bmp位图结构详解.docx
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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
9
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
13
14intbmpWidth;//图像的宽
15intbmpHeight;//图像的高
16RGBQUAD*pColorTable;//色彩表指针
17
18intbiBitCount;//图像类型,每像素位数
19
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
25
26if(fp==0)
27return0;
28
29//跳过位图文件头布局BITMAPFILEHEADER
30
31fseek(fp,sizeof(BITMAPFILEHEADER),0);
32
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
34
35BITMAPINFOHEADERhead;
36
37fread(&head,sizeof(BITMAPINFOHEADER),1,fp);//获取图像宽、高、每像素所占位数等信息
38
39bmpWidth=head.biWidth;
40
41bmpHeight=head.biHeight;
42
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)
44
45intlineByte=(bmpWidth*biBitCount/8+3)/4*4;//灰度图像有色彩表,且色彩表表项为256
46
47if(biBitCount==8)
48{
49
50//申请色彩表所须要的空间,读色彩表进内存
51
52pColorTable=newRGBQUAD[256];
53
54fread(pColorTable,sizeof(RGBQUAD),256,fp);
55
56}
57
58//申请位图数据所须要的空间,读位图数据进内存
59
60pBmpBuf=newunsignedchar[lineByte*bmpHeight];
61
62fread(pBmpBuf,1,lineByte*bmpHeight,fp);
63
64fclose(fp);//封闭文件
65
66return1;//读取文件成功
67}
68
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{
73
74//若是位图数据指针为0,则没稀有据传入,函数返回
75
76if(!
imgBuf)
77return0;
78
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
80
81intcolorTablesize=0;
82
83if(biBitCount==8)
84colorTablesize=1024;
85
86//待存储图像数据每行字节数为4的倍数
87
88intlineByte=(width*biBitCount/8+3)/4*4;
89
90//以二进制写的体式格式打开文件
91
92FILE*fp=fopen(bmpName,"wb");
93
94if(fp==0)
95return0;
96
97//申请位图文件头布局变量,填写文件头信息
98
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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