C语言如何读取bmp图像

目录

• 1、BMP图像编码
• 2、读取BMP文件

1、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

由此可知，理想情况下图像数据区的字节数为:

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。

2、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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