建议先修课程：高等数学（微积分）、线性代数。
参考书目：
1、图像工程（上册）——图像处理（第4版） 章毓晋 清华大学出版社
链接：https://pan.baidu.com/s/1hEMGRUotQFL_RtGap6JaUg
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三 BMP文件的读取与显示
BMP文件是一个非常简单的图像存储格式。学习处理图像时，我们先从最简单的格式入手。处理其它复杂的格式时，往往采用先解压缩再进行后续处理的方法。解压缩后的数据往往与BMP等非压缩格式（通常是，压缩的BMP很少见）相仿。
BMP文件主要应用于Windows平台。因此，继续下面的学习之前，你应当具备一些Windows编程的知识。
BMP文件的结构分为四部分：
【1】文件头。
【2】信息头。
【3】调色板（可选）。
【4】图像数据。
文件头的格式定义在<wingdi.h>中：
typedef struct tagBITMAPFILEHEADER {
WORD bfType;
DWORD bfSize;
WORD bfReserved1;
WORD bfReserved2;
DWORD bfOffBits;
} BITMAPFILEHEADER, FAR *LPBITMAPFILEHEADER, *PBITMAPFILEHEADER;
其中
<minwindef.h>：
#define far
#define FAR far
typedef unsigned long DWORD;
typedef unsigned short WORD;
这个结构的长度固定为14字节。各个成员的解释如下：
bfType
指定文件类型，其值为42 4D，即BM。也就是说所有.bmp文件的头两个字节都是“BM”。
bfSize
指定文件大小（包括文件头）。该值为DWORD值，即双字（4字节），因此BMP文件的大小最大为4 GB（232字节）。
bfReserved1，bfReserved2
保留字，这里不考虑。
bfOffBits
为从文件头到实际的位图数据的偏移字节数。
信息头的格式也定义在<wingdi.h>中：
typedef struct tagBITMAPINFOHEADER{
DWORD biSize;
LONG biWidth;
LONG biHeight;
WORD biPlanes;
WORD biBitCount;
DWORD biCompression;
DWORD biSizeImage;
LONG biXPelsPerMeter;
LONG biYPelsPerMeter;
DWORD biClrUsed;
DWORD biClrImportant;
} BITMAPINFOHEADER, FAR *LPBITMAPINFOHEADER, *PBITMAPINFOHEADER;
其中
<winnt.h>：
typedef long LONG;
这个结构的长度固定为40字节。各个成员的解释如下：
biSize
值为常量40，指定此结构的长度。
biWidth，biHeight
指定图像的宽和高（单位：像素）。
biPlanes
值固定为1，这里不考虑。
biBitCount
指定表示颜色时要用到的位数，取值可以为：1（黑白二色图）、4（16色图）、8（256色）、24（真彩色图）。
biCompression
指定位图是否压缩。Windows位图可以采用压缩格式，但用得不多。我们只讨论不压缩的情况，biCompression为BI_RGB。
<wingdi.h>：
#define BI_RGB 0L
#define BI_RLE8 1L
#define BI_RLE4 2L
#define BI_BITFIELDS 3L
#define BI_JPEG 4L
#define BI_PNG 5L
biSizeImage
在图像为压缩格式时，刻画位图数据的长度。图像未压缩时，此值为零。
biXPelsPerMeter，biYPelsPerMeter
指定目标设备的水平和垂直分辨率。单位：每米的像素个数。
biClrUsed
指定本图像实际用到的颜色数（决定调色板数组元素的个数），如果该值为零，则用到的颜色数为2的biBitCount次方。
一个规范的BMP文件应当只有在真彩色时才将该值置为零。
biClrImportant
指定本图像中重要的颜色数量。该值通常为零，即认为所有的颜色都是重要的。
当图像不是真彩色时，在信息头之后还有调色板。调色板实际上是一个数组，共有biClrUsed个元素（如果该值为零，则有2的biBitCount次方个元素）。数组中每个元素的是一个RGBQUAD结构，占4个字节，其定义位于<wingdi.h>：
typedef struct tagRGBQUAD {
BYTE rgbBlue;
BYTE rgbGreen;
BYTE rgbRed;
BYTE rgbReserved;
} RGBQUAD;
一个标准的256灰度图像，其调色板的第0到255项的前三项rgbBlue、rgbGreen、rgbRed均分别为0到255。后续的位图数据中，每1个字节代表1个像素，索引值正好就是灰度值。
对于用到调色板的位图，图像数据就是该像素颜色在调色板中的索引值；对于真彩色图，图像数据就是实际的RGB值。下面就2色、16色、256色位图和真彩色位图分别介绍。
2色位图，用1位就可以表示该像素的颜色（一般0表示黑，1表示白），一个字节可以表示8个像素。
16色位图，用4位可以表示一个像素的颜色，所以一个字节可以表示2个像素。
256色位图，一个字节表示1个像素。
真彩色图，三个字节表示1个像素。
但是每一行的字节数并不简单等于宽度×单个像素占用的空间。BMP格式要求：每一行的字节数必须是4的整数倍。如果不是，则需要在一行的位图数据后补齐。
BMP文件的数据是从下到上，从左到右的。也就是说，从文件中最先读到的是图像最下面一行的左边第一个像素，然后是左边第二个像素……接下来是倒数第二行左边第一个像素，左边第二个像素……依次类推，最后得到的是最上面一行的最右一个像素。
在应用程序的GUI中显示位图，需要用到<wingdi.h>中的Windows API函数StretchDIBits：
StretchDIBits函数将DIB，JPEG或PNG图像中像素矩形的颜色数据复制到指定的目标矩形。如果目标矩形大于源矩形，则此函数会拉伸颜色数据的行和列以适合目标矩形。如果目标矩形小于源矩形，则此函数使用指定的栅格操作压缩行和列。
其语法如下：
int StretchDIBits(
HDC hdc,
int xDest,
int yDest,
int DestWidth,
int DestHeight,
int xSrc,
int ySrc,
int SrcWidth,
int SrcHeight,
const VOID * lpBits,
const BITMAPINFO* lpbmi,
UINT iUsage,
DWORD rop
);
其中
<winnt.h>：
#define VOID void
<minwindef.h>：
typedef unsigned int UINT;
每个参数的解释如下：
hdc
目标设备上下文的句柄。
设备上下文也称设备描述表，是一种Windows数据结构，其中包含有关设备（例如显示器或打印机）的绘图属性的信息。 所有绘图调用都通过设备上下文对象进行，该对象封装用于绘制线条、形状和文本的Windows API。设备上下文允许Windows中与设备无关的绘图。设备上下文可用于绘制到屏幕、打印机或元文件（metafile）。
xDest
目标矩形左上角的x坐标（以逻辑单位表示）。
yDest
目标矩形左上角的y坐标（以逻辑单位表示）。
DestWidth
目标矩形的宽度，以逻辑单位为单位。
DestHeight
目标矩形的高度，以逻辑单位为单位。
xSrc
图像中源矩形的x坐标（以像素为单位）。
ySrc
图像中源矩形的y坐标（以像素为单位）。
SrcWidth
图像中源矩形的宽度（以像素为单位）。
SrcHeight
图像中源矩形的高度（以像素为单位）。
lpBits
指向图像位的指针，图像位存储为字节数组。
lpbmi
指向包含有关DIB信息的BITMAPINFO结构的指针。
iUsage
指定是否提供了BITMAPINFO结构的bmiColors成员。如果提供，则指定bmiColors是否包含显式的红色，绿色，蓝色（RGB）值或索引。iUsage参数必须是以下值之一：
DIB_PAL_COLORS
该数组包含进入源设备上下文的逻辑调色板的16位索引。
DIB_RGB_COLORS
颜色表包含文字RGB值。
rop
光栅操作代码，指定如何将源像素，目标设备上下文的当前画笔和目标像素组合在一起以形成新图像。
以MFC（提示：MFC已经被市场淘汰，这里只做演示用。除非维护老项目，否则不应选用MFC。）为例，在视图类（负责前台响应）的OnDraw函数中，使用StretchDIBits显示位图，则每次窗口被重绘时就会显示指定的位图：
void CTestView::OnDraw(CDC* pDC) {
CTESTDoc* pDoc = GetDocument();
ASSERT_VALID(pDoc);
if (!pDoc) return;
// TODO: add draw code for native data here
if (nullptr == lpBitsInfo) return;
LPVOID lpBits = (LPVOID)&lpBitsInfo->bmiColors[lpBitsInfo->bmiHeader.biClrUsed];
StretchDIBits(pDC->GetSafeHdc(),
0, 0, lpBitsInfo->bmiHeader.biWidth, lpBitsInfo->bmiHeader.biHeight,
0, 0, lpBitsInfo->bmiHeader.biWidth, lpBitsInfo->bmiHeader.biHeight,
lpBits, lpBitsInfo, DIB_RGB_COLORS, SRCCOPY);
}
其中
<minwindef.h>：
typedef void far LPVOID;
<wingdi.h>：
#define DIB_RGB_COLORS 0 / color table in RGBs /
#define DIB_PAL_COLORS 1 / color table in palette indices /
#define SRCCOPY (DWORD)0x00CC0020 / dest = source */
此代码中，原图像与目标显示区域是按照1：1的比例来显示的，无放缩。
lpbmi参数这里为lpBitsInfo，它是一个BITMAPINFO结构的指针，此结构定义于<wingdi.h>：
typedef struct tagBITMAPINFO {
BITMAPINFOHEADER bmiHeader;
RGBQUAD bmiColors[1];
} BITMAPINFO, FAR *LPBITMAPINFO, *PBITMAPINFO;
第一个成员bmiHeader便是BMP文件的信息头；第二个成员的长度通常远远大于1，包含调色板（如果有的话）和位图数据。
lpBits参数这里为lpBits，是一个void型指针。这里指向调色板（如果有）之后的位图数据的首个字节。
处理图像内容时要注意：如要访问像素点<i,j>的数据，则其在内存中的位置应当为：
S+L_LINE (h-1-i)+j
其中S为位图数据实际的开始位置，即上文的lpBits；L_LINE为一行的字节数：
L_LINE=(wb+31)/32×4
w为图像的宽度，b为位图的位数（1、4、8、24）。
可见，L_LINE是对齐之后的长度。wb是一整行像素占用的位数。而当32 | wb时，上式也可写为
L_LINE=(wb+31)/32×4=wb/32×4=8wb
此时一行的长度已经按4字节对齐。多出来的31会被整除运算截断。容易看出：已对齐的情况下，一旦一行的数据再多出1位，那么就要多占用4个字节。
如果需要遍历一个BMP图像的每一个像素点<i,j>，那么循环应当这样写：
for (LONG i = 0; i < h; ++i)
for (LONG j = 0; j < w; ++j) {
…
}
i对应行编号，j对应列编号。
注意：一幅w×h的图像，其水平像素（列数）和垂直像素（行数）的取值范围分别是[0, w-1]和[0, h-1]之间的整数。