图像文件格式BMP文件格式详解

5.2 BMP文件格式

BMP文件格式是Microsoft Windows下最常见的图像文件格式之一，它采用位映射存储格式，除了图像深度可选以外，不采用其他任何压缩，因此，BMP文件所占用的空间很大。BMP文件的图像深度可选lbit、4bit、8bit及24bit。BMP文件存储数据时，图像的像素值在文件中的存放顺序为从左到右，从下到上，也就是说，在BMP文件中首先存放的是图像的最后一行像素，最后才存储图像的第一行像素，但对与同一行的像素，则是按照先左边后右边的的顺序存储的；另外一个需要关注的细节是：文件存储图像的每一行像素值时，如果存储该行像素值所占的字节数为4的倍数，则正常存储，否则，需要在后端补0，凑足4的倍数。由于BMP文件格式是Windows环境中交换与图有关的数据的一种标准，因此在Windows环境中运行的图形图像软件都支持BMP图像格式。

5.2.1典型的BMP图像文件由四部分组成：

1、位图头文件数据结构

主要包含文件的大小、文件类型、图像数据偏离文件头的长度等信息；

2、位图信息数据结构

包含图象的尺寸信息、图像用几个比特数值来表示一个像素、图像是否压缩、图像所用的颜色数等信息；

3、调色板

包含图像所用到的颜色表，显示图像时需用到这个颜色表来生成调色板，但如果图像为真彩色，既图像的每个像素用24个比特来表示，文件中就没有这一块信息，也就不需要操作调色板。

4、位图数据

记录了位图的每一个像素值或该对应像素的颜色表的索引值，图像记录顺序是

在扫描行内是从左到右, 扫描行之间是从下到上。这种格式我们又称为Bottom_Up位图，当然与之相对的还有Up_Down形式的位图，它的记录顺序是从上到下的，对于这种形式的位图，也不存在压缩形式。

5.2.2 BMP文件结构

位图文件（bitmap file, BMP）格式是Windows采用的图像文件存储格式，在Windows 环境下运行的所有图像处理软件都支持这种格式。Windows3.0以后的BMP格式与显示设备无关，因此把这种BMP格式称为设备无关位图（Device Independentbit Bitmap , DIB）格式，Windows能够在任何类型的显示设备上显示BMP位图。BMP位图默认的文件扩展名是bmp。

1、文件结构

位图文件可看成由4个部分组成：位图文件头（Bitmap-File）、位图信息头

（Bitmap-Information Header）、彩色表（Color Table）和定义位图的字节阵列，它们的名称

和符号如下表1所示：

2、位图文件结构可综合在下表中：

3、结构详解

（1）位图文件头：它包含有关于文件类型、文件大小和存放位置等信息，在Windows 3.0以上版本的位图文件中用BITMSPFILEHEADER结构体来定义。位图文件头包含了图像类型、图像大小、图像数据存放地址和两个保留未使用的字段。BMP文件头数据结构含有BMP文件的类型、文件大小和位图起始位置等信息。

其结构定义如下:

typedef struct tagBITMAPFILEHEADER{

WORD bfType; // 位图文件的类型，必须为BM

DWORD bfSize; // 位图文件的大小，以字节为单位

WORD bfReserved1; // 位图文件保留字，必须为0

WORD bfReserved2; // 位图文件保留字，必须为0

DWORD bfOffBits; // 位图数据的起始位置，以相对于位图

// 每个像素所需的位数，必须是1( 双色), 4(16 色)，8(256 色)或24(真彩色)

// 文件头的偏移量表示，以字节为单位

} BITMAPFILEHEADER; //该结构占据14个字节。

（2）位图信息头：位图信息用BITMAPINFO结构体来定义，位图信息头包含了位图信息头的大小、图像的宽高、图像的色深、压缩说明图像数据的大小和其他一些参数。

BMP位图信息头数据用于说明位图的尺寸等信息。

typedef struct tagBITMAPINFOHEADER{

DWORD biSize; // 本结构所占用字节数

LONG biWidth; // 位图的宽度，以像素为单位

LONG biHeight; // 位图的高度，以像素为单位

WORD biPlanes; // 目标设备的级别，必须为1

WORD biBitCount // 每个像素所需的位数，必须是1(双色) (黑白二色图),

// 4(16色)，8(256色)或24(真彩色)之一(新的.bmp格式支持32位色)

DWORD biCompression; // 位图压缩类型，必须是0(不压缩),

// 1(BI_RLE8压缩类型)或2(BI_RLE4压缩类型)之一

DWORD biSizeImage; // 位图的大小，以字节为单位

LONG biXPelsPerMeter; // 位图水平分辨率，每米像素数

LONG biYPelsPerMeter; // 位图垂直分辨率，每米像素数

DWORD biClrUsed; // 位图实际使用的颜色表中的颜色数

DWORD biClrImportant; // 位图显示过程中重要的颜色数

} BITMAPINFOHEADER; //该结构占据40个字节

它由位图信息头和彩色表组成，前者用BITMAPINFOHEADER结构体定义，后者用RGBQUAD结构体定义。

1）彩色表的定位：应用程序进行彩色表的定位时，可使用存储在biSize成员中的信息来查找在BITMAPINFO结构体中的彩色表。

2）biBitCount：biBitCount=1表示位图最多有两种颜色，黑色和白色。图像数据阵列中的每一位表示一个pixel:biBiCount=4表示位图最多有16种颜色。每个像素用场bit表示，交用这4bit作为彩色表的表项来查找该像素的颜色。

3）ClrUsed：BITMAPINFOHEADER结构中的成员ClrUsed指定实际使用的颜色数目。

4）8bit/pixel的图像数据压缩：

BI_RLE8 8bit/pixel的RLE压缩编码，可使用编码方式和绝对方式中的任何一种进行压缩，这两种方式可在同一幅图中的任何地方使用。

编码方式由此及彼个字节组成，第一个字节指定使用相同颜色的像素数目，第二个字节指字使用的颜色索引。此外，这个字节对中的第一个字节可设置为0，联合使用第二个字节的值表示：

●第二个字节的值为0 行的结束

●第二个字节的值为1 图像结束

●第二个字节的值为2 其后的两个字节表示下一个像素从当前开始的水平和垂直位

置的偏移量

绝对方式第一个字节设置为0，而第二个字节设置为03h~0FFh之间的一个值。在这种方式中，第二个字节表示跟在这个字节后面的字节数，每个字节包含单个像素的颜色索引。

5）每个像素为4位的图像数据压缩：

BI_RLE4 每个像素为4位的RLE压缩编码，同样也可使用编码方式和绝对方式中的任何一种进行压缩，这两种方式也可在同一幅图中的任何地方使用。

编码方式由2个字节组成，第一个字节指定像素数目，第二个字节包含两种颜色索引。

绝对方式这个字节对中的第一个字节设置为0，第二个字节包含有颜色索引数，其后续字节包含有颜色索引，颜色索引存放在该字节的高、低4位中，一个颜色索引对应一个像素。

BI_RLE4也同样联合使用第二个字节中的值表示：

●第二个字节的值为0 行的结束

●第二个字节的值为1 图像结束

●第二个字节的值为2 其后的两个字节表示下一个像素从当前开始的水平和垂直位

置的偏移量

（3）彩色表：包含的元素与位图所具有的颜色数相同，像素的颜色用RGBQUAD结构来定义。彩色表中的颜色按颜色的重要性排序，这可辅助显示驱动程序为不能显示足够多颜