bmp图像压缩算法详细解析Word格式.docx

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WORDbiBitCount每个像素所占的位数（bit），其值必须为1（黑白图像）、4（16色图）8（256色）、24（真彩色图），新的BMP格式支持32位色。

DWORDbiCompression;

位图压缩类型，有效的值为BI_RGB（未经压缩）、BI_RLE8、BI_RLE4、BI_BITFILEDS（均为Windows定义常量）。

这里只讨论未经压缩的情况，即biCompression=BI_RGB。

DWORDbiSizeImage;

实际的位图数据占用的字节数

LONGbiXPelsPerMeter;

指定目标设备的水平分辨率，单位是像素/米。

LONGbiYPelsPerMeter;

指定目标设备的垂直分辨率，单位是像素/米。

DWORDbiClrUsed;

位图实际用到的颜色数，如果该值为零则用到的颜色数为2的biBitCount次幂。

DWORDbiClrImportant;

位图显示过程中重要的颜色数，如果该值为零则认为所有的颜色都是重要的

}BITMAPINFOHEADER,FAR*LPBITMAPINFOHEADER,*PBITMAPINFOHEADER;

第3部分为颜色表。

颜色表实际上是一个RGBQUAD结构的数组，数组的长度由biClrUsed指定（如果该值为零，则由biBitCount指定，即2的biBitCount次幂个元素）。

RGBQUAD结构是一个结构体类型，占4个字节，其定义如下：

typedefstructtagRGBQUAD

BYTErgbBlue;

该颜色的蓝色分量；

BYTErgbGreen;

该颜色的绿色分量；

BYTErgbRed;

该颜色的红色分量；

BYTErgbReserved;

保留字节，暂不用。

}RGBQUAD;

有些位图需要颜色表；

有些位图（如真彩色图）则不需要颜色表，颜色表的长度由BITMAPINFOHEADER结构中biBitCount分量决定。

对于biBitCount值为1的二值图像，每像素占1bit，图像中只有两种（如黑白）颜色，颜色表也就有2^1=2个表项，整个颜色表的大小为8个字节；

对于biBitCount值为8的灰度图像，每像素占8bit，图像中有2^8=256种颜色，颜色表也就有256个表项，且每个表项的R、G、B分量相等，整个颜色表的大小为1024个字节；

而对于biBitCount=24的真彩色图像，由于每像素3个字节中分别代表了R、G、B三分量的值，此时不需要颜色表，因此真彩色图的BITMAPINFOHEADER结构后面直接就是位图数据。

第4部分是位图数据，即图像数据，其紧跟在位图文件头、位图信息头和颜色表（如果有颜色表的话）之后，记录了图像的每一个像素值。

对于有颜色表的位图，位图数据就是该像素颜色在调色板中的索引值；

对于真彩色图，位图数据就是实际的R、G、B值（三个分量的存储顺序是B、G、R）。

下面分别就2色、16色、256色和真彩色位图的位图数据进行说明：

—对于2色位图，用1位就可以表示该像素的颜色，所以1个字节能存储8个像素的颜色值。

—对于16色位图，用4位可以表示一个像素的颜色。

所以一个字节可以存储2个像素的颜色值。

—对于256色位图，1个字节刚好存储1个像素的颜色值。

—对于真彩色位图，3个字节才能表示1个像素的颜色值。

需要注意两点：

第一，Windows规定一个扫描行所占的字节数必须是4的倍数，不足4的倍数则要对其进行扩充。

假设图像的宽为biWidth个像素、每像素biBitCount个比特，其一个扫描行所占的真实字节数的计算公式如下：

DataSizePerLine=（biWidth*biBitCount/8+3）/4*4

那么，不压缩情况下位图数据的大小（BITMAPINFOHEADER结构中的biSizeImage成员）计算如下：

biSizeImage=DataSizePerLine*biHeight

第二，一般来说，BMP文件的数据是从图像的左下角开始逐行扫描图像的，即从下到上、从左到右，将图像的像素值一一记录下来，因此图像坐标零点在图像左下角。

好了，有了以上的知识后，可以开始压缩程序啦~恩，现在问题是怎么读取那两个结构体，大家都知道c语言的文件读取有两种方式，一个是按字节读取，一个是按位读取，那么用哪个呢？

只好又XX了................好了，XX好了：

二进制方式很简单，读文件时，会原封不动的读出文件的全部內容，写的時候，也是把內存缓冲区的內容原封不动的写到文件中。

而文本方式就不一样了，在读文件时，会将换行符号CRLF（0x0D0x0A）全部转换成单个的0x0A，并且当遇到结束符CTRLZ（0x1A）时，就认为文件已经结束。

相应的，写文件时，会将所有的0x0A换成0x0D0x0A。

所以，若使用文本方式打开二进制文件时，就很容易出现文件读不完整，或內容不对的错误。

即使是用文本方式打开文本文件，也要谨慎使用，比如复制文件，就不应该使用文本方式。

（更多类容请自己XX）

这里我们选择二进制的读入方式

fread（&

h,sizeof（BITMAPFILEHEADER）,1,fp）;

以上以读取头部为例，其它的类似（注意要按顺序读取，不要弄反了）

好了，到此第一步已经完成了我们把灰度信息读取到了一个数组里，那开始压缩了，这个按书上那个程序就好，压完得到一个l[]，b[],分别记录每一段的长度和那一段每个像素需要的位数，特别提醒，书上的程序有一个bug！

！

原文output函数里有一段是这样的：

for（intj=1;

j<

=m;

j++）{l[j]=l[s[j]];

b[j]=b[s[j]];

}

应该是

for（j=1;

j<

=m;

j++）{

l[j]=l[s[j]];

max=-1;

for（i=s[j-1]+1;

i<

=s[j];

i++）{//特别注意这个地方书上错了

if（le（p[i]）>

max）//b[i]应该取第j段中占用位数最大的那个

max=le（p[i]）;

}

b[j]=max;

b[j]不应该简单的赋值为b[s[j]];

而是应该取第j段中占用位数最大的那个。

（太相信课本了，以至于开始的时候没仔细看它，浪费了好几个小时╮（╯▽╰）╭）另外要注意书上那个程序灰度值数组下标是从1开始的，这点要注意下（这个地方也死了1个多小时╮（╯▽╰）╭）好了现在我们得到两个数组l[]和b[],分别记录每一段的长度和那一段每个像素需要的位数，

好了开始将数据压缩到文件里吧，恩怎么压呢？

当然是一段一段压啦，首先放入第一段的长度（8位）然后是每个像素所占的位数（3位）然后循环一下把这个段压下去，这些都不是8的倍数该怎么压呀……猛一想确实挺头疼的。

仔细想想我们只要用一个变量j指示当前字节下标（也就是你要压缩到的那个数组），然后一个变量left指示当前字节还剩多少位可用

这样比如说将一个占bit位的数据压入的代码是

if（left<

=bit）{

a[j++]+=temp>

>

（bit-left）;

a[j]+=（temp<

<

（8+left-bit））&

0xff;

left=8-（bit-left）;

}else{

a[j]+=（temp<

（left-bit））&

left-=bit;

这个自己在草稿纸演算一下应该没问题的，另外一个特别注意的地方，每次向左移位之后都要与oxff做个按位与操作，以获取低8位的数据，即使你声明temp是unsignedchar型也一样，因为在表达式中charunsignedcharshort都会被提升为int型，这叫做整型提升（我也不知道为什么，可能是便于运算看，，这里又纠结了1个多小时，泪奔…..）

好了，灰度值我们知道怎么压缩了，下面就开始压缩吧，头部，头部信息，调试板不变，直接写进文件，额不对，我们怎么知道压缩后的灰度值数组有多长?

还记得这个吗DWORDbiSizeImage;

实际的位图数据占用的字节数，我们把压缩后的灰度值数组大小存进去，到时候解压的时候别忘了恢复哈。

压缩完了，下面开始解压，解压就是压缩的逆过程

同样的，我们用i指示当前要读取的字节，left指示当前字节剩余的可用位数，bit表示要读取的灰度值的位数，将结果存到temp里面

if（left<

=bit）{

temp+=（（a[i++]<

（8-left））&

0xff）>

（8-bit）;

temp+=a[i]>

（8-（bit-left））;

}else{

temp+=（（a[i]>

（left-bit）<

（8-bit））&

0xff）

>

对运算符的优先级不了解的话还是老老实实加括号吧（同样的自己在草稿纸上演算一下）

至此，大功告成了。

将bmp四部分的信息按顺序写入文件就好了。

下面贴上可以运行的代码，写得有点乱，有时间重构下...

压缩程序

#include<

stdio.h>

stdlib.h>

string.h>

windows.h>

#definelmax256//压缩时每一段包含的最大像素数

#defineheader11//每一段需要11位来保存这一段的信息（8位用来表示段长度

//，3位用来表示每一像素占的位数）

intbmpWidth;

//图像的宽

intbmpHeight;

//图像的高

RGBQUAD*pColorTable;

//颜色表指针

intbiBitCount;

//图像类型，每像素位数

unsignedchar*pBmpBuf;

//灰度值数组

intlineByte;

//每一行的字节数

BITMAPFILEHEADERh;

//头部

BITMAPINFOHEADERhead;

//头部信息

inti,j;

//循环要用到的遍历变量

int*s,*l,*b;

//这三个数组的意义和书上是一样的

intm;

//分割的段数

intle（inti）//log（i+1）向上取整

intk=1;

i=i/2;

while（i>

0）{

k++;

returnk;

voidtraceback（intn,ints[],intl[]）//和书上一样不解释了

if（n==0）

return;

traceback（n-l[n],s,l）;

s[m++]=n-l[n];

voidcompress（unsignedcharp[],ints[],intl[],intb[]）//这个也和书上一样

intn=bmpWidth*bmpHeight;

intbmax;

s[0]=0;

for（i=1;

=n;

i++）{

b[i]=le（p[i]）;

bmax=b[i];

s[i]=s[i-1]+bmax;

l[i]=1;

for（j=2;

=i&

&

=lmax;

if（bmax<

b[i-j+1]）

bmax=b[i-j+1];

if（s[i]>

s[i-j]+j*bmax）{

s[i]=s[i-j]+j*bmax;

l[i]=j;

s[i]+=header;

voidcollect（unsignedcharp[],ints[],intl[],intb[]）

intmax;

traceback（n,s,l）;

s[m]=n;

for（j=1;

i++）{//特别注意这个地方，书上错了

max）//b[i]应该取第i段中占用位数最大的那个

voidstore（unsignedchar*a,int*j,int*left,intbit,inttemp）//将temp存到数组里

if（*left<

a[（*j）++]+=temp>

（bit-（*left））;

a[（*j）]+=（temp<

（8+（*left）-bit））&

*left=8-（bit-（*left））;

a[（*j）]+=（temp<

（*left-bit））&

*left-=bit;

voidcompressToFile（char*file,unsignedcharp[],intl[],intb[],intm）//压缩存到文件里

FILE*out=fopen（file,"

wb"

）;

intn=bmpWidth*bmpHeight,left,k=1,t;

unsignedchar*a=（unsignedchar*）malloc（n）;

memset（a,0,n）;

left=8;

j=0;

store（a,&

j,&

left,8,l[i]-1）;

left,3,b[i]-1）;

t=k+l[i];

for（;

k<

t;

k++）{

left,b[i],p[k]）;

head.biSizeImage=j+1;

//修改文件大小，这个解压图像中要用到

fwrite（&

h,sizeof（BITMAPFILEHEADER）,1,out）;

head,sizeof（BITMAPINFOHEADER）,1,out）;

fwrite（pColorTable,sizeof（RGBQUAD）,256,out）;

fwrite（a,1,j+1,out）;

fclose（out）;

unsignedchar*readBmp（char*file）//读取文件

unsignedchar*pBmpBuf;

FILE*fp=fopen（file,"

rb"

fread（&

//获取图片头信息

head,sizeof（BITMAPINFOHEADER）,1,fp）;

//定义位图信息头结构变量，读取位图信息头进内存，存放在变量head中

bmpWidth=head.biWidth;

//获取图像宽、高、每像素所占位数等信息

bmpHeight=head.biHeight;

biBitCount=head.biBitCount;

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

//定义变量，计算图像每行像素所占的字节数（必须是4的倍数）

if（biBitCount==8）{

pColorTable=（RGBQUAD*）malloc（sizeof（RGBQUAD）*256）;

//申请颜色表所需要的空间，读颜色表进内存

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

//灰度图像有颜色表，且颜色表表项为256

}

pBmpBuf=（unsignedchar*）malloc（sizeof（unsignedchar）*（lineByte//申请位图数据所需要的空间，读位图数据进内存

*bmpHeight+1））;

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

//为了数组下标从1开始

fclose（fp）;

//关闭文件

returnpBmpBuf;

intmain（）

char*file="

input.bmp"

;

pBmpBuf=readBmp（file）;

s=（int*）malloc（sizeof（int）*（bmpWidth*bmpHeight+1））;

l=（int*）malloc（sizeof（int）*（bmpWidth*bmpHeight+1））;

b=（int*）malloc（sizeof（int）*（bmpWidth*bmpHeight+1））;

compress（pBmpBuf,s,l,b）;

collect（pBmpBuf,s,l,b）;

compressToFile（"

sqh.bmp"

pBmpBuf,l,b,m）;

return0;

解压程序

//要恢复灰度值数组

unsignedchar*a;

//压缩的灰度值数组

voidload（unsignedchar*a,int*i,int*left,intbit,int*temp）//将temp存到数组里

*temp+=（（a[（*i）++]<

（8-（*left）））&

*temp+=a[（*i）]>

（8-（bit-（*left）））;

*temp+=（（a[（*i）]>

（（*left）-bit）<

voidcraming（）

FILE*ss=fopen（"

restore.bmp"

"

intleft=8,bit,length,k;

inti=0;

//解压前数组index

intj=0;

//解压后数组index

while（i<

head.biSizeImage）{

length=0;

bit=0;

load（a,&

i,&

left,8,&

length）;

left,3,&

bit）;

length++;

//因为压缩的时候有减1

bit++;

k=j;

k+length;

left,bit,&

pBmpBuf[j]）;

head.biSizeImage=bmpWidth*bmpHeight;

//恢复像素所占的空间

XX文库-让每个人平等地提升自我fwrite（&

h,sizeof（BITMAPFILEHEADER）,1,ss）;

head,sizeof（BITM