bmp位图结构详解.docx

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bmp位图结构详解

要辨认图像中的字符，起首要会处理惩罚图像，把图像的信息读出来。

这就必须先懂得图像的布局，存储体式格式。

清华大学出版的一本《数字图像处理惩罚编程入门》给了我不少帮助。

第一章的Windows位图和调色板让我对bmp图像有了根蒂根基懂得。

对于彩色图，可以用RGB模型来默示。

根蒂根基上所有色彩都可以用这三种色彩的组合来形成。

但实际上也有一些差别，小于24位图都哄骗到了调色板，也就是一张R、G、B表，主如果为了节俭存储空间。

bmp文件布局如下：

图一bmp位图布局示意图

第一项目组为位图文件头BITMAPFILEHEADER，是一个布局，其定义如下：

typedefstructtagBITMAPFILEHEADER{

WORD bfType;

DWORDbfSize;

WORD bfReserved1;

WORD bfReserved2;

DWORDbfOffBits;

}BITMAPFILEHEADER;

这个布局的长度是固定的，为14个字节（WORD为无符号16位整数，DWORD为无符号32位整数），各个域的申明如下：

bfType

指定文件类型，必须是0x4D42，即字符串“BM”，也就是说所有.bmp文件的头两个字节都是“BM”。

bfSize

指定文件大小，包含这14个字节。

bfReserved1，bfReserved2

为保存字，不消推敲

bfOffBits

为从文件头到实际的位图数据的偏移字节数，即图1.3中前三个项目组的长度之和。

第二项目组为位图信息头BITMAPINFOHEADER，也是一个布局，其定义如下：

typedefstructtagBITMAPINFOHEADER{

DWORD biSize;

LONG biWidth;

LONG biHeight;

WORD biPlanes;

WORD biBitCount

DWORD biCompression;

DWORD biSizeImage;

LONG biXPelsPerMeter;

LONG biYPelsPerMeter;

DWORD biClrUsed;

DWORD biClrImportant;

}BITMAPINFOHEADER;

这个布局的长度是固定的，为40个字节（LONG为32位整数），各个域的申明如下：

biSize

指定这个布局的长度，为40。

biWidth

指定图象的宽度，单位是象素。

biHeight

指定图象的高度，单位是象素。

biPlanes

必须是1，不消推敲。

biBitCount

指定默示色彩时要用到的位数，常用的值为1（曲直短长二色图），4（16色图），8（256色），24（真彩色图）（新的.bmp格局支撑32位色，这里就不做评论辩论了）。

biCompression

指定位图是否紧缩，有效的值为BI_RGB，BI_RLE8，BI_RLE4，BI_BITFIELDS（都是一些Windows定义好的常量）。

要申明的是，Windows位图可以采取RLE4，和RLE8的紧缩格局，但用的不久不多。

我们往后所评论辩论的只有第一种不紧缩的景象，即biCompression为BI_RGB的景象。

biSizeImage

指定实际的位图数据占用的字节数，其实也可以从以下的公式中策画出来：

biSizeImage=biWidth’×biHeight

要重视的是：

上述公式中的biWidth’必须是4的整倍数（所以不是biWidth，而是biWidth’，默示大于或便是biWidth的，最接近4的整倍数。

举个例子，若是biWidth=240，则biWidth’=240；若是biWidth=241，biWidth’=244）。

若是biCompression为BI_RGB，则该项可能为零

biXPelsPerMeter

指定目标设备的程度辨别率，单位是每米的象素个数，关于辨别率的概念，我们将在第4章具体介绍。

biYPelsPerMeter

指定目标设备的垂直辨别率，单位同上。

biClrUsed

指定本图象实际用到的色彩数，若是该值为零，则用到的色彩数为2biBitCount。

biClrImportant

指定本图象中首要的色彩数，若是该值为零，则认为所有的色彩都是首要的。

第三项目组为调色板Palette，当然，这里是对那些须要调色板的位图文件而言的。

有些位图，如真彩色图，前面已经讲过，是不须要调色板的，BITMAPINFOHEADER后直接是位图数据。

调色板实际上是一个数组，共有biClrUsed个元素（若是该值为零，则有2biBitCount个元素）。

数组中每个元素的类型是一个RGBQUAD布局，占4个字节，其定义如下：

typedefstructtagRGBQUAD{

BYTE rgbBlue;//该色彩的蓝色分量

BYTE rgbGreen;//该色彩的绿色分量

BYTE rgbRed;//该色彩的红色分量

BYTE rgbReserved;//保存值

}RGBQUAD;

第四项目组就是实际的图象数据了。

对于用到调色板的位图，图象数据就是该象素颜在调色板中的索引值。

对于真彩色图，图象数据就是实际的R、G、B值。

下面针对2色、16色、256色位图和真彩色位图分别介绍。

对于2色位图，用1位就可以默示该象素的色彩（一般0默示黑，1默示白），所以一个字节可以默示8个象素。

对于16色位图，用4位可以默示一个象素的色彩，所以一个字节可以默示2个象素。

对于256色位图，一个字节正好可以默示1个象素。

对于真彩色图，三个字节才干默示1个象素，哇，好费空间呀！

没办法，谁叫你想让图的色彩显得更亮丽呢，有得必有失嘛。

要重视两点：

（1）每一行的字节数必须是4的整倍数，若是不是，则须要补齐。

这在前面介绍biSizeImage时已经提到了。

（2）一般来说，.bMP文件的数据从下到上，从左到右的。

也就是说，从文件中最先读到的是图象最下面一行的左边第一个象素，然后是左边第二个象素……接下来是倒数第二行左边第一个象素，左边第二个象素……依次类推，最后获得的是最上方一行的最右一个象素。

当懂得了这些后，就可以将图片灰度化，编程曲直短长二色图片。

再读出bmp文件的像素信息，可以将其存储在一个一维数组里面，其他的信息还有宽度和高度。

今后处理惩罚图片就是直接对这个数组进行处理惩罚。

接下来是进行去噪处理惩罚。

一些图片经常有噪点，对辨认结果造成影响，所以必须进行去噪。

去噪办法很多。

我的做法是对一个像素点作如下处理惩罚：

取它和四周8个点共9个点的像素的均匀值，结果还可以。

接下来的操纵我都是参考的一篇哈尔滨产业大学工学硕士学位论文，上方的思路很清楚，感触感染很不错。

起首是归一化，即将图片编程32*32大小的图片。

另一种办法长短线性归一化，然则上方的求质心和散度公式看不清楚，并且没有告诉怎么用质心和散度去实现归一化。

所以我就采取了线性归一化。

结果比非线性归一化要差一些。

归一化之后是特点提取。

网格特点就是将32*32的图片分成4*4共16块，每个方块64个小方块。

求黑色像素的个数就行了。

穿越特点包含程度穿越特点和垂直穿越特点。

程度穿越特点即把图片按行分成8行，每行4小行。

策画每一行由白色像素到黑色像素的变更次数即可。

即获得前8维程度穿越特点t1，t2，..，t8。

后8维程度穿越特点哄骗公式求解。

Pi=ti/[（t1+t2+..+t8）*10+0.5]。

垂直穿越特点则类似。

16维网格特点、16维程度穿越特点和16维垂直穿越特点合起来统共48维特点。

还可以求加权特点，形成64维特点。

最后是模板匹配。

按照响应特点值的差值的平方和进行匹配。

1＃include

2＃include

3＃include

4＃include

5＃include

6＃include

7＃include

8＃include

10//---------------------------------------------------------------------------------------

11//以下该模块是完成BMP图像（彩色图像是24bitRGB各8bit）的像素获取，并存在文件名为xiang_su_zhi.txt中

12unsignedchar*pBmpBuf;//读入图像数据的指针

14intbmpWidth;//图像的宽

15intbmpHeight;//图像的高

16RGBQUAD*pColorTable;//色彩表指针

18intbiBitCount;//图像类型，每像素位数

20//-------------------------------------------------------------------------------------------

21//读图像的位图数据、宽、高、色彩表及每像素位数等数据进内存，存放在响应的全局变量中

22boolreadBmp（char*bmpName）

23{

24FILE*fp=fopen（bmpName，"rb"）;//二进制读体式格式打开指定的图像文件

26if（fp==0）

27return0;

29//跳过位图文件头布局BITMAPFILEHEADER

31fseek（fp，sizeof（BITMAPFILEHEADER），0）;

33//定义位图信息头布局变量，读取位图信息头进内存，存放在变量head中

35BITMAPINFOHEADERhead;

37fread（&head，sizeof（BITMAPINFOHEADER），1，fp）;//获取图像宽、高、每像素所占位数等信息

39bmpWidth=head.biWidth;

41bmpHeight=head.biHeight;

43biBitCount=head.biBitCount;//定义变量，策画图像每行像素所占的字节数（必须是4的倍数）

45intlineByte=（bmpWidth*biBitCount/8+3）/4*4;//灰度图像有色彩表，且色彩表表项为256

47if（biBitCount==8）

48{

50//申请色彩表所须要的空间，读色彩表进内存

52pColorTable=newRGBQUAD[256];

54fread（pColorTable，sizeof（RGBQUAD），256，fp）;

56}

58//申请位图数据所须要的空间，读位图数据进内存

60pBmpBuf=newunsignedchar[lineByte*bmpHeight];

62fread（pBmpBuf，1，lineByte*bmpHeight，fp）;

64fclose（fp）;//封闭文件

66return1;//读取文件成功

67}

69//-----------------------------------------------------------------------------------------

70//给定一个图像位图数据、宽、高、色彩表指针及每像素所占的位数等信息，将其写到指定文件中

71boolsaveBmp（char*bmpName，unsignedchar*imgBuf，intwidth，intheight，intbiBitCount，RGBQUAD*pColorTable）

72{

74//若是位图数据指针为0，则没稀有据传入，函数返回

76if（!

imgBuf）

77return0;

79//色彩表大小，以字节为单位，灰度图像色彩表为1024字节，彩色图像色彩表大小为0

81intcolorTablesize=0;

83if（biBitCount==8）

84colorTablesize=1024;

86//待存储图像数据每行字节数为4的倍数

88intlineByte=（width*biBitCount/8+3）/4*4;

90//以二进制写的体式格式打开文件

92FILE*fp=fopen（bmpName，"wb"）;

94if（fp==0）

95return0;

97//申请位图文件头布局变量，填写文件头信息

99BITMAPFILEHEADERfileHead;

100

101fileHead.bfType=0x4D42;//bmp类型

102

103//bfSize是图像文件4个构成项目组之和

104

105fileHead.bfSize=sizeof（BITMAPFILEHEADER）+sizeof（BITMAPINFOHEADER）+colorTablesize+lineByte*height;

106

107fileHead.bfReserved1=0;

108

109fileHead.bfReserved2=0;

110

111//bfOffBits是图像文件前3个项目组所需空间之和

112

113fileHead.bfOffBits=54+colorTablesize;

114

115//写文件头进文件

116

117fwrite（&fileHead，sizeof（BITMAPFILEHEADER），1，fp）;

118

119//申请位图信息头布局变量，填写信息头信息

120

121BITMAPINFOHEADERhead;

122

123head.biBitCount=biBitCount;

124

125head.biClrImportant=0;

126

127head.biClrUsed=0;

128

129head.biCompression=0;

130

131head.biHeight=height;

132

133head.biPlanes=1;

134

135head.biSize=40;

136

137head.biSizeImage=lineByte*height;

138

139head.biWidth=width;

140

141head.biXPelsPerMeter=0;

142

143head.biYPelsPerMeter=0;

144

145//写位图信息头进内存

146

147fwrite（&head，sizeof（BITMAPINFOHEADER），1，fp）;

148

149//若是灰度图像，有色彩表，写入文件

150

151if（biBitCount==8）

152fwrite（pColorTable，sizeof（RGBQUAD），256，fp）;

153

154//写位图数据进文件

155

156fwrite（imgBuf，height*lineByte，1，fp）;

157

158//封闭文件

159

160fclose（fp）;

161

162return1;

163

164}

165

166//----------------------------------------------------------------------------------------

167//以下为像素的读取函数

168voiddoIt（）

169{

170

171//读入指定BMP文件进内存

172

173charreadPath[]="nv.BMP";

174

175readBmp（readPath）;

176

177//输出图像的信息

178

179cout<<"width="<

180

181//轮回变量，图像的坐标

182

183//每行字节数

184

185intlineByte=（bmpWidth*biBitCount/8+3）/4*4;

186

187//轮回变量，针对彩色图像，遍历每像素的三个分量

188

189intm=0，n=0，count_xiang_su=0;

190

191//将图像左下角1/4项目组置成黑色

192

193ofstreamoutfile（"图像像素.txt"，ios:

in|ios:

trunc）;

194

195if（biBitCount==8）//对于灰度图像

196{

197//------------------------------------------------------------------------------------

198//以下完成图像的分别成8*8小单位，并把像素值存储到指定文本中。

因为BMP图像的像素数据是从

199//左下角：

由左往右，由上往下逐行扫描的

200intL1=0;

201inthang=63;

202intlie=0;

203//intL2=0;

204//intfen_ge=8;

205for（intfen_ge_hang=0;fen_ge_hang<8;fen_ge_hang++）//64*64矩阵行轮回

206{

207for（intfen_ge_lie=0;fen_ge_lie<8;fen_ge_lie++）//64*64列矩阵轮回

208{

209//--------------------------------------------

210for（L1=hang;L1>hang-8;L1--）//8*8矩阵行

211{

212for（intL2=lie;L2

213{

214m=*（pBmpBuf+L1*lineByte+L2）;

215outfile<

216count_xiang_su++;

217if（count_xiang_su％8==0）//每8*8矩阵读入文本文件

218{

219outfile<

220}

221}

222}

223//---------------------------------------------

224hang=63-fen_ge_hang*8;//64*64矩阵行变换

225lie+=8;//64*64矩阵列变换

226//该一行（64）由8个8*8矩阵的行构成

227}

228hang-=8;//64*64矩阵的列变换

229lie=0;//64*64juzhen

230}

231}

232

233//doublexiang_su[2048];

234//ofstreamoutfile（"xiang_su_zhi.txt"，ios:

in|ios:

trunc）;

235if（!

outfile）

236{

237cout<<"openerror!

238exit

（1）;

239}

240elseif（biBitCount==24）

241{//彩色图像

242for（inti=0;i

243{

244for（intj=0;j

245{

246for（intk=0;k<3;k++）//每像素RGB三个分量分别置0才变成黑色

247{

248//*（pBmpBuf+i*lineByte+j*3+k）-=40;

249m=*（pBmpBuf+i*lineByte+j*3+k）;

250outfile<

251count_xiang_su++;

252if（count_xiang_su％8==0）

253{

254outfile<

255}

256//n++;

257}

258n++;

259}

260

261

262}

263cout<<"总的像素个素为:

264cout<<"----------------------------------------------------"<

265}

266

267//将图像数据存盘

268

269charwritePath[]="nvcpy.BMP";//图片处理惩罚后再存储

270

271saveBmp（writePath，pBmpBuf，bmpWidth，bmpHeight，biBitCount，pColorTable）;

272

273//清除缓冲区，pBmpBuf和pColorTable是全局变量，在文件读入时申请的空间

274

275[]pBmpBuf;

276

277if（biBitCount==8）

278[]pColorTable;

279}

280

281voidmain（）

282{

283doIt（）;

284}

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