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 b i W i d t h × b i H e i g h t × b i B i t C o u n t / 8 \sf biWidth\times biHeight\times biBitCount/8 biWidth×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