实验一 位图文件的读取与显示

实验一位图文件的读取与显示

一、实验背景

1 位图文件格式说明

位图文件格式由四部分组成，如图1所示，分别是位图文件头、位图信息头、调色板以及位图像素数据，其中调色板信息为可选信息，只有当每个像素的比特数小于或等于8（BITMAPINFOHEADER.biBitCount<=8）时才存在，即为一个颜色查找表。

需要注意的是，位图文件存储时为了提高内存访问的速度，每一行的字节数必须是4的倍数，即：如果一幅图像的宽度为253，每个像素用8bit表示，因此，该图像实际每行所占的存储空间数为253Byte，但为了与4对齐，存储时所用的存储空间为256Byte。具体而言，假设图像的宽度为w，每个像素用n比特表示，则图像每行像素所占的字节数为：

(w * n + 31)/32 * 4

位图文件头（14 Byte）BITMAPFILEHEADER

位图信息头（40 Byte）BITMAPINFOHEADER

调色板（可选）

RGBQUAD 0

……

RGBQUAD n

位图像素数据

ImageData

Typedef struct tagBITMAPFILEHEADER {

WORD bfType; //必须是‘BM’,

//即Ox424D

DWORD bfSize; //整个文件的大小

WORD bfReserved1;

WORD bfReserved2;

DWORD bfOffBits; //位图数据相对于

//文件头的偏移量

}BITMAPFILEHEADER;

typedef struct tagBITMAPINFOHEADER{

DWORD biSize; //该结构大小

LONG biWidth; //图像宽度(单位：像素)

LONG biHeight; //图像高度(单位：像素)

WORD biPlanes; //必须为1

WORD biBitCount //每个像素使用的比特数

//1：2色； 4:16色；

//8：256色 24：真彩色

DWORD biCompression; //是否压缩

//BI_RGB：不压缩

//BI_RLE4、BI_RLE8：压缩

DWORD biSizeImage; //图像数据大小，

//未压缩时该字段可以为0

LONG biXPelsPerMeter;

LONG biYPelsPerMeter;

DWORD biClrUsed; //使用到的颜色数

//为0时，颜色数为2^biBitCount

DWORD biClrImportant;

}BITMAPINFOHEADER;

typedef struct tagRGBQUAD{

BYTE rgbBlue; //蓝色分量

BYTE rgbGreen;//绿色分量

BYTE rgbRed;//红色分量

BYTE rgbReserved; //保留值

}RGBQUAD;

图1 位图文件格式说明

2 位图文件读取

位图文件的读取包括两步：（1）根据第1节中的位图文件格式说明，对位图文件进行解析；（2）根据读取的内容创建可供显示的位图句柄。

（1）位图文件解析

//open file

FILE *fp = NULL;

fopen_s(&fp, strPath, _T("rb"));

if (fp == NULL)

{

CString str = _T("File not exist: " )+ strPath;

AfxMessageBox(str);

return NULL;

}

//bitmap file header

BITMAPFILEHEADER bmFileHeader;

fread(&bmFileHeader, sizeof(BITMAPFILEHEADER), 1, fp);

if (bmFileHeader.bfType != 0x4d42)

{

AfxMessageBox(_T("file type is not bitmap"));

return NULL;

}

//bitmap info header

BITMAPINFO bmInfo;

BITMAPINFOHEADER &bmInfoHeader = bmInfo.bmiHeader;

fread(&bmInfoHeader, sizeof(BITMAPINFOHEADER), 1, fp);

if (bmInfoHeader.biSize != sizeof(BITMAPINFOHEADER))

{

AfxMessageBox(_T("size of bitmap info header is inconsistent"));

return NULL;

}

//whether is compressed

if (bmInfoHeader.biCompression != BI_RGB)

{

AfxMessageBox(_T("File is compressed"));

return NULL;

}

int nPalettes = bmInfoHeader.biClrUsed;

if (nPalettes == 0 && bmInfoHeader.biBitCount <= 8)

nPalettes = 1 << bmInfoHeader.biBitCount;

if (bmFileHeader.bfOffBits != sizeof(BITMAPFILEHEADER) +

sizeof(BITMAPINFOHEADER) + nPalettes * sizeof(RGBQUAD))

{

AfxMessageBox(_T("off bits is inconsistent"));

return NULL;

}

//Palette

//RGBQUAD *pPalette = NULL;

byte *pBmInfo = NULL;

if (nPalettes > 0)

{

pBmInfo = new byte[sizeof(BITMAPINFOHEADER) + nPalettes *

sizeof(RGBQUAD)];

memcpy(pBmInfo, &bmInfoHeader, sizeof(BITMAPINFOHEADER));

byte *pPalette = pBmInfo + sizeof(BITMAPINFOHEADER);

fread(pPalette, sizeof(RGBQUAD), nPalettes, fp);

}

//line width

int nLineByte = (bmInfoHeader.biWidth * bmInfoHeader.biBitCount + 31) / 32 * 4;

//不直接使用bmInfoHeader.biSizeImage，因为图像不压缩时该字段可以为零

int nImageBytes = nLineByte * bmInfoHeader.biHeight;

//image data

byte *pContents = new byte[nImageBytes];

fread(pContents, nImageBytes, 1, fp);

（2）将读取的内容转换为Bitmap句柄

该步骤需使用系统函数CreateDIBitmap。CreateDIBitmap的函数说明如下：HBITMAP CreateDIBitmap(HDC hdc, CONST BITMAPINFOHEADER *lpbmih, DWORD fdwlnit, CONST VOID *lpblnit, CONST BITMAPINFO *lpbmi, UINT fuUsage)；

参数：

hdc：设备环境句柄。

lpbmih：指向位图信息头结构的指针，它可以是下列操作系统位图信息头之一：

Fdwlnit：位标识集。它指定系统如何对位图的位进行初始化。

CBM_INIT：如果设置了该标志，那么系统将使用lpblnit和lpbmi两个参数指向的数据来对位图中的位进行初始化。如果没有该标志，那么表示上述两个参数指向的数据无效。如果fdwlnit为0，那么系统不会对位图的位进行初始化。

lpblnit：该指针指向包含初始的位图数据的字节类型数组。数据格式与参数lpbmi指向的BITMAPINFO结构中的成员biBitCount有关。

lpbmi：指向BITMAPINFO结构的旨针。该结构描述了参数lpbmi指向的数组的维数和

颜色格式。

fuUsage：表示BITMAPINFO结构的成员bmiColors是否初始化过，并且如果是，那么bmiColors是否包含明确的红、绿、蓝（RGB）值或调色板索引。参数fuUsage 必须取下列值中的一个，这些值的含义为：

DIB_PAL_COLORS：表示提供一个颜色表，并且该表由该位图要选入的设备

环境的逻辑调色板的16位索引值数组组成。

DIB_RGB_COLORS：表示提供一个颜色表，并且表中包含了原义的RGB值。

if (pBmInfo == NULL)

//无调色板时，BITMAPINFO就等同于BITMAPINFOHEADER

pBmInfo = (byte *)&bmInfo;

//create DIB Bitmap

HDC hdc = GetDC(AfxGetMainWnd()->GetSafeHwnd());

HBITMAP hBitmap = CreateDIBitmap(hdc, &bmInfoHeader, CBM_INIT,

pContents, (BITMAPINFO *)pBmInfo, DIB_RGB_COLORS);

delete []pContents;

if (nPalettes > 0)

delete []pBmInfo;

3 位图的显示

位图的显示分为三步：（1）利用CreateCompatibleDC（）函数创建兼容内存设备环境；（2）利用SelectObject（）函数将位图对象放入兼容内存设备环境；（3）使用BitBlt（）函数或者StrechBlt（）函数将位图显示在屏幕上。BitBlt（）只能按照位图原来的大小进行显示，而StrechBlt（）可以对位图进行放大或缩小。

CDC compDC;

compDC.CreateCompatibleDC(pDC); //创建pDC兼容的设备环境

compDC.SelectObject(pBitmap); //将位图对象放入兼容设备环境

//显示位图

BITMAP bitmap;

pBitmap->GetBitmap(&bitmap); //获取位图信息

pDC->BitBlt(0, 0, //位图显示位置

bitmap.bmWidth, bitmap.bmHeight, //显示位图的宽度和高度

&compDC, //位图所在兼容DC

0, 0, //兼容DC中的位置

SRCCOPY); //显示方式

二、主要问题

在Windows环境下，通过解析位图文件的格式，读入位图并进行显示，不能使用Windows中已有的API（如LoadImage函数）读取位图文件，即自己实现LoadImage函数的功能：

LoadImage（NULL, “lenna.bmp”, IMAGE_BITMAP, 0, 0, LR_LOADFROMFILE）

三、采取的解决方法

1、生成一名为Bitmap的基于MFC的应用程序框架：

选择“文件”菜单“新建”选项，在打开的窗口中选择“工程”选项，选中MFC AppWizard(exe)。并在“工程名称”中输入Bitmap ,选择存放“工程”的位置。如下图所示：

选择确定，进入下一步。选择“单文档”，并在最后CdipView类的基类中选择CscrollView，使应用程序视图具有滚动条。

2、在应用程序中加入具体的函数和变量。

如上图所示，在FileView中，选择头文件中的BitmapView.h文件并打开，添加如下列的公共变量：

public:

int m_x;

HBITMAP m_Bmp;

LPVOID m_ColorList;

LPBYTE m_Image;

LPBITMAPINFOHEADER m_DibHead;

enum allocate {None, crtallocate, heapallocate};

allocate m_nBmpallocate;

allocate m_nImageallocate;

DWORD m_ImageSize;

int m_nPalette;

HANDLE m_hFile;

HANDLE m_hMap;

LPVOID m_lpvFile;

HPALETTE m_hPalette;

HGLOBAL m_hGlob;

在Class View中选择CGsmView单击右键选择添加成员函数，把下列函数加入到C++View类中

void SetPaletteSize(int nBitCount);

void Clear();

BOOL ReadFile(CFile *pFile);

BOOL SetPalette();

BOOL GetPalette();

BOOL DibToDC(CDC* pDC,CSize size);

BOOL MemToDib(LPVOID lmem);

CSize GetDibSize();

3、把对应函数代码拷贝到新的函数中；

void CBitmapView::SetPaletteSize(int nBitCount)

{

if(m_DibHead->biSize!=sizeof(BITMAPINFOHEADER))

{ throw new CException; }

m_ImageSize=m_DibHead->biSizeImage;

if(m_ImageSize==0)

{

DWORD

dwBytes=((DWORD)m_DibHead->biWidth*m_DibHead->biBitCount)/32;

if(((DWORD)m_DibHead->biWidth*m_DibHead->biBitCount)%32)

{

dwBytes++; }

dwBytes*=4;

m_ImageSize=dwBytes*m_DibHead->biHeight;

}

m_ColorList=(LPBYTE)m_DibHead+sizeof(BITMAPINFOHEADER);

if((m_DibHead==NULL)||(m_DibHead->biClrUsed==0))

{

switch(nBitCount)

{

case 1:

m_nPalette=2;

break;

case 4:

m_nPalette=16;

break;

case 8:

m_nPalette=256;

break;

case 16:

case 24:

case 32:

m_nPalette=0;

break;

default:

ASSERT(FALSE);

}

}

else

{ m_nPalette=m_DibHead->biClrUsed; }

ASSERT((m_nPalette>=0)&&(m_nPalette<=256));

}

void CBitmapView::Clear()

{

if(m_hFile==NULL) return;

::UnmapViewOfFile(m_lpvFile);

::CloseHandle(m_hMap);

::CloseHandle(m_hFile);

m_hFile=NULL;

if(m_nBmpallocate==crtallocate)

{ delete[] m_DibHead; }

else if(m_nBmpallocate==heapallocate)

{ ::GlobalUnlock(m_hGlob);

::GlobalFree(m_hGlob);

}

if(m_nImageallocate==crtallocate) delete[] m_Image;

if(m_hPalette!=NULL) ::DeleteObject(m_hPalette);

if(m_Bmp!=NULL) ::DeleteObject(m_Bmp);

m_nBmpallocate=m_nImageallocate=None;

m_hGlob=NULL;

m_DibHead=NULL;

m_Image=NULL;

m_ColorList=NULL;

m_nPalette=0;

m_ImageSize=0;

m_lpvFile=NULL;

m_hMap=NULL;

m_hFile=NULL;

m_Bmp=NULL;

m_hPalette=NULL;

}

BOOL CBitmapView::ReadFile(CFile *pFile)

{

int nCount,nSize;

BITMAPFILEHEADER bmfh;

Clear();

try{

nCount=pFile->Read((LPVOID)&bmfh,sizeof(BITMAPFILEHEADER));

if(nCount!=sizeof(BITMAPFILEHEADER))

{ throw new CException; }

if(bmfh.bfType!=0x4d42)

{ throw new CException; }

nSize=bmfh.bfOffBits-sizeof(BITMAPFILEHEADER);

m_DibHead=(LPBITMAPINFOHEADER) new char[nSize];

m_nBmpallocate=m_nImageallocate=crtallocate;

nCount=pFile->Read(m_DibHead,nSize);

SetPaletteSize(m_DibHead->biBitCount);

GetPalette();

m_Image=(LPBYTE) new char[m_ImageSize];

nCount=pFile->Read(m_Image,m_ImageSize); }

catch(CException* tmpc){

AfxMessageBox("文件读取错误");

tmpc->Delete();

return FALSE; }

return TRUE;

}

BOOL CBitmapView::SetPalette()

{

if(m_nPalette!=0)

return FALSE;

CClientDC dc(this);

CDC *pDC=&dc;

m_hPalette=::CreateHalftonePalette(pDC->GetSafeHdc());

return TRUE;

}

BOOL CBitmapView::GetPalette()

{

if(m_nPalette==0)

return FALSE;

if(m_hPalette!=NULL)

::DeleteObject(m_hPalette);

LPLOGPALETTE pTempPalette=(LPLOGPALETTE) new char[2*sizeof(WORD)+m_nPalette*sizeof(PALETTEENTRY)];

pTempPalette->palVersion=0x30;

pTempPalette->palNumEntries=m_nPalette;

LPRGBQUAD pRGBQuad=(LPRGBQUAD)m_ColorList;

for(int i=0;i

{

pTempPalette->palPalEntry[i].peRed=pRGBQuad->rgbRed;

pTempPalette->palPalEntry[i].peGreen=pRGBQuad->rgbGreen;

pTempPalette->palPalEntry[i].peBlue=pRGBQuad->rgbBlue;

pTempPalette->palPalEntry[i].peFlags=0;

pRGBQuad++;

}

m_hPalette=::CreatePalette(pTempPalette);

delete pTempPalette;

return TRUE;

}

BOOL CBitmapView::DibToDC(CDC *pDC, CSize size)

{

if(m_DibHead==NULL)

return FALSE;

if(m_hPalette!=NULL){

HDC hdc=pDC->GetSafeHdc();

::SelectPalette(hdc,m_hPalette,TRUE);

}

pDC->SetStretchBltMode(COLORONCOLOR);

::StretchDIBits(pDC->GetSafeHdc(),0,0,size.cx,size.cy,0,0,m_DibHead->biWidt h,m_DibHead->biHeight,m_Image,(LPBITMAPINFO)m_DibHead,DIB_RGB_COL ORS,SRCCOPY);

return TRUE;

}

BOOL CBitmapView::MemToDib(LPVOID lmem)

{

Clear();

m_DibHead=(LPBITMAPINFOHEADER)lmem;

SetPaletteSize(m_DibHead->biBitCount);

m_Image=(LPBYTE)m_ColorList+sizeof(RGBQUAD)*m_nPalette;

GetPalette();

return TRUE;

}

CSize CBitmapView::GetDibSize()

{

if(m_DibHead==NULL)

return CSize(0,0);

return CSize((int)m_DibHead->biWidth,(int)m_DibHead->biHeight);

}

4、编译检验没有出现错误；

出现显示位图的菜单框Bitmap，结果如下：

5、在程序资源中创建位图条为默认；

经查资料，在这里简单介绍一下如何建立一个位图资源。

新建一个VC++工程，取名为“Bitmap”，具体的步骤参考菜单实例中的工程创建，创建好后，单击主菜单中的“插入”→“资源”，弹出“插入资源”对话框。或者单击项目工作区中的“Resource View”标签，激活资源视图选项卡，然后选中其中任一节点右键单击，在快捷菜单中选择“插入”命令，会弹出相同的资源对话框。

在“插入资源”对话框中选择Bitmap，单击右边的“新建”按钮新建一个位图资源，其ID为IDB_BITMAP1（或者单击“引入”按钮，从文件中导入一个位图资源），如图下图所示：

在项目工作区中的“Resource View”标签下，点鼠标右键选择Bitmap下的“IDB_BITMAP1”，选择“属性”命令，弹出属性对话框，如下图所示。在其中，对诸如ID、File name等属性取默认值。

“位图属性”对话框

在项目工作区中的“Resource View”标签下，双击Bitmap下的

“IDB_BITMAP1”，在弹出的文件测览窗口中出现位图资源编辑器，如下图所示。

在该编辑区里可以完成与画图程序同样的各种编辑功能，包括填充各种形状，擦去错误等，可在其中绘制期望的位图。

位图资源编辑器

绘制好位图后，单击“文件”→“保存”命令保存资源文件。

这样，一个位图资源就制作好了。在程序中，可利用CBitmap类的LoadBitmap 函数来加载位图资源。

6、修改OnInitialUpdate函数中的代码；

void CBitmapView::OnInitialUpdate()

{

CScrollView::OnInitialUpdate();

CSize sizeTotal;

// TODO: calculate the total size of this view

m_x=25;

CSize MaxSize(24000,32000);

CSize MinSize(MaxSize.cx/100,MaxSize.cy/100);

SetScrollSizes(MM_HIMETRIC,MaxSize,MaxSize,MinSize);

LPVOID

lFirstBMP=(LPVOID)::LoadResource(NULL,::FindResource(NULL,MAKEINTRES OURCE(IDB_BITMAP1),RT_BITMAP));

MemToDib(lFirstBMP);

}

7、修改OnDraw函数中的代码；

void CBitmapView::OnDraw(CDC* pDC)

{

CBitmapDoc* pDoc = GetDocument();

ASSERT_V ALID(pDoc);

// TODO: add draw code for native data here

BeginWaitCursor();

CSize DibSize=GetDibSize();

DibSize.cx*=m_x;

DibSize.cy*=-m_x;

DibToDC(pDC,DibSize);

EndWaitCursor();

}

8、建立打开文件的消息响应函数。

在Menu中打开菜单编辑窗口，单击“查看”，在下拉菜单中选中“建立类向导”并打开，弹出如下对话框。

在类名中选择CBitmapView，在Object IDs中选中“ID_FILE_OPEN”，单击COMMAND,单击Addfunction建立消息响应函数OnFileOpen()，点击“OK”，如下图所示：

并加入入下代码：

void CBitmapView::OnFileOpen()

{

// TODO: Add your command handler code here

CFileDialog filedlg(TRUE,"bmp","*.bmp");

if(filedlg.DoModal()!=IDOK)

return;

CFile myfile;

myfile.Open(filedlg.GetPathName(),CFile::modeRead);

if(ReadFile(&myfile)==TRUE)

Invalidate();

SetPalette();

}

9、编译并检验，完成bmp位图的读取与显示。

四、实验的结果

五、实验的总结

通过本次实验我了解了以下一些成员函数的作用：

void SetPaletteSize(int nBitCount);／／设置调色板大小

void Clear();／／清除

BOOL ReadFile(CFile *pFile);／／读取数据到内存

BOOL SetPalette();／／当前位图颜色数大于２５６设置调色板

BOOL GetPalette();／／创建颜色数不大于２５６的调色板

BOOL DibToDC(CDC* pDC,CSize size);显示位图

BOOL MemToDib(LPVOID lmem);／／得到内存中位图象素位置CSize GetDibSize();／／返回位图尺寸