用C語言進行BMP文件的讀寫

bmp是BitMap(位圖)的簡稱，也是所有windows上圖片顯示的基礎。所有的圖片格式，都必須轉換成bmp才能進行最終的顯示。所以，bmp文件的讀寫，就變得非常重要了。然而，很多人是借助於MFC類,C# 庫函數，OpenCV,OpenGL等庫函數進行bmp文件的讀寫。試想一下，如果你要在諸如DSP、FPGA之類的嵌入式設備上進行bmp文件的讀寫，總不能去安裝一個龐大的MFC,C#類庫吧？其實，我們完全可以拋開這些龐雜繁瑣的類庫和API函數，僅僅利用C語言，編寫幾個函數，就完全可以實現bmp文件的讀寫了。本文的意圖正在於此。

一個完整的bmp位圖文件，可以分為文件信息頭，位圖信息頭和RGB顏色陣列三個部分。文件信息頭主要包含“是否是BMP文件”，文件的大小等信息。而位圖信息頭則主要包含bmp文件的位圖寬度，高度，位平面，通道數等信息。而RGB顏色陣列，裡面才真正包含我們所需要的bmp位圖的像素數據。需要提醒的是，bmp位圖的顏色陣列部分，像素數據的存儲是以左下角為原點。也就是說，當你打開一個bmp圖片並顯示在電腦屏幕上的時，實際在存儲的時候，這個圖片的最左下角的像素是首先被存儲在bmp文件中的。之後，按照從左到右，從下到上的順序,依次進行像素數據的存儲。如果，你存儲的是3通道的位圖數據（也就是我們通常說的彩圖），那麼它是按照B0G0R0B1G1R1B2G2R2...的順序進行存儲的，同時，還要考慮到4字節對齊的問題。OK,了解了這些基本概念，相信，自己編程實現一些bmp文件的讀寫函數並非難事。這裡，我給出C語言的版本，僅供參考，如有錯誤，歡迎指正。

1. chenLeeCV.h  
2. #ifndef CHENLEECV_H   
3. #define CHENLEECV_H   
4.   
5. typedef struct  
6. {  
7.     //unsigned short    bfType;   
8.     unsigned long    bfSize;  
9.     unsigned short    bfReserved1;  
10.     unsigned short    bfReserved2;  
11.     unsigned long    bfOffBits;  
12. } ClBitMapFileHeader;  
13.   
14. typedef struct  
15. {  
16.     unsigned long  biSize;   
17.     long   biWidth;   
18.     long   biHeight;   
19.     unsigned short   biPlanes;   
20.     unsigned short   biBitCount;  
21.     unsigned long  biCompression;   
22.     unsigned long  biSizeImage;   
23.     long   biXPelsPerMeter;   
24.     long   biYPelsPerMeter;   
25.     unsigned long   biClrUsed;   
26.     unsigned long   biClrImportant;   
27. } ClBitMapInfoHeader;  
28.   
29. typedef struct   
30. {  
31.     unsigned char rgbBlue; //該顏色的藍色分量   
32.     unsigned char rgbGreen; //該顏色的綠色分量   
33.     unsigned char rgbRed; //該顏色的紅色分量   
34.     unsigned char rgbReserved; //保留值   
35. } ClRgbQuad;  
36.   
37. typedef struct  
38. {  
39.     int width;  
40.     int height;  
41.     int channels;  
42.     unsigned char* imageData;  
43. }ClImage;  
44.   
45. ClImage* clLoadImage(char* path);  
46. bool clSaveImage(char* path, ClImage* bmpImg);  
47.   
48. #endif   
49.       
50. chenLeeCV.cpp  
51. #include "chenLeeCV.h"   
52. #include <stdio.h>   
53. #include <stdlib.h>   
54.   
55. ClImage* clLoadImage(char* path)  
56. {  
57.     ClImage* bmpImg;  
58.     FILE* pFile;  
59.     unsigned short fileType;  
60.     ClBitMapFileHeader bmpFileHeader;  
61.     ClBitMapInfoHeader bmpInfoHeader;  
62.     int channels = 1;  
63.     int width = 0;  
64.     int height = 0;  
65.     int step = 0;  
66.     int offset = 0;  
67.     unsigned char pixVal;  
68.     ClRgbQuad* quad;  
69.     int i, j, k;  
70.   
71.     bmpImg = (ClImage*)malloc(sizeof(ClImage));  
72.     pFile = fopen(path, "rb");  
73.     if (!pFile)  
74.     {  
75.         free(bmpImg);  
76.         return NULL;  
77.     }  
78.   
79.     fread(&fileType, sizeof(unsigned short), 1, pFile);  
80.     if (fileType == 0x4D42)  
81.     {  
82.         //printf("bmp file! \n");   
83.   
84.         fread(&bmpFileHeader, sizeof(ClBitMapFileHeader), 1, pFile);  
85.         /*printf("\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\n"); 
86.         printf("bmp文件頭信息：\n"); 
87.         printf("文件大小：%d \n", bmpFileHeader.bfSize); 
88.         printf("保留字：%d \n", bmpFileHeader.bfReserved1); 
89.         printf("保留字：%d \n", bmpFileHeader.bfReserved2); 
90.         printf("位圖數據偏移字節數：%d \n", bmpFileHeader.bfOffBits);*/  
91.   
92.         fread(&bmpInfoHeader, sizeof(ClBitMapInfoHeader), 1, pFile);  
93.         /*printf("\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\n"); 
94.         printf("bmp文件信息頭\n"); 
95.         printf("結構體長度：%d \n", bmpInfoHeader.biSize); 
96.         printf("位圖寬度：%d \n", bmpInfoHeader.biWidth); 
97.         printf("位圖高度：%d \n", bmpInfoHeader.biHeight); 
98.         printf("位圖平面數：%d \n", bmpInfoHeader.biPlanes); 
99.         printf("顏色位數：%d \n", bmpInfoHeader.biBitCount); 
100.         printf("壓縮方式：%d \n", bmpInfoHeader.biCompression); 
101.         printf("實際位圖數據占用的字節數：%d \n", bmpInfoHeader.biSizeImage); 
102.         printf("X方向分辨率：%d \n", bmpInfoHeader.biXPelsPerMeter); 
103.         printf("Y方向分辨率：%d \n", bmpInfoHeader.biYPelsPerMeter); 
104.         printf("使用的顏色數：%d \n", bmpInfoHeader.biClrUsed); 
105.         printf("重要顏色數：%d \n", bmpInfoHeader.biClrImportant); 
106.         printf("\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\n");*/  
107.   
108.         if (bmpInfoHeader.biBitCount == 8)  
109.         {  
110.             //printf("該文件有調色板，即該位圖為非真彩色\n\n");   
111.             channels = 1;  
112.             width = bmpInfoHeader.biWidth;  
113.             height = bmpInfoHeader.biHeight;  
114.             offset = (channels*width)%4;  
115.             if (offset != 0)  
116.             {  
117.                 offset = 4 - offset;  
118.             }  
119.             //bmpImg->mat = kzCreateMat(height, width, 1, 0);   
120.             bmpImg->width = width;  
121.             bmpImg->height = height;  
122.             bmpImg->channels = 1;  
123.             bmpImg->imageData = (unsigned char*)malloc(sizeof(unsigned char)*width*height);  
124.             step = channels*width;  
125.   
126.             quad = (ClRgbQuad*)malloc(sizeof(ClRgbQuad)*256);  
127.             fread(quad, sizeof(ClRgbQuad), 256, pFile);  
128.             free(quad);  
129.   
130.             for (i=0; i<height; i++)  
131.             {  
132.                 for (j=0; j<width; j++)  
133.                 {  
134.                     fread(&pixVal, sizeof(unsigned char), 1, pFile);  
135.                     bmpImg->imageData[(height-1-i)*step+j] = pixVal;  
136.                 }  
137.                 if (offset != 0)  
138.                 {  
139.                     for (j=0; j<offset; j++)  
140.                     {  
141.                         fread(&pixVal, sizeof(unsigned char), 1, pFile);  
142.                     }  
143.                 }  
144.             }             
145.         }  
146.         else if (bmpInfoHeader.biBitCount == 24)  
147.         {  
148.             //printf("該位圖為位真彩色\n\n");   
149.             channels = 3;  
150.             width = bmpInfoHeader.biWidth;  
151.             height = bmpInfoHeader.biHeight;  
152.   
153.             bmpImg->width = width;  
154.             bmpImg->height = height;  
155.             bmpImg->channels = 3;  
156.             bmpImg->imageData = (unsigned char*)malloc(sizeof(unsigned char)*width*3*height);  
157.             step = channels*width;  
158.   
159.             offset = (channels*width)%4;  
160.             if (offset != 0)  
161.             {  
162.                 offset = 4 - offset;  
163.             }  
164.   
165.             for (i=0; i<height; i++)  
166.             {  
167.                 for (j=0; j<width; j++)  
168.                 {  
169.                     for (k=0; k<3; k++)  
170.                     {  
171.                         fread(&pixVal, sizeof(unsigned char), 1, pFile);  
172.                         bmpImg->imageData[(height-1-i)*step+j*3+k] = pixVal;  
173.                     }  
174.                     //kzSetMat(bmpImg->mat, height-1-i, j, kzScalar(pixVal[0], pixVal[1], pixVal[2]));   
175.                 }  
176.                 if (offset != 0)  
177.                 {  
178.                     for (j=0; j<offset; j++)  
179.                     {  
180.                         fread(&pixVal, sizeof(unsigned char), 1, pFile);  
181.                     }  
182.                 }  
183.             }  
184.         }  
185.     }  
186.   
187.     return bmpImg;  
188. }  
189.   
190. bool clSaveImage(char* path, ClImage* bmpImg)  
191. {  
192.     FILE *pFile;  
193.     unsigned short fileType;  
194.     ClBitMapFileHeader bmpFileHeader;  
195.     ClBitMapInfoHeader bmpInfoHeader;  
196.     int step;  
197.     int offset;  
198.     unsigned char pixVal = '\0';  
199.     int i, j;  
200.     ClRgbQuad* quad;  
201.   
202.     pFile = fopen(path, "wb");  
203.     if (!pFile)  
204.     {  
205.         return false;  
206.     }  
207.   
208.     fileType = 0x4D42;  
209.     fwrite(&fileType, sizeof(unsigned short), 1, pFile);  
210.   
211.     if (bmpImg->channels == 3)//24位，通道，彩圖   
212.     {  
213.         step = bmpImg->channels*bmpImg->width;  
214.         offset = step%4;  
215.         if (offset != 4)  
216.         {  
217.             step += 4-offset;  
218.         }  
219.   
220.         bmpFileHeader.bfSize = bmpImg->height*step + 54;  
221.         bmpFileHeader.bfReserved1 = 0;  
222.         bmpFileHeader.bfReserved2 = 0;  
223.         bmpFileHeader.bfOffBits = 54;  
224.         fwrite(&bmpFileHeader, sizeof(ClBitMapFileHeader), 1, pFile);  
225.   
226.         bmpInfoHeader.biSize = 40;  
227.         bmpInfoHeader.biWidth = bmpImg->width;  
228.         bmpInfoHeader.biHeight = bmpImg->height;  
229.         bmpInfoHeader.biPlanes = 1;  
230.         bmpInfoHeader.biBitCount = 24;  
231.         bmpInfoHeader.biCompression = 0;  
232.         bmpInfoHeader.biSizeImage = bmpImg->height*step;  
233.         bmpInfoHeader.biXPelsPerMeter = 0;  
234.         bmpInfoHeader.biYPelsPerMeter = 0;  
235.         bmpInfoHeader.biClrUsed = 0;  
236.         bmpInfoHeader.biClrImportant = 0;  
237.         fwrite(&bmpInfoHeader, sizeof(ClBitMapInfoHeader), 1, pFile);  
238.   
239.         for (i=bmpImg->height-1; i>-1; i--)  
240.         {  
241.             for (j=0; j<bmpImg->width; j++)  
242.             {  
243.                 pixVal = bmpImg->imageData[i*bmpImg->width*3+j*3];  
244.                 fwrite(&pixVal, sizeof(unsigned char), 1, pFile);  
245.                 pixVal = bmpImg->imageData[i*bmpImg->width*3+j*3+1];  
246.                 fwrite(&pixVal, sizeof(unsigned char), 1, pFile);  
247.                 pixVal = bmpImg->imageData[i*bmpImg->width*3+j*3+2];  
248.                 fwrite(&pixVal, sizeof(unsigned char), 1, pFile);  
249.             }  
250.             if (offset!=0)  
251.             {  
252.                 for (j=0; j<offset; j++)  
253.                 {  
254.                     pixVal = 0;  
255.                     fwrite(&pixVal, sizeof(unsigned char), 1, pFile);  
256.                 }  
257.             }  
258.         }  
259.     }  
260.     else if (bmpImg->channels == 1)//8位，單通道，灰度圖   
261.     {  
262.         step = bmpImg->width;  
263.         offset = step%4;  
264.         if (offset != 4)  
265.         {  
266.             step += 4-offset;  
267.         }  
268.   
269.         bmpFileHeader.bfSize = 54 + 256*4 + bmpImg->width;  
270.         bmpFileHeader.bfReserved1 = 0;  
271.         bmpFileHeader.bfReserved2 = 0;  
272.         bmpFileHeader.bfOffBits = 54 + 256*4;  
273.         fwrite(&bmpFileHeader, sizeof(ClBitMapFileHeader), 1, pFile);  
274.   
275.         bmpInfoHeader.biSize = 40;  
276.         bmpInfoHeader.biWidth = bmpImg->width;  
277.         bmpInfoHeader.biHeight = bmpImg->height;  
278.         bmpInfoHeader.biPlanes = 1;  
279.         bmpInfoHeader.biBitCount = 8;  
280.         bmpInfoHeader.biCompression = 0;  
281.         bmpInfoHeader.biSizeImage = bmpImg->height*step;  
282.         bmpInfoHeader.biXPelsPerMeter = 0;  
283.         bmpInfoHeader.biYPelsPerMeter = 0;  
284.         bmpInfoHeader.biClrUsed = 256;  
285.         bmpInfoHeader.biClrImportant = 256;  
286.         fwrite(&bmpInfoHeader, sizeof(ClBitMapInfoHeader), 1, pFile);  
287.   
288.         quad = (ClRgbQuad*)malloc(sizeof(ClRgbQuad)*256);  
289.         for (i=0; i<256; i++)  
290.         {  
291.             quad[i].rgbBlue = i;  
292.             quad[i].rgbGreen = i;  
293.             quad[i].rgbRed = i;  
294.             quad[i].rgbReserved = 0;  
295.         }  
296.         fwrite(quad, sizeof(ClRgbQuad), 256, pFile);  
297.         free(quad);  
298.   
299.         for (i=bmpImg->height-1; i>-1; i--)  
300.         {  
301.             for (j=0; j<bmpImg->width; j++)  
302.             {  
303.                 pixVal = bmpImg->imageData[i*bmpImg->width+j];  
304.                 fwrite(&pixVal, sizeof(unsigned char), 1, pFile);  
305.             }  
306.             if (offset!=0)  
307.             {  
308.                 for (j=0; j<offset; j++)  
309.                 {  
310.                     pixVal = 0;  
311.                     fwrite(&pixVal, sizeof(unsigned char), 1, pFile);  
312.                 }  
313.             }  
314.         }  
315.     }  
316.     fclose(pFile);  
317.   
318.     return true;  
319. }  
320.   
321. Main.cpp  
322. #include "stdafx.h"   
323. #include "chenLeeCV.h"   
324.   
325.   
326. int _tmain(int argc, _TCHAR* argv[])  
327. {  
328.     ClImage* img = clLoadImage("c:/test.bmp");  
329.     bool flag = clSaveImage("c:/result.bmp", img);  
330.     if(flag)  
331.     {  
332.         printf("save ok... \n");  
333.     }  
334.       
335.   
336.     while(1);  
337.     return 0;  
338. }