【寒江雪】BMP位图文件格式分析

BMP位图文件格式分析

今天实验课主要要做BMP格式的文件解析。参照着学姐（长）的代码，将BMP文件按二进制格
式读到内存中。
所用的图片是一张25*25的全白色图片,由于背景图也为白色，就不上图了
首先对位图做一个解释

BMP文件格式

BMP文件格式由文件头，位图信息段，调色板信息（如果有的话），位图数据RGB像素或索引数据组成
由此，可以知道位图文件的代码可以这么表示：

typedef struct tagBITMAP_FILE {    BITMAPFILEHEADER bitmapheader;    BITMAPINFOHEADER bitmapinfoheader;    PALETTEENTRY palette[256];    UCHAR *buffer;   //UCHAR 大小1字节(同BYTE), 在VC6下} BITMAP_FILE;

BMP文件头：BITMAPFILEHEADER bitmapheader

typedef struct tagBITMAPFILEHEADER {    WORD    bfType;     DWORD   bfSize;     WORD    bfReserved1;     WORD    bfReserved2;     DWORD   bfOffBits; } BITMAPFILEHEADER;

• bfType：表明文件类型，位图文件设置为”BM”，占用一个字的存储空间
• bfSize：表明文件大小，占用两个字的存储空间
• bfReserved1：保留字，占用一个字的存储空间
• bfReserved2：保留字，占用一个字的存储空间
• bfOffBits：从文件头位置到图像数据位置的偏移量。占用两个字的存储空间
  

文件头的大小总共7个字，共14字节

以下是我那张25*25纯白色的图的详细信息以及通过程序解析得到的数据

• 其中42 4d是文件类型，查阅ASCII表可得到BM
  
• 00 00 07 a2表明文件大小为1954字节
  
• 00 00 00 00是两个保留字
  
• 00 00 00 36是偏移量，大小为54字节（我数了一下，文件头开始偏移54字节，刚好到第一个ff的位置)
  

位图信息段

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;

• biSize：说明BITMAPINFOHEADER所需要的字节数。占用2个字
• biWidth：说明图像的宽度。占用2个字
• biHeight：说明图像的高度。占用2个字
• biPlanes：表示BMP图像的平面属性。由于显示器只有一个平面，顾恒等于1。占用1个字
• biBitCount：说明比特数，其值位1/4/8/16/24或32。占用1个字
• biCompression：说明图像数据压缩的类型。占用2个字
  
  • BI_RGB：没有压缩
  • BI_RLE8：每个象素8比特的RLE压缩编码，压缩格式由2字节组成（重复像素和颜色索引）
  • BI_RLE4：每个象素4比特的RLE压缩编码，压缩格式由2字节组成
  • BI_BITFIELDS：每个象素的比特由指定的掩码决定。
  • BI_JPEG：JPEG格式
• biSizeImage：说明图像的大小，以字节为单位。当用BI_RGB格式时，可设置为0。占用2个字
• biXPelsPerMeter：说明水平分辨率，用像素/米表示。占用2个字
• biYPelsPerMeter：说明竖直分辨率，用像素/米表示。占用2个字
• biClrUsed：说明位图实际使用的彩色表中的颜色索引数（设为0的话，则说明使用所有调色板项）。占用2个字
• biClrImportant：说明对图象显示有重要影响的颜色索引的数目，如果是0，表示都重要。占用2个字

总共使用20个字，共40字节。

到目前为止，文件头和位图信息总共使用了14+40=54字节。因此文件首部到图像数据位置总共偏移了54字节

以下是我那张白色25*25的图片的位图信息

• biSize：00 00 00 28，大小为40，表明位图信息字段占了40字节
• biWidth：00 00 00 19，大小为25，表明位图宽度为25像素
• biHeight：00 00 00 19，大小为25，表明位图高度为25像素
• biPlanes：00 01，大小为1，表明这张图只有一个平面
• biBitCount：00 18，大小为24，这是24位位图
• biCompression：00 00 00 00，表示没有压缩
• biSizeImage：00 00 07 6c，1900字节，表示图像的大小信息，计算方法是25*25*3+25
        每一个像素的颜色信息占3个字节，为了对齐在末尾补了0，多了25字节。
• biXPlsPerMeter：00 00 00 00
• biYPlsPerMeter：00 00 00 00
• biClrUsed：00 00 00 00；为0表明没有使用调色板
• biClrImportant：00 00 00 00；表明都很重要

图像信息段

接下里要展示最精彩的部分了，那就是位图的颜色信息字段。（虽然我用的25*25的白色位图都是白色，但是不会影响分析质量)
这张图便显示了这张位图的所有颜色信息

直接从这里分析确实不好看，我把它们复制出来就好看多了。

图片太多，就不一一列举了。
从中我们可以发现，25个 ff ff ff，表示白色。最后添一个0是为了对齐，凑成4的倍数
如果把biWidth设置为4的倍数就不会出现这种问题，不信你看,这是32*25的白色图片

为什么需要对齐

  这是由于Windows在进行行扫描的时候最小单位为4个字节
所以当图片宽X每个像素的字节数MOD4！=0时，以0填充。

这张图有没有调色板

  显然没有，因为我们这张BMP是24位真彩色的BMP，所谓真彩色图（true color），就是它的颜色数高达256×256×256种，也就是说包含我们上述提到的R、G、B颜色表示方法中所有的颜色。真彩色图并不是说一幅图包含了所有的颜色，而是说它具有显示所有颜色的能力，即最多可以包含所有的颜色。表示真彩色图时，每个象素直接用R、G、B三个分量字节表示，而不采用调色板技术。原因很明显：如果用调色板，表示一个象素也要用24位，这是因为每种颜色的索引要用24位（因为总共有256×256×256种颜色，即调色板有256×256×256行），和直接用R，G，B三个分量表示用的字节数一样，不但没有任何便宜，还要加上一个256×256×256×3个字节的大调色板。所以真彩色图直接用R、G、B三个分量表示，它又叫做24位色图。

代码

#include<iostream>#include<string>#include<cstring>#include<fstream>using namespace std;unsigned char binaryData[256*1024];int main() {    string str;    ifstream fin("***\\white.bmp", ios::binary|ios::app);//自己弄自己的文件吧    int length;    int length_sum = 0;    while (getline(fin, str)) {        length = str.length();        memcpy(binaryData+length_sum, str.c_str(), length);        length_sum += length;    }    int count = 0;    for (int i = 0; i < length_sum; i++,count++) {        if (count > 0 && count % 16 == 0)            cout << endl;        cout << hex << (int)(binaryData[i]) << " ";    }    fin.close();    return 0;}

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Date：2016-11-23