数据压缩实验报告2-bmp转yuv

来源：互联网发布：linux ntp 同步命令编辑：程序博客网时间：2024/05/16 05:15

（1）bmp文件格式
BMP（Bitmap)是Windows操作系统中的标准图像文件格式，可分为设备相关位图（DDB）和设备无关位图（DIB），使用十分广泛。它采用位映射存贮格式，除了图像深度可选外，绝大多数无压缩，因此所占空间很大。BMP文件的图像深度可选1bit，4bit，8bit，16bit及24bit。BMP文件存贮数据时，图像的扫描方式是按从左到右、从上到下的顺序，故rgb数值是倒叙的。
典型的BMP图像由四部分组成

其中位图头文件主要包括

  typedef struct tagBITMAPFILEHEADER {        WORD  bfType;/* 说明文件的类型  */        DWORD  bfSize;/* 说明文件的大小，用字节为单位,需注意此处字节序问题*/                                                                WORD  bfReserved1;  /* 保留，设置为0 */        WORD  bfReserved2;   /* 保留，设置为0 */        DWORD  bfOffBits; /*说明从文件头开始到实际图像数据之间的字节数偏移量*/                                                        }   BITMAPFILEHEADER;

位图信息头主要包括

   typedef struct tagBITMAPINFOHEADER {       DWORD  biSize;       /* 说明结构体所需字节数 */      LONG  biWidth;   /* 以像素为单位说明图像的宽度 */      LONG  biHeight;  /* 以像素为单位说明图像的高速 */      WORD  biPlanes;   /* 说明位面数，必须为1 */      WORD  biBitCount;  /* 说明位数/像素，1、2、4、8、24 */      DWORD  biCompression;  /* 说明图像是否压缩及压缩类型               BI_RGB，BI_RLE8，BI_RLE4，BI_BITFIELDS */      DWORD  biSizeImage;    /*  以字节为单位说明图像大小 ，必须是4的整数倍*/      LONG  biXPelsPerMeter;    /*  目标设备的水平分辨率，像素/米 */      LONG  biYPelsPerMeter;    /*目标设备的垂直分辨率，像素/米 */      DWORD  biClrUsed;    /* 说明图像实际用到的颜色数，如果为0，则颜色数为2的biBitCount次方*/                                                           DWORD  biClrImportant;  /*说明对图像显示有重要影响的颜色                                            索引的数目，如果是0，表示都重要。*/}  BITMAPINFOHEADER;

调色板为一个数组，数组的长度与主要包括biClrUsed和biBitCount有关，代表图像实际的颜色种类，真彩色（24bit）没有调色板，它主要包括

typedef struct tagRGBQUAD {        BYTE    rgbBlue;           /*指定蓝色分量*/       BYTE    rgbGreen;        /*指定绿色分量*/       BYTE    rgbRed;            /*指定红色分量*/       BYTE    rgbReserved;   /*保留，指定为0*/}  RGBQUAD;

以24bit为例，以二进制方式打开文件为
这里写图片描述
它采用大尾字节序，故42 4d 实际为4d 42表示文件类型为bmp，42之后14字节为文件头；28之后40字节为文件信息头；真彩色无调色板，文件信息头结束之后为实际数据。
（2）转换步骤
1.读取rgb数据。在bmp文件中不同像素位数的文件rgb的存贮方式不一样，在24bit，32bit中无调色板，直接读取rgb数据；8bit中每一个字节表示一组rgb值，数值为调色板的索引值，需根据索引值转化为实际的rgb值；1bit时一个字节存贮8组rgb值，2bit一个字节4组，4bit一个字节2组，转化为rgb值方法与8bit相同。
2.调用rgb2yuv函数，转化为yuv数据。
3.将yuv数据写到文件中，生成yuv文件。
（3）关键代码分析
//32bit

for(i=0;i<info_h.biHeight*info_h.biWidth*info_h.biBitCount/8;i +=4) //最高一位为alpha通道值，没有用到        {            *rgbDataOut = data[i];            *(rgbDataOut+1) = data[i+1];            *(rgbDataOut+2) = data[i+2];            rgbDataOut +=3;        }

//24bit

memcpy(rgbDataOut,data,info_h.biHeight*info_h.biWidth*3);//直接定位到实际数据，拷贝

//1-8bit

RGBQUAD *pRGB = (RGBQUAD *)malloc(sizeof(RGBQUAD)*(int)pow(2.0,info_h.biBitCount));//分配调色板空间        if(!(MakePalette(pFile,file_h,info_h,pRGB))) //读取出调色板，如果没有调色板返回false        {            printf("No palette\n");        }        int index,mask;        for(i=0;i<info_h.biHeight*info_h.biWidth*info_h.biBitCount/8;i++)        {            //printf("%4d%",data[i]);            int shiftCnt=1;            switch(info_h.biBitCount)            {            case 1:                mask=0x80; //1000 00000                break;            case 2:                mask=0xc0; //1100 0000                break;            case 4:                mask=0xf0; //1111 0000                break;            default:                mask=0xff; //1111 1111                break;            }            while(mask)            {                unsigned char index=(mask==0xff?data[i]:((data[i] & mask)>>(8-shiftCnt*info_h.biBitCount))); //与操作得到对应位数的值，再通过移位转到低位                *(rgbDataOut)=pRGB[index].rgbBlue;                *(rgbDataOut+1)=pRGB[index].rgbGreen;                *(rgbDataOut+2)=pRGB[index].rgbRed;                shiftCnt++;                rgbDataOut+=3;                if(info_h.biBitCount== 8)//8bit不需要再次移位，将mask置为0退出while循环                    mask=0;                else mask>>=info_h.biBitCount;            }        }        if(pRGB) free(pRGB);

//读调色板

bool MakePalette(FILE * pFile,BITMAPFILEHEADER &file_h,BITMAPINFOHEADER & info_h,RGBQUAD *pRGB_out){    if ((file_h.bfOffBits - sizeof(BITMAPFILEHEADER) - info_h.biSize) == sizeof(RGBQUAD)*pow(2.0,info_h.biBitCount))//如果文件头和文件信息头的长度加上调色板的长度等于文件开始到实际数据的偏移量，说明有调色板存在    {        fseek(pFile,sizeof(BITMAPFILEHEADER)+info_h.biSize,0);//文件指针定位到调色板位置        fread(pRGB_out,sizeof(RGBQUAD),(unsigned int)pow(2.0,info_h.biBitCount),pFile);        return true;    }else        return false;}

（4）实验结果
这里写图片描述
bmp源文件

yuv文件
（5）结论
一个自包含的文件在文件内容中就已经给出了对它进行操作所需的信息，在运用中要根据文件格式去把需要的信息解析出来，再进行相关处理。
（6）完整代码
//readrgb.cpp

void Readrgb(FILE* pFile,BITMAPFILEHEADER & file_h,BITMAPINFOHEADER & info_h,unsigned char * rgbDataOut){    unsigned char* data=(unsigned char*)malloc(info_h.biHeight*info_h.biWidth*info_h.biBitCount/8);    fseek(pFile,file_h.bfOffBits,0);    fread(data,1,info_h.biHeight*info_h.biWidth*info_h.biBitCount/8,pFile);    int i;    switch(info_h.biBitCount)    {    case 32://最高位为alpha通道，不用保存        for(i=0;i<info_h.biHeight*info_h.biWidth*info_h.biBitCount/8;i +=4)        {            *rgbDataOut = data[i];            *(rgbDataOut+1) = data[i+1];            *(rgbDataOut+2) = data[i+2];            rgbDataOut +=3;        }        break;    case 24://24bit        memcpy(rgbDataOut,data,info_h.biHeight*info_h.biWidth*3);        break;    case 16://16bit 555        if(info_h.biCompression == BI_RGB)        {            for (i = 0;i < info_h.biHeight*info_h.biWidth*info_h.biBitCount/8;i +=2)            {                *rgbDataOut = (data[i]&0x1F)<<3;                *(rgbDataOut + 1) = ((data[i]&0xE0)>>2) + ((data[i+1]&0x03)<<6);                *(rgbDataOut + 2) = (data[i+1]&0x7C)<<1;                rgbDataOut +=3;            }        }        break;    default://1-8bit        RGBQUAD *pRGB = (RGBQUAD *)malloc(sizeof(RGBQUAD)*(int)pow(2.0,info_h.biBitCount));        if(!(MakePalette(pFile,file_h,info_h,pRGB)))        {            printf("No palette\n");        }        int index,mask;        for(i=0;i<info_h.biHeight*info_h.biWidth*info_h.biBitCount/8;i++)        {            //printf("%4d%",data[i]);            int shiftCnt=1;            switch(info_h.biBitCount)            {            case 1:                mask=0x80; //1000 00000                break;            case 2:                mask=0xc0; //1100 0000                break;            case 4:                mask=0xf0; //1111 0000                break;            default:                mask=0xff; //1111 1111                break;            }            while(mask)            {                unsigned char index=(mask==0xff?data[i]:((data[i] & mask)>>(8-shiftCnt*info_h.biBitCount)));                *(rgbDataOut)=pRGB[index].rgbBlue;                *(rgbDataOut+1)=pRGB[index].rgbGreen;                *(rgbDataOut+2)=pRGB[index].rgbRed;                shiftCnt++;                rgbDataOut+=3;                if(info_h.biBitCount== 8)                     mask=0;                else mask>>=info_h.biBitCount;            }        }        if(pRGB) free(pRGB);        break;    }    if(data) free(data);}

0 0