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5星 · 超过95%的资源 39 浏览量 2022-07-15 00:30:47 上传评论收藏 3KB RAR 举报

在IT行业中，图像处理是一项非常重要的技术，广泛应用于游戏开发、图像分析、视觉艺术等多个领域。位图（Bitmap，简称BMP）是一种常见的图像文件格式，由微软公司开发，用于存储像素数据。本文将深入探讨如何使用C语言来实现BMP文件的读取功能。了解BMP文件的结构是至关重要的。BMP文件头包含两个部分：文件头（BITMAPFILEHEADER）和信息头（BITMAPINFOHEADER）。文件头定义了文件的类型、大小和图像数据的偏移位置；信息头则包含了图像的宽度、高度、颜色深度等信息。在C语言中，我们通常会定义结构体来表示这些头部信息。以下是一个简单的BMP文件头结构体定义： ```c typedef struct { char bfType[2]; // 文件类型标识，通常为'BM' uint32_t bfSize; // 文件大小，字节 uint16_t bfReserved1; // 保留，通常为0 uint16_t bfReserved2; // 保留，通常为0 uint32_t bfOffBits; // 数据区相对于文件起始位置的偏移量 } BITMAPFILEHEADER; typedef struct { uint32_t biSize; // 信息头大小，字节 int32_t biWidth; // 图像宽度，像素 int32_t biHeight; // 图像高度，像素 uint16_t biPlanes; // 计划数，通常为1 uint16_t biBitCount; // 每像素位数，8/24/32 uint32_t biCompression; // 压缩方式，通常为0表示无压缩 uint32_t biSizeImage; // 图像数据大小，字节 int32_t biXPelsPerMeter; // 水平分辨率，像素/米 int32_t biYPelsPerMeter; // 垂直分辨率，像素/米 uint32_t biClrUsed; // 实际使用的颜色表项数 uint32_t biClrImportant; // 重要的颜色表项数，通常为0 } BITMAPINFOHEADER; ``` 有了这些结构体，我们就可以开始读取BMP文件了。我们需要打开文件并读取文件头，然后读取信息头。接下来，根据位深度（biBitCount），我们可以计算出每个像素占用的字节数。对于24位BMP，每个像素由红、绿、蓝三个分量组成，每个分量占8位，所以每个像素占用3个字节。对于8位BMP，每个像素只有一个字节，代表索引到颜色表的颜色。读取图像数据时，由于BMP文件是以行优先的方式存储的，而且每一行的数据长度必须是4字节的倍数，因此可能需要填充字节。我们需要先读取一行数据，然后对齐到4字节边界，再处理下一行。以下是一个简化的C语言函数，用于读取24位BMP文件： ```c #include <stdio.h> #include <stdlib.h> // 假设已定义BITMAPFILEHEADER和BITMAPINFOHEADER void readBMP(char* filename) { FILE* file = fopen(filename, "rb"); if (file == NULL) { printf("无法打开文件\n"); return; } BITMAPFILEHEADER fileHeader; BITMAPINFOHEADER infoHeader; fread(&fileHeader, sizeof(BITMAPFILEHEADER), 1, file); fread(&infoHeader, sizeof(BITMAPINFOHEADER), 1, file); // 检查是否为BMP文件 if (fileHeader.bfType != 0x4D42) { printf("这不是一个有效的BMP文件\n"); fclose(file); return; } int rowPadding = (infoHeader.biWidth * 3) % 4; if (rowPadding > 0) { rowPadding = 4 - rowPadding; } uint8_t* imageData = (uint8_t*)malloc(infoHeader.biHeight * (infoHeader.biWidth * 3 + rowPadding)); if (imageData == NULL) { printf("内存分配失败\n"); fclose(file); return; } for (int i = infoHeader.biHeight - 1; i >= 0; i--) { fread(imageData + i * (infoHeader.biWidth * 3 + rowPadding), 3 * infoHeader.biWidth, 1, file); // 这里可以处理读取到的像素数据 } free(imageData); fclose(file); } ``` 在这个例子中，我们首先打开文件并检查是否为BMP文件，然后读取图像数据。注意，由于BMP文件的像素数据是从底部向上存储的，所以我们需要从文件的末尾开始读取。读取到的数据可以直接处理，如显示在屏幕上或进行其他图像处理操作。在实际应用中，你可能还需要考虑颜色空间转换、图像缩放、滤波等功能。C语言虽然相对底层，但提供了足够的灵活性来处理这些复杂的任务。通过理解BMP文件格式，我们可以编写自己的图像处理库，满足特定需求，而无需依赖第三方库。实现C语言读取BMP文件的关键在于理解BMP文件的结构，定义相应的结构体来存储文件头信息，并根据位深度正确地读取和处理图像数据。这个过程涉及到文件I/O、内存管理和基本的图像处理概念。通过实践和学习，你可以掌握这项技能，为更高级的图像处理任务打下坚实的基础。

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//ReadBitMap // #include <string.h> #include <math.h> #include <stdio.h> #include <stdlib.h> #include <malloc.h> #define WIDTHBYTES(bits) (((bits)+31)/32*4) typedef unsigned char BYTE; typedef unsigned short WORD; typedef unsigned long DWORD; typedef long LONG; //位图文件头信息结构定义 //其中不包含文件类型信息（由于结构体的内存结构决定，要是加了的话将不能正确读取文件信息） typedef struct tagBITMAPFILEHEADER { DWORD bfSize; //文件大小 WORD bfReserved1; //保留字，不考虑 WORD bfReserved2; //保留字，同上 DWORD bfOffBits; //实际位图数据的偏移字节数，即前三个部分长度之和 } BITMAPFILEHEADER; //信息头BITMAPINFOHEADER，也是一个结构，其定义如下： typedef struct tagBITMAPINFOHEADER{ //public: DWORD biSize; //指定此结构体的长度，为40 LONG biWidth; //位图宽 LONG biHeight; //位图高 WORD biPlanes; //平面数，为1 WORD biBitCount; //采用颜色位数，可以是1，2，4，8，16，24，新的可以是32 DWORD biCompression; //压缩方式，可以是0，1，2，其中0表示不压缩 DWORD biSizeImage; //实际位图数据占用的字节数 LONG biXPelsPerMeter; //X方向分辨率 LONG biYPelsPerMeter; //Y方向分辨率 DWORD biClrUsed; //使用的颜色数，如果为0，则表示默认值(2^颜色位数) DWORD biClrImportant; //重要颜色数，如果为0，则表示所有颜色都是重要的 } BITMAPINFOHEADER; //调色板Palette，当然，这里是对那些需要调色板的位图文件而言的。24位和32位是不需要调色板的。 //（似乎是调色板结构体个数等于使用的颜色数。） typedef struct tagRGBQUAD { //public: BYTE rgbBlue; //该颜色的蓝色分量 BYTE rgbGreen; //该颜色的绿色分量 BYTE rgbRed; //该颜色的红色分量 BYTE rgbReserved; //保留值 } RGBQUAD; void showBmpHead(BITMAPFILEHEADER* pBmpHead) { printf("位图文件头:\n"); printf("文件大小:%d\n",pBmpHead->bfSize); printf("保留字:%d\n",pBmpHead->bfReserved1); printf("保留字:%d\n",pBmpHead->bfReserved2); printf("实际位图数据的偏移字节数:%d\n",pBmpHead->bfOffBits); } void showBmpInforHead(tagBITMAPINFOHEADER* pBmpInforHead) { printf("位图信息头:\n"); printf("结构体的长度:%d\n",pBmpInforHead->biSize); printf("位图宽:%d\n",pBmpInforHead->biWidth); printf("位图高:%d\n",pBmpInforHead->biHeight); printf("biPlanes平面数:%d\n",pBmpInforHead->biPlanes); printf("biBitCount采用颜色位数:%d\n",pBmpInforHead->biBitCount); printf("压缩方式:%d\n",pBmpInforHead->biCompression); printf("biSizeImage实际位图数据占用的字节数:%d\n",pBmpInforHead->biSizeImage); printf("X方向分辨率:%d\n",pBmpInforHead->biXPelsPerMeter); printf("Y方向分辨率:%d\n",pBmpInforHead->biYPelsPerMeter); printf("使用的颜色数:%d\n",pBmpInforHead->biClrUsed); printf("重要颜色数:%d\n",pBmpInforHead->biClrImportant); } void showRgbQuan(tagRGBQUAD* pRGB) { printf("(%-3d,%-3d,%-3d) ",pRGB->rgbRed,pRGB->rgbGreen,pRGB->rgbBlue); } int main() { BITMAPFILEHEADER bitHead; BITMAPINFOHEADER bitInfoHead; FILE* pfile; char strFile[50]; printf("please input the .bmp file name:\n"); scanf("%s",strFile); pfile = fopen(strFile,"rb");//打开文件 if(pfile!=NULL) { printf("file bkwood.bmp open success.\n"); //读取位图文件头信息 WORD fileType; fread(&fileType,1,sizeof(WORD),pfile); if(fileType != 0x4d42) { printf("file is not .bmp file!"); return 0; } //fseek(pfile,2,SEEK_CUR); // "BM" fread(&bitHead,1,sizeof(tagBITMAPFILEHEADER),pfile); showBmpHead(&bitHead); printf("\n\n"); //读取位图信息头信息 fread(&bitInfoHead,1,sizeof(BITMAPINFOHEADER),pfile); showBmpInforHead(&bitInfoHead); printf("\n"); } else { printf("file open fail!\n"); return 0; } tagRGBQUAD *pRgb ; if(bitInfoHead.biBitCount < 24)//有调色板 { //读取调色盘结信息 long nPlantNum = long(pow(2,double(bitInfoHead.biBitCount))); // Mix color Plant Number; pRgb=(tagRGBQUAD *)malloc(nPlantNum*sizeof(tagRGBQUAD)); memset(pRgb,0,nPlantNum*sizeof(tagRGBQUAD)); int num = fread(pRgb,4,nPlantNum,pfile); printf("Color Plate Number: %d\n",nPlantNum); printf("颜色板信息:\n"); for (int i =0; i<nPlantNum;i++) { if (i%5==0) { printf("\n"); } showRgbQuan(&pRgb[i]); } printf("\n"); } int width = bitInfoHead.biWidth; int height = bitInfoHead.biHeight; //分配内存空间把源图存入内存 int l_width = WIDTHBYTES(width* bitInfoHead.biBitCount);//计算位图的实际宽度并确保它为32的倍数 BYTE *pColorData=(BYTE *)malloc(height*l_width); memset(pColorData,0,height*l_width); long nData = height*l_width; //把位图数据信息读到数组里 fread(pColorData,1,nData,pfile); //将位图数据转化为RGB数据 tagRGBQUAD* dataOfBmp; dataOfBmp = (tagRGBQUAD *)malloc(width*height*sizeof(tagRGBQUAD));//用于保存各像素对应的RGB数据 memset(dataOfBmp,0,width*height*sizeof(tagRGBQUAD)); if(bitInfoHead.biBitCount<24)//有调色板，即位图为非真彩色 { int k; int index = 0; if (bitInfoHead.biBitCount == 1) { for(int i=0;i<height;i++) for(int j=0;j<width;j++) { BYTE mixIndex= 0; k = i*l_width + j/8;//k:取得该像素颜色数据在实际数据数组中的序号 //j:提取当前像素的颜色的具体值 mixIndex = pColorData[k]; switch(j%8) { case 0: mixIndex = mixIndex<<7; mixIndex = mixIndex>>7; break; case 1: mixIndex = mixIndex<<6; mixIndex = mixIndex>>7; break; case 2: mixIndex = mixIndex<<5; mixIndex = mixIndex>>7; break; case 3: mixIndex = mixIndex<<4; mixIndex = mixIndex>>7; break; case 4: mixIndex = mixIndex<<3; mixIndex = mixIndex>>7; break; case 5: mixIndex = mixIndex<<2; mixIndex = mixIndex>>7; break; case 6: mixIndex = mixIndex<<1; mixIndex = mixIndex>>7; break; case 7: mixIndex = mixIndex>>7; break; } //将像素数据保存到数组中对应的位置 dataOfBmp[index].rgbRed = pRgb[mixIndex].rgbRed; dataOfBmp[index].rgbGreen = pRgb[mixIndex].rgbGreen; dataOfBmp[index].rgbBlue = pRgb[mixIndex].rgbBlue; dataOfBmp[index].rgbReserved = pRgb[mixIndex].rgbReserved; index++; } } if(bitInfoHead.biBitCount==2) { for(int i=0;i<height;i++) for(int j=0;j<width;j++) { BYTE mixIndex= 0; k = i*l_width + j/4;//k:取得该像素颜色数据在实际数据数组中的序号 //j:提取当前像素的颜色的具体值 mixIndex = pColorData[k]; switch(j%4) { case 0: mixIndex = mixIndex<<6; mixIndex = mixIndex>>6; break; case 1: mixIndex = mixIndex<<4; mixIndex = mixIndex>>6; break; case 2: mixIndex = mixIndex<<2; mixIndex = mixIndex>>6; break; case 3: mixIndex = mixIndex>>6; break; } //将像素数据保存到数组中对应的位置 dataOfBmp[index].rgbRed = pRgb[mixIndex].rgbRed; dataOfBmp[index].rgbGreen = pRgb[mixIndex].rgbGreen; dataOfBmp[index].rgbBlue = pRgb[mixIndex].rgbBlue; dataOfBmp[index].rgbReserved = pRgb[mixIndex].rgbReserved; index++; } } if(bitInfoHead.biBitCount == 4) {