位图文件读写综述

位图文件读写综述
作者：吉林大学胡卓玮

一、位图文件结构

二、位图文件读写操作

三、 CFG_DIB 的使用


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关于位图文件操作的资料很多。为了方便开发人员的工作，写下本文，介绍了位图文件结构，在此基础之上设计了通用类 CFG_DIB ，用于进行位图文件的读写操作。

一、位图文件结构

位图文件由三部分组成：文件头 + 位图信息 + 位图像素数据

1 、位图文件头 。位图文件头主要用于识别位图文件。以下是位图文件头结构的定义：

typedef struct tagBITMAPFILEHEADER { // bmfh

WORD bfType;

DWORD bfSize;

WORD bfReserved1;

WORD bfReserved2;

DWORD bfOffBits;

} BITMAPFILEHEADER;

其中的 bfType 值应该是 “BM” （ 0x4d42 ），标志该文件是位图文件。 bfSize 的值是位图文件的大小。
2 、位图信息 中所记录的值用于分配内存，设置调色板信息，读取像素值等。
以下是位图信息结构的定义：

typedef struct tagBITMAPINFO {

BITMAPINFOHEADER bmiHeader;

RGBQUAD bmiColors[1];

} BITMAPINFO;

可见位图信息也是由两部分组成的：位图信息头 + 颜色表

2.1 位图信息头。 位图信息头包含了单个像素所用字节数以及描述颜色的格式，此外还包括位图的宽度、高度、目标设备的位平面数、图像的压缩格式。以下是位图信息头结构的定义：

typedef struct tagBITMAPINFOHEADER{ // bmih

DWORD biSize;

LONG biWidth;

LONG biHeight;

WORD biPlanes;

WORD biBitCount

DWORD biCompression;

DWORD biSizeImage;

LONG biXPelsPerMeter;

LONG biYPelsPerMeter;

DWORD biClrUsed;

DWORD biClrImportant;

} BITMAPINFOHEADER;

下表是对结构体当中各个成员的说明：

结构成员	说明
biSize	结构 BITMAPINFOHEADER 的字节数，即 sizeof(BITMAPINFOHEADER)*
biWidth	以像素为单位的图像宽度 *
biHeight	以像素为单位的图像长度 *
biplanes	目标设备的位平面数
biBitCount	每个像素的位数 * （ 1 ）
biCompression	图像的压缩格式（这个值几乎总是为 0 ）
biSizeImage	以字节为单位的图像数据的大小（对 BI_RGB 压缩方式而言）
biXPelsPermeter	水平方向上的每米的像素个数
biYpelsPerMeter	垂直方向上的每米的像素个数
biClrused	调色板中实际使用的颜色数（ 2 ）
biClrImportant	显示位图时必须的颜色数（ 3 ）

说明： * 是需要加以注意的部分，因为它们是我们在进行位图操作时经常参考的变量
（ 1 ）对于每个像素的字节数，分别有一下意义：
0 ，用在 JPEG 格式中
1 ，单色图，调色板中含有两种颜色，也就是我们通常说的黑白图片
4 ， 16 色图
8 ， 256 色图，通常说的灰度图
16 ， 64K 图，一般没有调色板，图像数据中每两个字节表示一个像素， 5 个或 6 个位表示一个 RGB 分量
24 ， 16M 真彩色图，一般没有调色板，图像数据中每 3 个字节表示一个像素，每个字节表示一个 RGB 分量
32 ， 4G 真彩色，一般没有调色板，每 4 个字节表示一个像素，相对 24 位真彩图而言，加入了一个透明度，即 RGBA 模式

（ 2 ）这个值通常为 0 ，表示使用 biBitCount 确定的全部颜色，例外是使用的颜色数目小于指定的颜色深度的颜色数目的最大值。

（ 3 ）这个值通常为 0 ，表示所有的颜色都是必需的

2.2 颜色表。 颜色表一般是针对 16 位以下的图像而设置的，对于 16 位和 16 位以上的图像，由于其位图像素数据中直接对对应像素的 RGB(A) 颜色进行描述，因而省却了调色板。而对于 16 位以下的图像，由于其位图像素数据中记录的只是调色板索引值，因而需要根据这个索引到调色板去取得相应的 RGB(A) 颜色。颜色表的作用就是创建调色板。

下图是带调色板和不带调色板的位图的简单示意图

图 1 带调色板和不带调色板位图之间的区别

颜色表是由颜色表项组成的，颜色表项结构的定义如下：

typedef struct tagRGBQUAD { // rgbq

BYTE rgbBlue;

BYTE rgbGreen;

BYTE rgbRed;

BYTE rgbReserved;

} RGBQUAD;

其中需要注意的问题是， RGBQUAD 结构中的颜色顺序是 BGR ，而不是平常的 RGB 。

3 、位图数据。 最后，在位图文件头、位图信息头、位图颜色表之后，便是位图的主体部分：位图数据。根据不同的位图，位图数据所占据的字节数也是不同的，比如，对于 8 位位图，每个字节代表了一个像素，对于 16 位位图，每两个字节代表了一个像素，对于 24 位位图，每三个字节代表了一个像素，对于 32 位位图，每四个字节代表了一个像素。

二、位图文件读写操作

认识了位图文件的结构以后，对特定位图文件进行读写操作就显得简单了。本文附带的源代码中包含了一个能够方便进行位图读写操作的 C++ 类。以下给出该类的使用参考，对于实现代码中的关键部分做出了讲解。

1 、类的声明

class CFG_DIB : public CObject

{

public:

// 默认构造函数

CFG_DIB();

// 构造函数 , 根据图象宽和高 , 以及记录每个象素所需字节数来初始化

CFG_DIB(int width, int height, int nBitCounts);

virtual ~CFG_DIB();

public:

HBITMAP m_hBitmap;

LPBYTE m_lpDIBits; //DIB 位的起始位置

LPBITMAPINFOHEADER m_lpBMPHdr; //BITMAPINFOHEADER 信息

LPVOID m_lpvColorTable; // 颜色表信息

HPALETTE m_hPalette; // 调色板

private:

DWORD m_dwImageSize; // 非 BITMAPINFOHEADER 或 BITMAPFILEHEADER 的位

int m_nColorEntries; // 颜色表项的个数

// 显示参数

public:

CPoint m_Dest; // 目的矩形域的左上角坐标

CSize m_DestSize; // 显示矩形的宽度和高度

CPoint m_Src; // 原矩形左下角坐标

CSize m_SrcSize; // 原矩形宽度和高度

public:

void InitDestroy();// 初始化变量

void ComputePaletteSize(int nBitCounts); // 计算调色板大小

void ComputeImage();// 计算图象大小

// 从 BMP 文件中读入 DIB 信息

BOOL ReadFile(CFile* pFile);

// 从 BMP 文件中读入 DIB 信息 , 与 ReadFile 不同的是使用 CreateSection 创建位图位

BOOL ReadSection(CFile* pFile, CDC* pDC = NULL);

// 将 DIB 写入文件，保存成 BMP 图片格式

BOOL WriteFile(CFile* pFile);

// 创建新的位图文件，根据参数 width,height,nBitCounts 分配内存空间

BOOL NewFile(int width, int height, int nBitCounts);

// 关闭位图文件

BOOL CloseFile();

// 显示位图

BOOL Display(CDC* pDC);

HBITMAP CreateBitmap(CDC* pDC); // 用 DIB 创建 DDB

HBITMAP CreateSection(CDC* pDC = NULL); // 创建位图位数据，即象素数据

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