c++ 24位bmp格式分析
问题:现有一张bmp图片,要求将它读取到程序中并进行灰度化、水平翻转、模糊、茶色滤镜四种效果的一种,并输出新图片,如下所示:
命令行输入:
其中:
参数1:-b/g/s/r,先后表示blur(模糊),grey(灰度化),sepia(褐色),row reverse(水平翻转)
参数2:源文件名
参数3:新文件名
当我第一次接触到这个问题时,是无从下手的。但在查阅了不少资料之后,整整一天,我成功地只用C++实现了打开、修饰、保存bmp文件的功能!
目录
1.bmp文件的基本信息
(1).bmp文件的种类
(2).bmp文件结构(重点)
1>文件头
2>信息头
3>调色板(不作讨论)
4>图像颜色信息
2.实现思路
3.定义相关类、结构体
文件头BmpFileHeader
内存对齐和#pragma pack(n)
信息头BmpFileInfoHeader
颜色结构体RGBTriple
图片类bmp
4.读文件
(1).基础知识
(2).读文件的准备工作
(3).读文件头和数据头
(4).读取图像颜色信息
5.写文件
6.修饰图片
(1).灰度化
(2).棕色滤镜效果
(3).水平翻转
(4).模糊
7.main函数
命令行传参
具体实现
1.bmp文件的基本信息
(1).bmp文件的种类
打开Windows自带的画图软件,发现bmp的存储格式有好几种。
- 单色位图:只有黑白两种颜色,每个像素占1位(1/8字节)
- 16色位图:每个像素占4位(1/2字节)
- 256色位图:每个像素占8位(1字节)
- 24位位图(真彩色):每个像素占24位(3字节),每个字节存储R/G/B三种中的一种颜色数值(0~255)
每个像素占的位数被称为位深度(biBitCount,在后面会用到),可以在图片的属性->详细信息中查看。
(2).bmp文件结构(重点)
bmp文件数据由4部分组成:
- 文件头
- 文件信息头
- 调色板(24位位图无)
- 图像颜色信息
在此只讨论24位位图即真彩色的问题,至于其他的bmp文件种类不做讨论。
先放出图片:
1>文件头
bfType | 如果是bmp文件,值为“BM”,对应十进制为19778 |
bfSize | 文件总大小 |
bfReserved1 | 保留字1,一般为0 |
bfReserved2 | 保留字2,一般为0 |
bfOffBits | 文件起始位置距真正的图像信息的距离 |
2>信息头
biSize | 信息头大小,24位图中为40 |
biWidth | 图像宽度(px),即水平方向的像素个数 |
biHeight | 图像高度(px),即垂直方向的像素个数 |
biPlanes | 一般为1 |
biBitCount | 位深度,重要,决定了bmp的类型 |
biCompression | 是否压缩,一般为0 |
biSizeImages | 图像颜色信息占用的实际字节数,包括了对齐所需的0 |
biXPelsPerMeter | 水平分辨率 |
biYPelsPerMeter | 垂直分辨率 |
biClrUsed | 一般为0 |
biClrImportant | 一般为0 |
注意:我们可能会发现 biWidth*3*biHeight与biSizeImages并不一样,这是为什么呢?接下来会解释。
3>调色板(不作讨论)
4>图像颜色信息
- 像素的存储顺序是从下到上,从左到右,在文件中以类似一维数组的方法线性存储。
- 每个像素的颜色信息每3个字节一组,按BGR的顺序存放。
- 其中每个字节只存一个颜色值。颜色值范围是0~255,用无符号char型存储。
三个图就能说明问题:
但是这些数据真的如此紧密地排列吗?
对于宽为4的倍数的图片(如:1024px),确实如此。每一行的像素数据存完后,紧挨着存储下一行像素的数据,行与行的数据之间没有空隙。
但对于宽度不是4的倍数的图片(如:474px),每一行的像素数据存储完后,会自动空出几个字节,直到这一行的字节数为4的倍数为止。
直接呈上图片:
biWidth=4时:很好,不用补任何0,因为4*3=12已经是4的倍数
biWidth=5时:糟糕,5*3=15不是4的倍数,要补一个0才能是4的倍数16
所以,在读取宽度不是4的倍数的图片时,一行的数据读完后,要跳过几个字节才能读到下一行的数据。跳过字节的个数,我取名为offset。它的计算方法如下:
- offset = (fileInFoHeader.biWidth * 3) % 4;
- if (offset != 0) {
- offset = 4 - offset;
- }
现在我可以解释2>中末尾提到的问题了。
例子:现在有一张宽度为474px,高度为842px的图片。
不考虑offset时:
474*3*842=1197324(Byte)
考虑时:
(474*3)%4=2
offset=4-2=2(Byte)
每行字节数:474*3+2=1424(Byte)
图像数据总字节数:1424*842=1199008(Byte)
谁对谁错?看看图就知道了。
它们的差值:1199008-1197324= 1684(Byte),而1684=842*2。因为每一行末尾有2字节的空隙,那么,842行的空隙积累起来,正好就是1684字节。
debug的结果说明,图像数据占用的实际字节数是考虑了偏移的,这些数据在存的时候就已经有空隙,因此我们写文件的时候也要刻意的写入空隙,不然系统无法读取我们生成的新图片。这一点在后面很关键!
2.实现思路
首先要把bmp文件读进来。由以上的分析,应该把bmp的文件头、信息头、图像数据分开读取。
然后要生成新bmp文件。应该要依次写入文件头、信息头、图像数据。
最后实现图像处理功能。这些用于图像处理的函数封装在一个单独的头文件中,使用时传入函数指针即可。
3.定义相关类、结构体
定义文件头、信息头结构体(因为它们不需要任何函数),里面存放与文件相关的属性。各个属性的大小参考一开始时的bmp文件结构图,2字节一般定义成unsigned short,4字节一般定义成unsigned int.
定义bmp类(因为它需要定义函数),里面最重要的是一个存放”颜色“结构体对象的数组,用于接收读出的图像颜色数据。还有一个int型的offset,一个文件头结构体对象,一个数据头结构体对象。定义读文件和写文件两个函数。
很自然地,需要一个”颜色“结构体对象,它有三个属性B/G/R。
注意:结构体中,所有属性的定义顺序必须和文件存储的信息顺序一致,否则在读文件时得到的数据会混乱!也就是:必须根据bmp文件结构来!
文件头BmpFileHeader
- #pragma pack(2)//注意这里
- struct BmpFileHeader {
- unsigned short bfType;
- unsigned int bfSize;
- unsigned short bfReserved1;
- unsigned short bfReserved2;
- unsigned int bfOffBits;
- };
尤其要注意#pragma pack(2),没有这一行,这个结构体占用的空间大小就不是所有属性大小之和,换句话说,它清除了属性与属性之间内存的”空洞“。明白这个,对读文件操作极其重要!
内存对齐和#pragma pack(n)
在此简短地说一下内存对齐问题,用于测试的代码如下:
- #include <iostream>
- using namespace std;
- struct BmpFileHeader {
- unsigned short bfType;
- unsigned int bfSize;
- unsigned short bfReserved1;
- unsigned short bfReserved2;
- unsigned int bfOffBits;
- };
- int main()
- {
- cout << sizeof(BmpFileHeader)<< endl;//16
- return 0;
- }
但是,这些数据占用的空间按理来说是2+4+2+2+4=14(Byte)才对呀,为什么会输出16呢?
首先放上原理:
结构体的属性是按定义的顺序来存放的。
结构体一般有很多属性,取其中占内存最大的一个,它所占的字节数为默认对齐模数。
假定第一个属性的存放地址为0,后来的数据在存放时,取自身数据大小和对齐模数二者的最小值min,寻找离自己最近的而且是min整数倍的地址,把数据存到那里。
字有点多,不好理解,对不对?还是老规矩,画图:
给这个结构体指定#pragma pack(2)会怎样呢?
- #include <iostream>
- using namespace std;
- #pragma pack(2)
- struct BmpFileHeader {
- unsigned short bfType;
- unsigned int bfSize;
- unsigned short bfReserved1;
- unsigned short bfReserved2;
- unsigned int bfOffBits;
- };
- int main()
- {
- cout << sizeof(BmpFileHeader)<< endl;//14
- return 0;
- }
输出14,与我们先前预想的相符。
#pragma pack(n)的作用:为当前结构体指定新的对齐模数n。
信息头BmpFileInfoHeader
- struct BmpFileInFoHeader {
- unsigned int biSize;
- int biWidth = 0, biHeight = 0;
- unsigned short biPlanes;
- unsigned short biBitCount;
- unsigned int biCompression, biSizeImages;
- int biXPelsPerMeter, biYPelsPerMeter;
- unsigned int biClrUsed, biClrImportant;
- };
这里不用加#pragma pack()的原因是:这些属性按默认对齐模数4正好可以按顺序无空隙地存储,请大家自行验证。
颜色结构体RGBTriple
它放在一个单独的头文件(RGBTriple.h)中,注意里面的#pragma once,防止头文件重复包含。
也要注意,属性的定义顺序与习惯的不同,它只能是BGR,这是为了使读取时数据存放的顺序正确。
- #pragma once
- struct RGBTriple {
- unsigned char blue;
- unsigned char green;
- unsigned char red;
- };
图片类bmp
- class bmp {
- private:
- int offset;//行尾的空隙
- RGBTriple* surface;//存图片颜色数据的数组
- BmpFileHeader fileHeader;//文件头
- BmpFileInFoHeader fileInFoHeader;//数据头
- public:
- void readPic(const char* fileName);//读文件
- void writePic(void (*myMethod)(int,int,RGBTriple*), const char* outFileName);//写文件
- };
surface是一个指针,指向堆中的一个存放着RGBTriple结构体对象的数组。那个数组将在读文件时被创建,并一直保留到程序结束。
读文件和写文件的两个方法可以接收字符串作为文件名。写文件的方法还可以接收一个函数指针,指定在写文件之前,对图片进行的修饰操作。
文件头结构体、信息头结构体、图片类定义在同一个头文件(bmpFile.h)中,完整代码如下:
- #pragma once
- #include<fstream>
- #include<iostream>
- #include"RGBTriple.h"
- #define BMPTYPE 19778
- using namespace std;
- #pragma pack(2)
- struct BmpFileHeader {
- unsigned short bfType;
- unsigned int bfSize;
- unsigned short bfReserved1;
- unsigned short bfReserved2;
- unsigned int bfOffBits;
- };
- struct BmpFileInFoHeader {
- unsigned int biSize;
- int biWidth = 0, biHeight = 0;
- unsigned short biPlanes;
- unsigned short biBitCount;
- unsigned int biCompression, biSizeImages;
- int biXPelsPerMeter, biYPelsPerMeter;
- unsigned int biClrUsed, biClrImportant;
- };
- class bmp {
- private:
- int offset;
- RGBTriple* surface;
- BmpFileHeader fileHeader;
- BmpFileInFoHeader fileInFoHeader;
- public:
- void readPic(const char* fileName);
- void writePic(void (*myMethod)(int,int,RGBTriple*), const char* outFileName);
- };
4.读文件
(1).基础知识
C++的fstream头文件提供了文件输入流ifstream和文件输出流ofstream。
两种流对象在使用时有一些相同的步骤:
- 创建流对象
- 打开文件:open(“文件路径”,打开方式)
- (可选)检测文件是否打开:is_open()
- 使用后关闭流:close()
常见的打开方式:
ios::in | 读文件 |
ios::out | 写文件 |
ios::app | 打开文件时,光标在文件末尾 |
ios::trunc | 如果存在同名文件,就删除它创建新文件 |
ios::binary | 以二进制的方式读/写文件 |
几个不同的打开方式可以用 |(单竖线)连接,表示这种打开方式同时具有两种含义。
一个完整的使用ifstream的例子:
- #include<fstream>
- #include<iostream>
- using namespace std;
- int main(){
- ifstream ifs;
- ifs.open("aaa.bmp",ios::in | ios::binary);
- if(!ifs.is_open()){
- cout<<"文件未打开!"<<endl;
- }
- //读取...
- ifs.close();
- }
ifstream的特有方法:read();ofstream的特有方法:write();它们的函数原型如下:
basic_istream& __CLR_OR_THIS_CALL read(_Elem* _Str, streamsize _Count);
参数1:char*类型,表示待读入的数据的“去路”
参数2:一次读入数据的字节总数
basic_ostream& __CLR_OR_THIS_CALL write(const _Elem* _Str, streamsize _Count);
参数1:char*类型,表示待写入的数据的来源
参数2:一次写入数据的字节总数
(2).读文件的准备工作
新建bmpFile.cpp文件,书写bmp类两个函数的空实现。
- #include"bmpFile.h"
- void bmp::readPic(const char* fileName) {
- }
- void bmp::writePic(void (*myMethod)(int,int,RGBTriple*),const char* outFileName) {
- }
注意到bmpFile.h中已经引入了头文件fsteram,故直接使用其中的结构即可。
- #include"bmpFile.h"
- void bmp::readPic(const char* fileName) {
- ifstream ifs;
- ifs.open(fileName, ios::in|ios::binary);
- if (!ifs.is_open()) {
- cout << "Can't open the file." << endl;
- return;
- }
- //do something
- ifs.close();
- }
- void bmp::writePic(void (*myMethod)(int,int,RGBTriple*),const char* outFileName) {
- }
注意ios::binary,它指定以二进制的方式读文件,如果少了它,程序虽不出错,但输出的图片却是一团黑(亲测)。
(3).读文件头和数据头
按先前的思路来,先读文件头,再读数据头,剩下的就是图像信息了。
ifs.read((char*)&fileHeader,sizeof(BmpFileHeader));
注意里面的强制类型转换。之所以把fileHeader结构体对象的地址转换成char*型,就是因为read()函数只接收char*型的地址。
读完文件头之后,有个问题:要是读进来的文件根本不是bmp类型怎么办?那么后面的操作不就失去意义了吗?
所以我们紧接着添加一个if语句来判断读的是不是bmp类型,如果不是,就结束整个函数。由bmp文件头结构可知,其中的bfType如果不是19778,文件就不是bmp类型。19778已经在bmpFile.h中被定义为宏常量BMPTYPE。
- if(fileHeader.bfType!=BMPTYPE){
- cout<<"文件类型不正确!"<<endl;
- return;
- }
接着才读取数据头。还是一样的问题,读的bmp文件不是24位的怎么办?非24位的bmp,我们是不能处理的,只能再加上一个判断,如果不是24位就结束整个函数。
- ifs.read((char*)&fileInFoHeader, sizeof(BmpFileInFoHeader));
- if (fileInFoHeader.biBitCount != 24) {
- cout << "invalid!" << endl;
- return;
- }
(4).读取图像颜色信息
现在终于可以开始读取图像颜色信息啦!但在此之前,我们要解决空隙的问题。在读取数据头之后,我们获得了图像宽度biWidth,这时才可以计算offset的大小。
- offset = (fileInFoHeader.biWidth * 3) % 4;
- if (offset != 0) {
- offset = 4 - offset;
- }
还要考虑一个问题:我们必须使用一个存放RGBTriple对象的数组来存整张图片的颜色信息。
这个问题可以分解成两个小问题:
Q1:存在栈里还是存在堆里?
答案显而易见,一般图片的长宽在1000px以上的不在少数,如果存在栈里,栈很可能会溢出。
Q2:定义一维数组还是二维数组?
我们很自然地会想用二维数组,因为图片就是按行、列存储的。但实际上不行,因为尽管new是动态分配内存,二维数组的第二维仍然必须是一个常量,否则new不知道应该返回什么类型的行指针(有关这方面的知识,可以参考其他文章),编译会报错。我们可以用一种“降维”的方法解决这个问题,就是new一个超长的一维数组,它的长度是图片的(长*宽)。
用于存放图像颜色数据的数组surface是一个RGBTriple型的指针。我们new一个新的一维数组,将数组首地址赋给surface。
surface = new RGBTriple[fileInFoHeader.biHeight * fileInFoHeader.biWidth];
到目前为止,我们终于可以开始读bmp文件中最重要的信息啦!
还记得吗?bmp文件的像素存储顺序:从下到上,从左到右。因此我们如果要想在surface存入正常顺序的像素数据(从上到下,从左到右),在向surface中存数据时就有讲究,先读出的像素数据要靠后存储。
一次读入3个字节(BGR),存入surface的某一元素(即:一个RGBTriple对象)中。
这里说句题外话,我遇到过这样一个问题:我一开始为RGBTriple定义了无参、有参构造函数,可以用B、G、R三个参数创建新的RGBTriple对象。接着写了这些代码:
- for (int i = fileInFoHeader.biHeight-1;i >=0;i--) {
- int ured=0,ublue=0,ugreen=0;
- for (int j = 0;j < fileInFoHeader.biWidth;j++) {
- ifs.read((char*)(&ured), sizeof(char));
- ifs.read((char*)(&ugreen), sizeof(char));
- ifs.read((char*)(&ublue), sizeof(char));
- RGBTriple rgb(ublue,ugreen,ured);
- *(surface+(fileInFoHeader.biWidth * i + j))=rgb;
- }
- if (offset != 0) {
- char ign;
- for (int k = 0;k < offset;k++) {
- ifs.read(&ign,sizeof(char));
- }
- }
- }
这是一个不太好发现的错误,细心的小伙伴可能已经看出,红色与蓝色的读取顺序反了。这导致输出图片的颜色整体有些偏差,就像这样(我其实也可以把它叫做艺术品?):
题外话结束...
我们直接一次性地从文件中读出3个字节,存入surface数组的某个元素中。
- for (int i = fileInFoHeader.biHeight-1;i >=0;i--) {
- for (int j = 0;j < fileInFoHeader.biWidth;j++) {
- ifs.read((char*)(surface+(fileInFoHeader.biWidth * i + j)), sizeof(RGBTriple));
- }
- if (offset != 0) {
- char ign;
- for (int k = 0;k < offset;k++) {
- ifs.read(&ign,sizeof(char));
- }
- }
- }
内层for循环结束代表一行像素读取完毕,此时就要注意空隙问题了。有空隙时,必须跳过空隙。如何跳过空隙呢?定义一个临时变量ign(ignore的简写),把offset个字符循环读入ign,最终ign被丢弃。这样就把用于补齐的0读走了,再读取下一行时,读取文件的指针就已经指到了真正的数据上。
完整代码如下:
- void bmp::readPic(const char* fileName) {
- ifstream ifs;
- ifs.open(fileName, ios::in|ios::binary);
- if (!ifs.is_open()) {
- cout << "Can't open the file." << endl;
- return;
- }
- ifs.read((char*)&fileHeader, sizeof(BmpFileHeader));
- if (fileHeader.bfType != BMPTYPE) {
- cout << "type error!" << endl;
- return;
- }
- ifs.read((char*)&fileInFoHeader, sizeof(BmpFileInFoHeader));
- if (fileInFoHeader.biBitCount != 24) {
- cout << "invalid!" << endl;
- return;
- }
- offset = (fileInFoHeader.biWidth * 3) % 4;
- if (offset != 0) {
- offset = 4 - offset;
- }
- surface = new RGBTriple[fileInFoHeader.biHeight * fileInFoHeader.biWidth];
- for (int i = fileInFoHeader.biHeight-1;i >=0;i--) {
- for (int j = 0;j < fileInFoHeader.biWidth;j++) {
- ifs.read((char*)(surface+(fileInFoHeader.biWidth * i + j)), sizeof(RGBTriple));
- }
- if (offset != 0) {
- char ign;
- for (int k = 0;k < offset;k++) {
- ifs.read(&ign,sizeof(char));
- }
- }
- }
- ifs.close();
- }
5.写文件
写文件比读文件容易,需要使用ofstream对象的write()函数。
用于图像修饰的函数(myMethod)是由函数指针传入的,这个函数指针的类型是:返回值void;参数列表:int height,int width,RGBTriple* (实质上是数组的首地址)。
接下来的操作和读文件大致相同,只是有几个注意点:
- open()时必须写ios::binary,否则也会产生错误。这种错误与读文件时又不同了,并不是输出乌黑的图片,而是有一种别样的颜色滤镜效果。摆出图片(不得不说,还挺有艺术感?):
- 从surface的height-1索引开始取出数据用于写入。因为我们读文件时,height-1这里存放的是左下角的像素,我们也应该从左下角的像素开始写才能输出正向的图片。
- 写完文件之后,surface数组完成了它的使命,应该被delete掉。因为new的是一个数组,所以应该使用delete[],以完全释放内存。
完整代码如下:
- void bmp::writePic(void (*myMethod)(int,int,RGBTriple*),const char* outFileName) {
- //modify
- myMethod(fileInFoHeader.biHeight, fileInFoHeader.biWidth, surface);
- //create a new bmp
- ofstream ofs;
- ofs.open(outFileName, ios::out|ios::binary);
- ofs.write((char*)&fileHeader, sizeof(BmpFileHeader));
- ofs.write((char*)&fileInFoHeader, sizeof(BmpFileInFoHeader));
- //rewrite
- for (int i = fileInFoHeader.biHeight - 1;i >= 0;i--) {
- for (int j = 0;j < fileInFoHeader.biWidth;j++) {
- ofs.write((char*)(surface + (i*fileInFoHeader.biWidth+j)), sizeof(RGBTriple));
- }
- if (offset != 0) {
- char ign=0;
- for (int k = 0;k < offset;k++) {
- ofs.write(&ign, sizeof(char));
- }
- }
- }
- delete[] surface;
- ofs.close();
- }
6.修饰图片
本质上是对当前对象里的surface数组进行原地修改。
新建一个头文件helpers.h,给出了四个函数的声明。新建源程序文件helpers.cpp提供函数实现。
helpers.h的结构:
- #pragma once
- #include<iostream>
- #include"RGBTriple.h"
- using namespace std;
- void makeGray(int height , int width , RGBTriple* image);
- void makeSpeia(int height, int width, RGBTriple* image);
- void rowReverse(int height, int width, RGBTriple* image);
- void makeBlur(int height, int width, RGBTriple* image);
helpers.cpp的结构:
- #include"helpers.h"
- using namespace std;
- void makeGray(int height, int width, RGBTriple* image) {
- }
- void makeSpeia(int height, int width, RGBTriple* image) {
- }
- void rowReverse(int height, int width, RGBTriple* image) {
- }
- void makeBlur(int height, int width, RGBTriple* image) {
- }
(1).灰度化
原理:取出每个像素的RGB值,三个值求平均数,再将平均数分别赋值给RGB。
- void makeGray(int height, int width, RGBTriple* image) {
- for (int i = 0;i < height;i++) {
- for (int j = 0;j < width;j++) {
- int aver = ((image+(i * width + j))->blue+ (image + (i * width + j))->green+ (image + (i * width + j))->red)/3;
- (image + (i * width + j))->blue = (image + (i * width + j))->green = (image + (i * width + j))->red = aver;
- }
- }
- }
这个函数的实现相对容易。
(2).棕色滤镜效果
原理:公式
新Red=原Red*0.393+原Green*0.769+原Blue*0.189;
新Green=原Red*0.349+原Green*0.686+原Blue*0.168;
新Blue=原Red*0.272+原Green*0.534+原Blue*0.131;
这里,隐藏着一个很大的bug!
大家发现,如果对一个白色像素进行操作(255,255,255),会得到(344,306,238),三个颜色值有两个都已经溢出!
因此需要这么一个逻辑:当检测到算出的颜色值溢出时,将它重新设置成255.
- void makeSpeia(int height, int width, RGBTriple* image) {
- int ured = 0 , ugreen=0 , ublue=0;
- for (int i = 0;i < height;i++) {
- for (int j = 0;j < width;j++) {
- ured = ((image + (i * width + j))->red) * 0.393 + ((image + (i * width + j))->green) * 0.769 + ((image + (i * width + j))->blue) * 0.189;
- ugreen = ((image + (i * width + j))->red) * 0.349 + ((image + (i * width + j))->green) * 0.686 + ((image + (i * width + j))->blue) * 0.168;
- ublue = ((image + (i * width + j))->red) * 0.272 + ((image + (i * width + j))->green) * 0.534 + ((image + (i * width + j))->blue) * 0.131;
- if (ured > 255) {
- ured = 255;
- }
- if (ugreen > 255) {
- ugreen = 255;
- }
- if (ublue > 255) {
- ublue = 255;
- }
- (image + (i * width + j))->red = ured;
- (image + (i * width + j))->green = ugreen;
- (image + (i * width + j))->blue = ublue;
- ured = ugreen = ublue = 0;
- }
- }
- }
(3).水平翻转
原理:外层for遍历每一行,内层for在行的开头和结尾定义两个计数变量,这两个变量同时向行中心移动,直至它们相等或“错过”,在每次移动时,交换两个变量对应像素的R、G、B三个值。
- void rowReverse(int height, int width, RGBTriple* image) {
- int ured = 0, ugreen = 0, ublue = 0;
- for (int i = 0;i < height;i++) {
- for (int j = 0,k=width-1;j < k;j++,k--) {
- ured = (image + (i * width + j))->red;
- (image + (i * width + j))->red = (image + (i * width + k))->red;
- (image + (i * width + k))->red = ured;
- ugreen = (image + (i * width + j))->green;
- (image + (i * width + j))->green = (image + (i * width + k))->green;
- (image + (i * width + k))->green = ugreen;
- ublue = (image + (i * width + j))->blue;
- (image + (i * width + j))->blue = (image + (i * width + k))->blue;
- (image + (i * width + k))->blue = ublue;
- }
- }
- }
(4).模糊
原理:
我们对每一个像素进行如此操作之后,每一个像素都对应了自己的一份崭新的RGB颜色值。得到所有新颜色值之后,用它们依次覆盖掉原来的图片数据。
最终处理后的图片如下:
实现上的几个难点:
- 必须用一个临时数组(肯定也在堆中,不然放不下)把新的颜色值存起来,等所有的像素都运算完了,再把临时数组中的值统一赋给原数组。否则,新的颜色值的输入会影响临近几个像素的运算,产生“污染”。统一赋值结束后,记得把临时数组delete掉。
- 如何确定3*3网格到底盖住了几个像素? 先将目光放在中心格子的左上角那个格子,即image[i-1][j-1],然后看看 i-1 和 j-1 是否越界。本质上说,这两层for循环扫描了包括了中心格子在内的9个格子,并统计了有效(在图片范围内)的格子数。
以下为完整代码:
- void makeBlur(int height, int width, RGBTriple* image) {
- RGBTriple* temp = new RGBTriple[height * width]();
- int ured = 0, ugreen=0, ublue = 0;
- for (int i = 0;i < height;i++) {
- for (int j = 0;j < width;j++) {
- //计算实际覆盖的像素数量
- int total = 0;
- for (int y = i - 1, myCount = 0;myCount < 3;y++,myCount++) {
- if (y >= 0 && y < height) {
- for (int x = j - 1, myCount1 = 0;myCount1 < 3;x++, myCount1++) {
- if (x >= 0 && x < width) {
- ured+= (image + (y * width + x))->red;
- ugreen += (image + (y * width + x))->green;
- ublue += (image + (y * width + x))->blue;
- total++;
- }
- }
- }
- }
- (temp + (i * width + j))->red=(ured/total);
- (temp + (i * width + j))->green = (ugreen / total);
- (temp + (i * width + j))->blue = (ublue / total);
- ured = ugreen = ublue = 0;
- }
- }
- for (int i = 0;i < height;i++) {
- for (int j = 0;j < width;j++) {
- (image + (i * width + j))->blue = (temp + (i * width + j))->blue;
- (image + (i * width + j))->green = (temp + (i * width + j))->green;
- (image + (i * width + j))->red = (temp + (i * width + j))->red;
- }
- }
- delete[] temp;
- }
7.main函数
我们最后回到一开始的命令行窗口这里:
可以看出,main函数接收了三个参数,分别为:对图片的修饰方法、原文件名、新文件名
命令行传参
- int main(int argc,char* argv[]){
- //do something
- }
argc:参数总个数
argv:字符串数组,各个元素之间用任意个空白字符隔开
argv[0]是不能被直接读取的,真正的参数从argv[1]开始依次向后存放。
具体实现
- #include <iostream>
- #include<cstring>
- #include"bmpFile.h"
- #include"helpers.h"
- using namespace std;
- int main(int argc,const char* argv[])
- {
- for (int i = 1;i < argc;i++) {
- cout << argv[i]<<" ";
- }
- bmp mybmp;
- mybmp.readPic(argv[2]);
- if (!strcmp(argv[1],"-g")) {
- mybmp.writePic(makeGray,argv[3]);
- }
- else if (!strcmp(argv[1], "-s")) {
- mybmp.writePic(makeSpeia, argv[3]);
- }
- else if (!strcmp(argv[1], "-b")) {
- mybmp.writePic(makeBlur, argv[3]);
- }
- else if (!strcmp(argv[1], "-r")) {
- mybmp.writePic(rowReverse, argv[3]);
- }
- else {
- cout << "failed to write!" << endl;
- }
- return 0;
- }
几个注意点:
- 因为main.cpp中同时包含了helpers.h和bmpFile.h,而它们俩都包含了RGBTriple.h,所以,必须在RGBTriple.h中加上#pragma once,否则链接会出错;
- 不要用==去判断两个字符串是否相等,因为这只会比较地址值,这里必须用strcmp()函数。
小结:
哈,终于写完了!这个案例可以帮我们回顾不少学过的知识点,比如指针的运算、文件流的操作、函数指针、命令行传参等,也帮助我了解了不少新知识,如bmp文件的格式和内部存储方式、内存对齐、fstream的read()和write()方法等。
加油,代码人!
部分参考自:
#Pragma Pack(n)与内存分配 pragma pack(push,1)与#pragma pack(1)的区别_Wanda && Aidem -CSDN博客
BMP格式详解_Tut-CSDN博客_bmp格式
BMP文件格式详解(BMP file format)_mjiansun的专栏-CSDN博客_bmp文件格式
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