本篇博客贴上一个实现了读取、保存、新建BMP图像和修改访问BMP某一像素的类。自己实现的数据结构，没有使用其他头文件，理论上是跨平台的。需要注意的是文件编码，VS需要使用UTF-8 with BOM，gcc或者Linux平台要使用UTF-8。
一、实现过程
说下我的思路，首先查阅BMP图像的文件格式，根据格式写出BMP图像的文件头、信息头等数据结构，然后在写出读BMP图像的代码；然后再写出保存BMP图像的代码；然后在写出创建BMP图像的代码；最后写出修改访问BMP图像的代码；
给出参考链接：
BMP格式详解 (准确，非常推荐)、BMP文件格式 （写出了字节数等信息，第4点有错误）
二、BMP组成
BMP图像文件是二进制文件，组成为：BMP文件头(BMPFileHeader)、BMP信息头(BMPInfoHeader)、调色板(Color Palette，可选，不是必有的)、图像的实际数据。所以读取和保存BMP图像的顺序为：BMP文件头、BMP信息头、调色板(如果有)、图像数据。
三、代码
本文代码不在更新，最新代码在https://gitee.com/Mannix1994/BMPImage
1、BMPImage类头文件
//BMPImage.h #ifndef BMPIMAGE_H #define BMPIMAGE_H #include <string> /** ------------------数据类型重定义------------------------ */ typedef long int4; // 4 bytes typedef unsigned int uint; // 4 bytes typedef unsigned char uchar; // 1 byte typedef unsigned long uint4; // 4 bytes typedef unsigned long ulong; // 4 bytes typedef unsigned short uint2; // 2 bytes /** -------------------------------------------------------- */ /** ------------------颜色结构体重定义---------------------- */ // Color Palette的结构体，也是RGBA颜色结构体 typedef struct { uchar b; uchar g; uchar r; uchar a; }BGRA,ColorPalette; // RGB颜色结构体 typedef struct { uchar b; uchar g; uchar r; }BGR; /** -------------------------------------------------------- */ class BMPImage { private: /** -------------BMP文件头和BMP信息头数据结构定义----------- */ //参考链接如下 //https://blog.csdn.net/u012877472/article/details/50272771 //https://blog.csdn.net/lanbing510/article/details/8176231 //必须要加这一行，否则BMPFileHeader的size不等于14字节 #pragma pack(2) //bmp文件头（bmp file header）：共14字节； typedef struct { uint2 bfType; //2字节，文件类型；总应是0x4d42('BM') uint4 bfSize; //4字节，文件大小；字节为单位。 uint2 bfReserved1; //2字节，保留，必须设置为0 uint2 bfReserved2; //2字节，保留，必须设置为0 uint4 bfOffBits; //4字节的偏移，表示从文件头到位图数据的偏移 } BMPFileHeader; //位图信息头（bitmap information）：共40字节； typedef struct { uint4 biSize; //4字节，信息头的大小，即40； int4 biWidth; //4字节，以像素为单位说明图像的宽度； int4 biHeight; //4字节，以像素为单位说明图像的高度；如果为正，说明位图倒立 uint2 biPlanes; //2字节，为目标设备说明颜色平面数，总被设置为1； uint2 biBitCount; //2字节，说明比特数/像素数，值有1、2、4、8、16、24、32； uint4 biCompression; //4字节，说明图像的压缩类型，0(BI_RGB)表示不压缩； uint4 biSizeImage; //4字节，说明位图数据的大小，当用BI_RGB格式时，可以设置为0； int4 biXPelsPerMeter; //4字节，表示水平分辨率，单位是像素/米； int4 biYPelsPerMeter; //4字节，表示垂直分辨率，单位是像素/米； uint4 biClrUsed; //4字节，位图使用的调色板中的颜色索引数，为0说明使用所有； uint4 biClrImportant; //4字节，对图像显示有重要影响的颜色索引数，为0说明都重要； } BMPInfoHeader; // 恢复默认 #pragma pack(8) /** -------------------------------------------------------- */ /** ---------------------公有函数区------------------------- */ public: /** * 构造函数，初始化一个空的BMPImage */ explicit BMPImage(); /** * 构造函数，载入一张BMP图像,打开失败时会抛出异常 * @param bmp_file_path 图像路径 */ explicit BMPImage(const char* bmp_file_path); /** * 构造函数，创建大小为width*height的24位的黑色图像， * 创建失败时会抛出异常。 * @param width 宽度 * @param height 高度 * @param depth 深度，目前仅支持24位和32位图像 */ explicit BMPImage(int4 width, int4 height, uint2 depth = 24); /** * 析构函数 */ virtual ~BMPImage(); /** * 创建大小为width*height的24位的黑色图像 * @param width 宽度 * @param height 高度 * @param depth 深度，目前仅支持24位图像 * @return 成功返回true，否则false */ bool create(int4 width,int4 height,uint2 depth=24); /** * 载入一张BMP图像 * @param bmp_file_path 图像路径 * @return 成功返回true，否则false */ bool open(const char* bmp_file_path); /** * 保存BMP图像 * @param save_path 保存路径 * @return 成功返回true，否则false */ bool save(const char* save_path); /** * 返回(row,col)处RGB值(对于24位BMP图像)的引用 * @param row 行 * @param col 列 * @return RGB值的引用 */ BGR & rgb(uint row, uint col); /** * 返回(row,col)处RGBA值(对于32位BMP图像)的引用 * @param row 行 * @param col 列 * @return RGBA值的引用 */ BGRA & rgba(uint row, uint col); /** * 清空图像 * @return 成功返回true，否则false */ bool clear(); /** * 返回图像宽度 * @return 宽度 */ int4 width(); /** * 返回图像高度 * @return 高度 */ int4 height(); /** * 返回图像深度 * @return 深度 */ uint2 depth(); /** -------------------------------------------------------- */ /** ----------------------私有变量区------------------------ */ private: int4 m_width; //图像宽度 int4 m_height; //图像深度 uint2 m_depth; //图像深度 ulong m_row_size; //每行字节数 uchar *m_data; //图像数据存储区 BMPFileHeader m_file_header; //BMP图像的文件头 BMPInfoHeader m_info_header; //BMP图像的信息头 uint m_color_palette_size; //BMP的调色板数组大小 ColorPalette *m_color_palette; //调色板(Color Palette),可选； }; /** -------------------------------------------------------- */ #endif //BMPIMAGE_H
2、BMPImage的实现
//BMPImage.cpp #include "BMPImage.h" #include <fstream> #include <iostream> #include <cstring> using namespace std; /** * condition为false时抛出错误，错误信息为error_message */ #define ASSERT(condition,error_message) ((condition)?0:(assertion(__FILE__, __func__, __LINE__,error_message),-1)) inline void assertion(const std::string &filePath, const std::string &function, int line, const std::string &info){ //获取文件名 unsigned long long int pos=filePath.find_last_of('/'); std::string filename(filePath.substr(pos+1)); std::string err = filename+" "+function+" "+std::to_string(line)+">> "+info; //抛出错误 throw std::runtime_error(err); } BMPImage::BMPImage():m_width(0),m_height(0),m_depth(8),m_row_size(0), m_data(nullptr),m_color_palette_size(0),m_color_palette(nullptr) { ASSERT(sizeof(BMPFileHeader)==14,"The size of BMPFileHeader is not 14 bytes"); ASSERT(sizeof(BMPInfoHeader)==40,"The size of BMPInfoHeader is not 40 bytes"); } BMPImage::BMPImage(const char* bmp_file_path):BMPImage() { char buffer[500]; sprintf(buffer,"Failed to open bmp image %s\n\0",bmp_file_path); ASSERT(open(bmp_file_path),buffer); } BMPImage::BMPImage(int4 width, int4 height, uint2 depth):BMPImage() { ASSERT(create(width , height, depth),"Failed to open bmp image\n"); } BMPImage::~BMPImage() { delete[] m_data; delete[] m_color_palette; } bool BMPImage::open(const char* bmp_file_path) { clear(); ifstream im_file(bmp_file_path,ios::binary); // 检查文件是否打开 if(!im_file.is_open()){ printf("Failed to open file %s\n",bmp_file_path); return false; } // -------------------读取BMPFileHeader------------------------- im_file.read((char *)(&m_file_header), sizeof(BMPFileHeader)); // 判断是否是bmp图像 if (m_file_header.bfType != 0x4d42) // 0x4d42 = 'BM' { printf("File %s is not bmp file\n",bmp_file_path); return false; } // --------------------读取BMPInfoHeader------------------------ im_file.read((char *)(&m_info_header), sizeof(BMPInfoHeader)); // ---------判断是否有调色板,如果有，则读入调色板数据----------- if (m_file_header.bfOffBits == 54){//说明没有调色板 m_color_palette = nullptr; } else{ // 计算调色板数量 m_color_palette_size = (m_file_header.bfOffBits - 54)/4; m_color_palette = new ColorPalette[m_color_palette_size]; // 读取调色板数据 im_file.read((char*)(m_color_palette), m_color_palette_size * sizeof(ColorPalette)); } // 给属性赋值 m_width = m_info_header.biWidth; m_height = m_info_header.biHeight; m_depth = m_info_header.biBitCount; // 计算每行的字节数 m_row_size = 4ul * (m_info_header.biBitCount * m_info_header.biWidth/32ul); // ---------------------------读取图像数据-------------------------------- // 申请内存空间并同时初始化为0 m_data = new uchar[m_info_header.biSizeImage](); // 读取图像数据到内存 im_file.read((char *)m_data,m_info_header.biSizeImage); // 关闭文件 im_file.close(); return true; } bool BMPImage::save(const char* save_path) { if (strlen(save_path) == 0){ printf("Your file path is empty"); return false; } ofstream out_image(save_path,ios::binary); if (!out_image.is_open()){ printf("Failed to save image %s",save_path); return false; } // ---------------------保存BMP文件头----------------------- out_image.write((char*)&m_file_header, sizeof(BMPFileHeader)); // ---------------------保存BMP信息头----------------------- out_image.write((char*)&m_info_header, sizeof(BMPInfoHeader)); // ---------------------保存图像数据------------------------ out_image.write((char*)m_data, m_info_header.biSizeImage); out_image.close(); return true; } bool BMPImage::create(int4 width, int4 height, uint2 depth) { // 目前不支持调色板 clear(); ulong bytes_per_pixel = 0; switch (depth){ case 24: bytes_per_pixel = 3; break; case 32: bytes_per_pixel = 4; break; default: ASSERT(false,"The depth must be 24 or 32"); } // 目前不支持调色板 m_width = width; m_height = height; m_depth = depth; // 计算每行的字节数，每行的字节数需要是4的倍数 m_row_size = 4ul * ((bytes_per_pixel * m_width+4ul-1ul)/4ul); // ---------------------初始化BMP文件头--------------------- m_file_header.bfType = 0x4d42; m_file_header.bfOffBits = sizeof(BMPFileHeader) + sizeof(BMPInfoHeader); m_file_header.bfSize = m_file_header.bfOffBits + m_height * m_row_size; m_file_header.bfReserved1 = 0; m_file_header.bfReserved2 = 0; // ---------------------初始化BMP信息头---------------------- m_info_header.biSize = sizeof(BMPInfoHeader);//Should be 40 m_info_header.biWidth = m_width; m_info_header.biHeight = m_height; m_info_header.biPlanes = 1; m_info_header.biBitCount = m_depth; m_info_header.biCompression = 0; m_info_header.biSizeImage = m_height * m_row_size; m_info_header.biXPelsPerMeter = 3780; m_info_header.biYPelsPerMeter = 3780; m_info_header.biClrUsed = 0; m_info_header.biClrImportant = 0; // 申请内存并初始化为0 m_data = new uchar[m_info_header.biSizeImage](); return true; } BGR & BMPImage::rgb(uint row, uint col) { if(row >= m_height){ clear(); printf("Parameter row is big than picture height\n"); ASSERT(false, "Parameter row is big than picture height"); } if(col >= m_width){ clear(); printf("Parameter col is big than picture width\n"); ASSERT(false, "Parameter col is big than picture width"); } if(m_depth != 24){ clear(); printf("Error: Not a 24bit image\n"); ASSERT(false, "Not a 24bit image"); } BGR *rgb = nullptr; size_t elem_size = 3; //24位图像的的每个像素位占三个字节,24位 // 计算索引 size_t index = 0; if (m_height > 0){ // 图像数据的存储顺序是从左下到右上，图片上的第一行存在m_data的最后一部分 index = (m_height-row-1) * m_row_size + col*elem_size; }else{ // 图像数据的存储顺序是从左下到右上，图片上的第一行存在m_data的第一部分 index = row * m_row_size + col * elem_size; } rgb = (BGR*)(m_data+index); return *rgb; } BGRA &BMPImage::rgba(uint row, uint col) { if(row >= m_height){ clear(); printf("Parameter row is big than picture height\n"); ASSERT(false, "Parameter row is big than picture height"); } if(col >= m_width){ clear(); printf("Parameter col is big than picture width\n"); ASSERT(false, "Parameter col is big than picture width"); } if(m_depth != 32){ clear(); printf("Error: Not a 32bit image\n"); ASSERT(false, "Not a 32bit image"); } BGRA *rgba = nullptr; size_t elem_size = 4; //24位图像的的每个像素位占4个字节,32位 // 计算索引 size_t index = 0; if (m_height > 0){ // 图像数据的存储顺序是从左下到右上，图片上的第一行存在m_data的最后一部分 index = (m_height-row-1) * m_row_size + col*elem_size; }else{ // 图像数据的存储顺序是从左下到右上，图片上的第一行存在m_data的第一部分 index = row * m_row_size + col * elem_size; } rgba = (BGRA*)(m_data+index); return *rgba; } bool BMPImage::clear() { delete [] m_data; delete [] m_color_palette; return true; } int4 BMPImage::width() { return abs(m_width); } int4 BMPImage::height() { return abs(m_height); } uint2 BMPImage::depth() { return m_depth; }
3、测试代码
//Main.cpp #include <iostream> #include "BMPImage.h" void testBMP(){ // -----------创建一张24位纯黑的图像---------- BMPImage bmp24_101; bmp24_101.create(101,101); bmp24_101.save("../24_101.bmp"); BGR green = {0,255,0}; // 将左上的50*20像素修改为绿色 for(uint4 i = 0;i<50;i++){ for(uint4 j = 0;j<20;j++){ bmp24_101.rgb(i, j) = green; } } // 保存 bmp24_101.save("../24_101_1.bmp"); // -----------创建一张24位纯黑图像-------- BMPImage bmp_24_500(500,500); // 将左上的50*20像素修改为绿色 for(uint4 i = 0;i<50;i++){ for(uint4 j = 0;j<20;j++){ bmp_24_500.rgb(i, j) = green; } } //保存 bmp_24_500.save("../24_500.bmp"); // -----------创建一张32位的纯黑图像------ BMPImage bmp_32(233,233,32); BGRA red{0,0,255,255}; // 将左上的50*20像素修改为红色 for(uint4 i = 0;i<50;i++){ for(uint4 j = 0;j<20;j++){ bmp_32.rgba(i, j) = red; } } bmp_32.save("../32.bmp"); // ----------打开一张位图-------------- BMPImage bmpImage1("../No.bmp"); // 将一块区域修改为绿色 for(uint4 i = 100;i<200;i++){ for(uint4 j = 100;j<200;j++){ bmpImage1.rgb(i, j) = green; } } // 保存 bmpImage1.save("../2.bmp"); // ----------打开一张32位图-------------- BMPImage bmp_o_32("../32.bmp"); // 将一块区域修改为蓝色 BGRA blue{255,0,0,255}; for(uint4 i = 100;i<200;i++){ for(uint4 j = 100;j<200;j++){ bmp_o_32.rgba(i, j) = blue; } } // 保存 bmp_o_32.save("../32_1.bmp"); } int main() { testBMP(); std::cout << "Hello, World!" << std::endl; //getchar(); return 0; }