1.文件目的

本文件主要給出24位真彩BMP影象的結構、讀寫和灰度化方法。

2．一般BMP影象的結構

一般的bmp檔案的結結構主要包括檔案頭，BMP資訊頭，調色盤，點陣圖資料內容

(1)BMP檔案頭(14位元組) ,檔案的第0位元組到第13位元組為BMP影象的檔案頭。BMP檔案頭資料結構含有BMP檔案的型別、檔案大小和點陣圖起始位置等資訊。 

　　其結構定義如下: 

　　typedef struct tagBITMAPFILEHEADER 

　　{ 

　　WORD bfType; // 點陣圖檔案的型別，必須為BM(0-1位元組) 

　　DWORD bfSize; // 整個點陣圖檔案的大小，以位元組為單位(2-5位元組) 

　　WORD bfReserved1; // 點陣圖檔案保留字，必須為0(6-7位元組) 

　　WORD bfReserved2; // 點陣圖檔案保留字，必須為0(8-9位元組) 

　　DWORD bfOffBits; // 點陣圖資料的起始位置，以相對於點陣圖(10-13位元組) 

　　// 檔案頭的偏移量表示，以位元組為單位 

　　} BITMAPFILEHEADER；

(2) BMP資訊頭

點陣圖資訊頭(40位元組)，檔案的第14個位元組到第53個位元組為BMP影象的資訊頭，點陣圖資訊頭資料用於說明點陣圖的尺寸等資訊。 

　　typedef struct tagBITMAPINFOHEADER{ 

　　DWORD biSize; // 本結構所佔用位元組數(14-17位元組) 

　　LONG biWidth; // 點陣圖的寬度，以畫素為單位(18-21位元組) 

　　LONG biHeight; // 點陣圖的高度，以畫素為單位(22-25位元組) 

　　WORD biPlanes; // 目標裝置的級別，必須為1(26-27位元組) 

　　WORD biBitCount;// 每個畫素所需的位數，必須是1(雙色), 4(16色)，8(256色)或24(真彩色)之一(28-29位元組)

　　DWORD biCompression; // 點陣圖壓縮型別，必須是 0(不壓縮), 1(BI_RLE8壓縮型別)或2(BI_RLE4壓縮型別)之一(30-33位元組)

　　DWORD biSizeImage; // 點陣圖資料部分的大小，以位元組為單位(34-37位元組) 

　　LONG biXPelsPerMeter; // 點陣圖水平解析度，每米畫素數(38-41位元組) 

　　LONG biYPelsPerMeter; // 點陣圖垂直解析度，每米畫素數(42-45位元組) 

　　DWORD biClrUsed;// 點陣圖實際使用的顏色表中的顏色數(46-49位元組) 

　　DWORD biClrImportant;// 點陣圖顯示過程中重要的顏色數(50-53位元組) 

　　} BITMAPINFOHEADER;

(3) 調色盤

調色盤用於說明點陣圖中的顏色，它有若干個表項，每一個表項是一個RGBQUAD型別的結構，定義一種顏色。RGBQUAD結構的定義如下: 

　　typedef struct tagRGBQUAD { 

　　BYTE rgbBlue;    // 藍色的亮度(值範圍為0-255) 

　　BYTE rgbGreen;   // 綠色的亮度(值範圍為0-255) 

　　BYTE rgbRed;     // 紅色的亮度(值範圍為0-255) 

　　BYTE rgbReserved;// 保留，必須為0 

　　} RGBQUAD;

調色盤中RGBQUAD結構資料的個數有biBitCount來確定: 

當biBitCount=1,4,8時，分別有2,16,256個表項; 

當biBitCount=24時，該BMP影象就是24Bit真彩圖，沒有調色盤項。

　　(4)：點陣圖資料內容 

點陣圖資料記錄了點陣圖的每一個畫素值，記錄順序是在掃描行內是從左到右,掃描行之間是從下到上。點陣圖的一個畫素值所佔的位元組數由biBitCount來確定:

當biBitCount=1時，8個畫素佔1個位元組; 

　　當biBitCount=4時，2個畫素佔1個位元組; 

　　當biBitCount=8時，1個畫素佔1個位元組; 

當biBitCount=24時,1個畫素佔3個位元組;

Windows規定一個掃描行所佔的位元組數必須是4的倍數(即以long為單位),不足的以0填充。

例如：

24Bit真彩圖每一行佔的實際位元組數：

nBytesPerLine =[(bi.biWidth*3+3)/4*4   // bi.biWidth為影象寬度

灰度圖每一行佔的實際位元組數：

nBytesPerLine = ((bi.biWidth+3)/4)*4

3. 24位真彩BMP影象的結構及灰度圖的結構

     (1)24位真彩BMP影象的結構主要由檔案頭，BMP資訊頭， BMP資料內容，沒有調色盤。

     (2)灰度圖的結構主要包括檔案頭，BMP資訊頭，調色盤，BMP資料內容四部分。灰度圖的調色盤共有256項RGBQUAD結構，存放0到255的灰度值，每一項rgbRed、rgbGreen、rgbBlue分量值相等。調色盤空間的申請的具體設定如下：

 RGBQUAD *ipRGB2 = (RGBQUAD *)malloc(256*sizeof(RGBQUAD));//調色盤的大小為1024位元組

      for ( i = 0; i < 256; i++ )

      ipRGB2[i].rgbRed = ipRGB2[i].rgbGreen = ipRGB2[i].rgbBlue = i;

4.BMP影象的讀寫

    BMP影象的讀:

(1)首先定義BMP檔案頭和資訊頭變數

BITMAPFILEHEADER bf; //BMP檔案頭結構體

BITMAPINFOHEADER bi; //BMP資訊頭結構體

(2)建立檔案輸入流fp

 fp=fopen(fileName,"rb");   //fileName為BMP影象檔名

(3)讀取資訊頭、檔案頭

fread(&bf,sizeof(BITMAPFILEHEADER),1,fp); 

fread(&bi,sizeof(BITMAPINFOHEADER),1,fp);

經過這兩條程式把BMP影象的資訊頭、檔案頭賦給bf和bi變數，可以根據bf和bi得到影象的各種屬性。

(4) 讀取BMP調色盤

fread(ipRGB2,sizeof(RGBQUAD),256,fp);  

(5)讀取BMP點陣圖資料

定義一個二維陣列Imgdata來存取BMP點陣圖資料

unsignedchar * * Imgdata;    

Imgdata=newunsignedchar*[bi.biHeight]; //宣告一個指標陣列

for ( i=0;i<bi.biHeight;i++)    

        Imgdata[i]=newunsignedchar[(bi.biWidth*3+3)/4*4]; //每個陣列元素也是一個指標陣列

for ( i=0;i<bi.biHeight;i++ )    

for(j=0;j<(bi.biWidth*3+3)/4*4;j++)    

            fread(&Imgdata[i][j],1,1,fp);//每次只讀取一個位元組，存入陣列

BMP影象的寫:

(1)建立一個輸出流fp

 fp=fopen("mybmp.bmp","wb");    

(2)寫BMP影象的資訊頭、檔案頭

fwrite(&bf2,sizeof(BITMAPFILEHEADER),1,fp);  

fwrite(&bi2,sizeof(BITMAPINFOHEADER),1,fp);

(3)寫BMP調色盤

fwrite(ipRGB2,sizeof(RGBQUAD),256,fp);  

(4)寫BMP影象的點陣圖資料部分

for (i=(bi.biHeight)-1 ;i>=0;i--)    

 for (j=0 ;j<(bi.biWidth*3+3)/4*4;j++)       

fwrite(&Imgdata[i][j],1,1,fp);    

5. 24位真彩BMP影象的灰度化

      把24位真彩BMP影象轉變成256階灰度圖的具體步驟如下：

(1) 修改資訊頭

       資訊頭共有11部分，灰度化時需要修改兩部分

bi2.biBitCount=8;

bi2.biSizeImage=( (bi.biWidth+3)/4 ) * 4*bi.biHeight；

(2)修改檔案頭

       檔案頭共有5部分，灰度化時需要修改兩部分

bf2.bfOffBits = sizeof(bf2)+sizeof(BITMAPINFOHEADER)+256*sizeof(RGBQUAD);

bf2.bfSize = bf2.bfOffBits + bi2.biSizeImage;

(3)建立調色盤

RGBQUAD *ipRGB2 = (RGBQUAD *)malloc(256*sizeof(RGBQUAD));

for ( i = 0; i < 256; i++ )

ipRGB2[i].rgbRed = ipRGB2[i].rgbGreen = ipRGB2[i].rgbBlue = i;

  (4)修改點陣圖資料部分

         這部分主要是由原真彩圖的rgbRed、rgbGreen、rgbBlue分量值得到灰度影象的灰度值Y，可以用下面公式得到：

            Y=0.299*rgbRed+0.587* rgbGreen+0.114*rgbBlue；

具體修改程式碼如下：

int nBytesPerLine2 = ( (bi.biWidth+3)/4 ) * 4;

nLineStart2 = nBytesPerLine2 * i;

for ( int j = 0; j<nBytesPerLine2;j++ )

ImgData2[nLineStart2+j]= int( (float)Imgdata[i][3 * j] * 0.114 + \

(float)Imgdata[i][3 * j + 1] * 0.587 + \

(float)Imgdata[i][3 * j + 2] * 0.299 );//用一個一維陣列順序儲存灰度值

(5)按順序寫入BMP影象的各個部分

fwrite(&bf2,sizeof(BITMAPFILEHEADER),1,fp);  

fwrite(&bi2,sizeof(BITMAPINFOHEADER),1,fp);

fwrite(ipRGB2,sizeof(RGBQUAD),256,fp);

fwrite(ImgData2,nImageSize2,1,fp);

附：BMP的讀取和灰度化程式程式碼：

#include<windows.h>

#include<stdio.h>

#include<stdlib.h>

#include<ctype.h>

#include<string.h>

#include<malloc.h>

int main()    

{   

    BITMAPFILEHEADER bf; //BMP檔案頭結構體

    BITMAPINFOHEADER bi; //BMP資訊頭結構體

    FILE* fp;           //指向檔案的指標

    RGBQUAD *ipRGB; //

    DWORD LineByte,ImgSize;       

unsignedchar * * Imgdata;    

int i,j;    

char fileName[256];    

//開啟檔案

    printf("please enter filename:");    

    scanf("%s",fileName);    

    fp=fopen(fileName,"rb");    

if(fp == NULL){   

        printf("Open file error!");   

        exit(0);   

    }   

//讀取資訊頭、檔案頭

    fread(&bf,sizeof(BITMAPFILEHEADER),1,fp); //把指標fp所指向的檔案的頭資訊寫入bf（地址）

    fread(&bi,sizeof(BITMAPINFOHEADER),1,fp);    

    LineByte=bi.biSizeImage / bi.biHeight; //計算點陣圖的實際寬度並確保它為的倍數

    ImgSize=(DWORD)LineByte*bi.biHeight;               

     Imgdata=newunsignedchar*[bi.biHeight]; //宣告一個指標陣列

if(bi.biBitCount==24){    

for ( i=0;i<bi.biHeight;i++)    

        Imgdata[i]=newunsignedchar[(bi.biWidth*3+3)/4*4]; //每個陣列元素也是一個指標陣列

for ( i=0;i<bi.biHeight;i++ )    

for(j=0;j<(bi.biWidth*3+3)/4*4;j++)    

            fread(&Imgdata[i][j],1,1,fp);//每次只讀取一個位元組，存入陣列

} 

fclose(fp);    

//寫入另一個檔案

fp=fopen("mybmp.bmp","wb");    

//以下定義中帶“2”的都是新影象資訊。

BITMAPFILEHEADER bf2;

BITMAPINFOHEADER bi2;

int nBytesPerLine2 = ( (bi.biWidth+3)/4 ) * 4;       

int nImageSize2 = nBytesPerLine2 * bi.biHeight; 

  memcpy( &bi2, &bi, sizeof(BITMAPINFOHEADER) );

  bi2.biBitCount=8;

  bi2.biSizeImage=nImageSize2;

bf2.bfType = 0x4d42;

bf2.bfReserved1 = bf2.bfReserved2 = 0;

bf2.bfOffBits = sizeof(bf2)+sizeof

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