bmp2yuv

来源：互联网发布：宁夏干部网络培训登录编辑：程序博客网时间：2024/06/07 03:20

实验原理：

1．BMP文件的组成结构

BMP（全称 Bitmap）是Windows操作系统中的标准图像文件格式，可以分成两类：设备相关位图（DDB）和设备无关位图（DIB），使用非常广。它采用位映射存储格式，除了图像深度可选以外，在绝大多数应用中不采用其他任何压缩，因此BMP文件所占用的空间很大。BMP文件的图像深度可选 1bit、4bit、 8bit、16bit及24bit，指存储每个像素所用的位数。BMP文件存储数据时，图像的扫描方式是按从左到右、从下到上的顺序。由于BMP文件格式是 Windows环境中交换与图有关的数据的一种标准，因此在Windows环境中运行的图形软件都支持BMP图像格式。

典型的BMP图像文件由四部分组成：

（1）位图头文件数据结构，它包含 BMP图像文件的类型、显示内容等信息；

（2）位图信息数据结构，它包含有 BMP图像的宽、高、压缩方法，以及定义颜色等信息；

（3）调色板，这个部分是可选的，有些位图需要调色板，有些位图，比如真彩色图（24位的 BMP）就不需要调色板;

（4）位图数据，这部分的内容根据 BMP位图使用的位数不同而不同，在 24位图中直接使用 RGB，而其他的小于 24位的使用调色板中颜色索引值。

实验流程：

1. 程序初始化

2. 读取bmp文件，抽取或生成rgb写入缓冲区

3. 调用rgb2yuv函数实现rgb2yuv数据的转换

4. 写入yuv文件

5. 关闭文件，释放缓冲区

实验代码：

Main.cpp

#include <stdio.h>

#include <Windows.h>

#include <malloc.h>

#include <memory.h>

#include "rgb2yuv.h"

#include "readrgb.h"

#define u_int8_t unsigned __int8

#define u_int unsigned __int32

#define u_int32_t unsigned __int32

BITMAPFILEHEADER File_header;

BITMAPINFOHEADER Info_header;

void main(int argc, char *argv[])

{

FILE*bmpFile = NULL;

FILE*yuvFile = NULL;

FILE*out2huff = NULL;

char*bmpFileName = NULL;

char*yuvFileName = NULL;

//u_intFrames = 40;

char*diffFileName = NULL;

BYTE*rgbData=NULL;

BYTE*y_buf=NULL,

*u_buf=NULL,*v_buf=NULL;

intQbits;

bmpFileName= argv[1];

yuvFileName= argv[2];

//Frames= atoi(argv[3]);

diffFileName= argv[3];

Qbits= atoi(argv[4]);

bmpFile= fopen(bmpFileName, "rb+");

if(bmpFile == NULL)

{

printf("can'tfind the bmp file\n");

}

else{

printf("THEinput bmp file is %s\n", bmpFileName);

}

yuvFile= fopen(yuvFileName, "wb+");

if(yuvFile == NULL)

{

printf("worryoutput file path\n");

}

else

{

printf("theoutput yuv file is %s\n", yuvFileName);

}

// read file & info header

if(fread(&File_header, sizeof(BITMAPFILEHEADER), 1, bmpFile) != 1)

{

printf("readfile header error!\n");

exit(0);

}

if(File_header.bfType != 0x4D42)

{

printf("Notbmp file!\n");

exit(0);

}

else

{

printf("thisis a %c%c\n", 0x42,0x4d);//存在问题

}

if(fread(&Info_header,sizeof(BITMAPINFOHEADER),1,bmpFile)!=1)

{

printf("readinfo header error!");

exit(0);

}

//endread header

rgbData= (unsigned char *)malloc(Info_header.biWidth*Info_header.biHeight * 3);

memset(rgbData,0, Info_header.biWidth*Info_header.biHeight * 3);

y_buf= (unsigned char *)malloc(Info_header.biWidth*Info_header.biHeight );

u_buf= (unsigned char *)malloc(Info_header.biWidth*Info_header.biHeight / 4);

v_buf= (unsigned char *)malloc(Info_header.biWidth*Info_header.biHeight / 4);

printf("Thisis a %d bits image!\n", Info_header.biBitCount);

printf("\nbmpsize: \t%d X %d\n\n", Info_header.biWidth, Info_header.biHeight);

ReadRGB(bmpFile,File_header, Info_header, rgbData);

RGB2YUV(Info_header.biWidth,Info_header.biHeight, rgbData, y_buf, u_buf, v_buf, 0);

对y灰度值进行DPCM处理

int* qn = NULL;

unsignedchar * q = NULL;

unsignedchar * rebuild = NULL;

qn= (int *)malloc(Info_header.biWidth*Info_header.biHeight*sizeof(int));

q= (unsigned char *)malloc(Info_header.biWidth*Info_header.biHeight);

rebuild= (unsigned char *)malloc(Info_header.biWidth*Info_header.biHeight);

intscale = 512 / (1 << Qbits);

for(int i = 0; i < Info_header.biHeight; i++)

{

for(int j = 0; j < Info_header.biWidth; j++)

{

if(j == 0) //第一列灰度值为128

{

qn[i*Info_header.biWidth+ j] = y_buf[i*Info_header.biWidth + j] - 128; //负反馈

}

else{

qn[i*Info_header.biWidth+ j] = y_buf[i*Info_header.biWidth + j] - rebuild[i*Info_header.biWidth + j -1];

}

qn[i*Info_header.biWidth+ j] = qn[i*Info_header.biWidth + j] / scale;//简单量化

if(j == 0){

rebuild[i*Info_header.biWidth+ j] = qn[i*Info_header.biWidth + j] * scale + 128; //重建过程

}

else

{

rebuild[i*Info_header.biWidth+ j] = qn[i*Info_header.biWidth + j] * scale + rebuild[i*Info_header.biWidth +j - 1];

}

q[i*Info_header.biWidth+ j] = qn[i*Info_header.biWidth + j] +128;

}

//memset(u_buf,128, Info_header.biWidth*Info_header.biHeight);

// memset(v_buf, 128,Info_header.biWidth*Info_header.biHeight);

fwrite(rebuild,1, Info_header.biWidth*Info_header.biHeight, yuvFile);

//fwrite(u_buf,1, Info_header.biWidth*Info_header.biHeight / 4, yuvFile);

//fwrite(v_buf,1, Info_header.biWidth*Info_header.biHeight / 4, yuvFile);

out2huff= fopen(diffFileName, "wb");

fwrite(q,1, Info_header.biWidth*Info_header.biHeight, out2huff);

if(rgbData) free(rgbData);

if(qn) free(qn);

if(q) free(q);

if(rebuild) free(rebuild);

if(y_buf) free(y_buf);

if(u_buf) free(u_buf);

if(v_buf) free(v_buf);

fclose(out2huff);

fclose(bmpFile);

fclose(yuvFile);

}

bmp2yuv.cpp

#include<stdio.h>

#include<math.h>

#include"BMPtoYUV.h"

#include<Windows.h>

static float RGBYUV02990[256],RGBYUV05870[256], RGBYUV01140[256];

static float RGBYUV01684[256],RGBYUV03316[256];

static float RGBYUV04187[256],RGBYUV00813[256];

bool MakePalette(FILE * pFile,BITMAPFILEHEADER &file_h, BITMAPINFOHEADER & info_h, RGBQUAD*pRGB_out)

{

/*若图像开始位置与INFOHEADER结束处位置，还有pow(2,info_h.biBitCount）个

结构体RGBQUAQ的空间（颜色数为2的biBitCount次方，调色板为数组），

则说明该bmp图像有调色板。*/

if ((file_h.bfOffBits - sizeof(BITMAPFILEHEADER) - info_h.biSize) ==sizeof(RGBQUAD)*pow(2, info_h.biBitCount))

{

fseek(pFile, sizeof(BITMAPFILEHEADER) + info_h.biSize, 0);

fread(pRGB_out, sizeof(RGBQUAD), (unsigned int)pow(2,info_h.biBitCount), pFile);

return true;

}

else

return false;

}

void ReadRGB(unsigned char * rgbbuf,FILE *bmpfile, BITMAPFILEHEADER &file_h, BITMAPINFOHEADER &info_h)

{

u_int Height = 0, Width = 0;

long Loop = 0;

unsigned char *bmpbuf = NULL;

unsigned char *rgb = NULL;

unsigned char mask = 0;

int deltaw = 0;

rgb = rgbbuf;

if (((info_h.biWidth *info_h.biBitCount / 8) % 4) == 0)

Width = info_h.biWidth*info_h.biBitCount / 8;

else

Width = (info_h.biWidth *info_h.biBitCount + 31) / 32 * 4;

if ((info_h.biHeight % 2) == 0)

Height = info_h.biHeight;

else

Height = info_h.biHeight +1;

deltaw = Width - info_h.biWidth * info_h.biBitCount / 8;

bmpbuf = (unsigned char *)malloc(sizeof(unsignedchar)*Height*Width);

printf("word_width :%d , word_height: %d \n", Width,Height);

RGBQUAD *pRGB = (RGBQUAD *)malloc(sizeof(RGBQUAD) * (unsignedint)pow(2.0, (double)info_h.biBitCount));

if (!MakePalette(bmpfile, file_h, info_h, pRGB))

{

printf("No palette!\n");

}

fread(bmpbuf, 1, Height*Width, bmpfile);

if (info_h.biBitCount == 24)

{

for (Loop = 0; Loop<Height*Width; Loop++)

{

if (deltaw != 0)

{

if (deltaw == 1)

{

if ((Loop + 1) % Width == 0)

continue;

}

else if (deltaw == 2)

{

if ((Loop + 1) % Width == 0|| (Loop + 2) % Width == 0)

continue;

}

else

{

if ((Loop + 1) % Width == 0|| (Loop + 2) % Width == 0 || (Loop + 3) % Width == 0)

continue;

}

*rgb = *(bmpbuf + Loop);

rgb++;

}

else if (info_h.biBitCount == 16)

{

for (Loop = 0; Loop < Height * Width; Loop += 2)

{

*rgb = (bmpbuf[Loop] & 0x1F)<< 3;

*(rgb + 1) = ((bmpbuf[Loop] &0xE0) >> 2) + ((bmpbuf[Loop + 1] & 0x03) << 6);

*(rgb + 2) = (bmpbuf[Loop + 1]& 0x7C) << 1;

rgb += 3;

}

else

{

for (Loop = 0; Loop < Height*Width; Loop++)

{

if (deltaw != 0)

{

if (deltaw == 1)

{

if ((Loop + 1) % Width ==0)

continue;

}

else if (deltaw == 2)

{

if ((Loop + 1) % Width == 0|| (Loop + 2) % Width == 0)

continue;

}

else

{

if ((Loop + 1) % Width == 0|| (Loop + 2) % Width == 0 || (Loop + 3) % Width == 0)

continue;

}

switch (info_h.biBitCount)

{

case 1:

mask = 0x80;

break;

case 2:

mask = 0xC0;

break;

case 4:

mask = 0xF0;

break;

case 8:

mask = 0xFF;

break;

}

int shiftCnt = 1;

while (mask)

{

/*根据从数据中提取出的索引号index，以index为调色板数组下标去查询

数据中每info_h.biBitCount位所代表的颜色。

while 循环的次数：

1bit 图像每字节循环8次

2bit 图像每字节循环4次

4bit 图像每字节循环2次

8bit 图像每字节循环1次。

unsigned char index =

mask == 0xFF ? bmpbuf[Loop]: ((bmpbuf[Loop] & mask) >> (8 - shiftCnt *info_h.biBitCount));

*rgb =pRGB[index].rgbBlue;

*(rgb + 1) =pRGB[index].rgbGreen;

*(rgb + 2) = pRGB[index].rgbRed;

if (info_h.biBitCount == 8)mask = 0;

else mask >>= info_h.biBitCount;

rgb += 3;

shiftCnt++;

}

if (pRGB != NULL) free(pRGB);

if (bmpbuf != NULL)free(bmpbuf);

}

实验结果：

原bmp图

经转换过的bmp图

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