SEEK_SET);fread(&height,1,4,fp);return height;
} //获得每个像素的位数,在28-29字节
ushort getBit(FILE *fp)
{ushort bit;fseek(fp,28,SEEK_SET);fread(&bit,1,2,fp);return bit;
} //获得数据的起始位置,在10-13字节
uint getOffSet(FILE *fp){uint OffSet;fseek(fp,10L,SEEK_SET);fread(&OffSet,1,4,fp);return OffSet;
}int main(){int width,height;FILE *fp=fopen(PATH,"r");uchar *r,*g,*b;int i,j;r=(uchar *)malloc(4000);b=(uchar *)malloc(4000);g=(uchar *)malloc(4000);if(!IsBitMap(fp)){printf("format error!\n");fclose(fp);return 0; }printf("this file is a bitmap picture\n");printf("width = %ld\nheight = %ld\n",getWidth(fp),getHeight(fp));printf("bit size = %d bit\n",getBit(fp));printf("OffSet = %d\n",getOffSet(fp));return 0;
}
验证
> gcc .\test.c
> .\a.exe
this file is a bitmap picture
width = 3840
height = 2160
bit size = 24 bit
OffSet = 138
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