读取bmp格式位图文件到二维数组(C语言)

本来是打算弄个BadApple玩玩，不过不满足于简单地读取文本文件并输出，所以最后变成了研究如何用C语言读取位图文件并通过二维数组来存储像素信息。

第一步自然是弄清楚bmp的文件格式。在各种位图格式中，bmp因为数据块通常没有压缩，每个像素都由独立的几个或者几组bits来表示，读写方式都比较简单，只需要按照格式要求通过fread读取二进制文件就行。

bmp文件大概有四部分组成，第一部分是文件类型数据，存放跟bmp文件类型有关的信息，共占用14字节。第二部分是图像信息数据，保存位图图像相关的信息，共40字节，第三部分是一个可选的调色板，最后是像素信息区。

各部分中具体的字段含义见下表：

按照上面的格式说明，我们定义几个结构体来描述他们：

#pragma once#include<stdio.h>
typedef unsigned int DWORD;  // 4bytes
typedef unsigned short WORD;  // 2bytes
typedef signed long LONG;  // 4bytes
typedef unsigned char BYTE;  // 1bytes#pragma pack(push)
#pragma pack(1)// 修改默认对齐值
/*位图文件文件头结构体*/
typedef struct tagBITMAPFILEHEADER {WORD bFileType;DWORD bFileSize;WORD bReserved1;WORD bReserved2;DWORD bPixelDataOffset;
}BITMAPFILEHEADER; //14bytes
#pragma pack(pop)/*位图文件信息头结构体*/
typedef struct tagBITMAPINFOHEADER {DWORD bHeaderSize;  // 图像信息头总大小（40bytes）LONG bImageWidth;  // 图像宽度（像素）LONG bImageHeight;  // 图像高度WORD bPlanes;  // 应该是0WORD bBitsPerPixel;  // 像素位数DWORD bCompression;  // 图像压缩方法DWORD bImageSize;  // 图像大小（字节）LONG bXpixelsPerMeter;  // 横向每米像素数LONG bYpixelsPerMeter;  // 纵向每米像素数DWORD bTotalColors;  // 使用的颜色总数，如果像素位数大于8，则该字段没有意义DWORD bImportantColors;  // 重要颜色数，一般没什么用
}BITMAPINFOHEADER; //40bytes/*位图文件调色板结构体*/
typedef struct tagRGBQUAD {BYTE rgbBlue;BYTE    rgbGreen;BYTE   rgbRed;BYTE rgbReserved;
}RGBQUAD;/*像素点RGB结构体*/
typedef struct tagRGB {BYTE blue;BYTE green;BYTE red;
}RGBDATA;

#pragma pack(push)
#pragma pack(1) 用于取消结构体的自动对齐，如果不指定文件头结构体可能占据的大小不是14字节，关于机构体的大小是否正确可以通过输出 sizeof(BITMAPFILEHEADER) 来得到。

事实上这些机构体在wingdi.h文件中也有定义，如果使用windows也可以直接使用gdi中定义的结构。

定义好这些结构体之后就是编写读取位图的函数了，基本方法就是通过fread来从文件读取指定大小，指定个数的元素，比如下面这条语句用于读取信息头：

fread(infoHead, sizeof(BITMAPINFOHEADER), 1, fp)

从fp文件流中读取14字节的元素一次，并存放到infoHead指针所指向的内存区域，infoHead是BITMAPINFOHEADER类型的结构指针，该内存可以通过malloc在堆中动态分配也可以直接定义相应变量。

下面贴上用到的源码，原谅我没有写多少注释：

#define _CRT_SECURE_NO_DEPRECATE
#include"bmp.h"
#include<string.h>
#include<stdlib.h>
#include<stdio.h>FILE* openBmpImage(char* fileName, char* mode) {FILE* fp;if (strcmp(mode, "r") == 0) {mode = "rb";}else if (strcmp(mode,"w") == 0) {mode = "ab";}else {//输出错误信息fprintf(stderr,"文件打开模式:%s使用错误\n",mode);//文件打开失败，返回空指针return NULL;}if ((fp = fopen(fileName,mode)) == NULL) {fprintf(stderr, "打开文件:%s失败\n", fileName);return NULL; }return fp;
}void closeBmpImage(FILE* fp) {//关闭文件fclose(fp);//printf("已关闭文件\n");//释放文件指针free(fp);//printf("已释放文件指针\n");
}BITMAPFILEHEADER* readBmpFileHead(FILE* fp) {//printf("%d\n", sizeof(BITMAPFILEHEADER));//这个大小是16Bytes没错BITMAPFILEHEADER* fileHead = (BITMAPFILEHEADER*)malloc(sizeof(BITMAPFILEHEADER));if (fileHead == NULL) {fprintf(stderr,"内存分配失败");}if (fread(fileHead, sizeof(BITMAPFILEHEADER), 1, fp) != 1) {fprintf(stderr,"文件头读取失败");}return fileHead;
}BITMAPINFOHEADER* readBmpInfoHead(FILE* fp) {//printf("%d\n", sizeof(BITMAPINFOHEADER));BITMAPINFOHEADER* infoHead = (BITMAPINFOHEADER*)malloc(sizeof(BITMAPINFOHEADER));if (infoHead == NULL) {fprintf(stderr, "内存分配失败");}if (fread(infoHead, sizeof(BITMAPINFOHEADER), 1, fp) != 1) {fprintf(stderr, "信息头读取失败");}printf("信息头大小：%d字节\n", infoHead->bHeaderSize);printf("图片宽度：%d像素\n", infoHead->bImageWidth);printf("图片高度：%d像素\n", infoHead->bImageHeight);printf("颜色位数：%d位\n", infoHead->bBitsPerPixel);printf("横向每米像素数：%d个\n", infoHead->bXpixelsPerMeter);printf("纵向每米像素数：%d个\n", infoHead->bYpixelsPerMeter);printf("数据块大小：%d字节\n", infoHead->bImageSize);printf("位面数：%d\n", infoHead->bPlanes);printf("使用颜色总数：%d个\n", infoHead->bTotalColors);printf("重要颜色总数：%d个\n", infoHead->bImportantColors);printf("压缩算法：%d\n", infoHead->bCompression);return infoHead;
}RGBDATA** readBmpDataToArr(FILE* fp) {int i = 0, j = 0;int width = 0, height = 0;BITMAPFILEHEADER* fileHead = readBmpFileHead(fp);BITMAPINFOHEADER* infoHead = readBmpInfoHead(fp);width = infoHead->bImageWidth;height = infoHead->bImageHeight;RGBDATA** data = createMatrix(width,height);//如果位数小于8则调色板有效if (infoHead->bBitsPerPixel < 8) {RGBQUAD* rgbQuad = (RGBQUAD*)malloc(sizeof(RGBQUAD));if(rgbQuad == NULL){printf("内存分配失败");}if (fread(rgbQuad, sizeof(rgbQuad), 1, fp) != 1) {printf("调色板读入失败");}}for (i = 0; i < height; i++) {for (j = 0; j < width; j++) {fread(&data[i][j], sizeof(RGBDATA), 1, fp);}}return data;
}RGBDATA** createMatrix(int width,int height) {//动态创建二维数组RGBDATA** Matrix;int i;Matrix = (RGBDATA **)malloc(sizeof(RGBDATA*) * height);if (Matrix == NULL) {fprintf(stderr,"内存分配失败");return NULL;}for (i = 0; i < height; i++) {Matrix[i] = (RGBDATA *)malloc(sizeof(RGBDATA) * width);if (Matrix[i] == NULL) {fprintf(stderr, "内存分配失败");return NULL;}}return(Matrix);
}

没有太多内容值得细说，后面是测试代码：

#include<stdio.h>
#include"bmp.h"
int main() {//printf("%d",sizeof(unsigned short));//printf("%d",sizeof(unsigned int));//printf("%d",sizeof(unsigned long));//printf("%d",sizeof(unsigned char));FILE* fp = openBmpImage("lena.bmp","r");//BITMAPFILEHEADER* fileHead = readBmpFileHead(fp);//BITMAPINFOHEADER* infoHead = readBmpInfoHead(fp);RGBDATA ** data = readBmpDataToArr(fp);//谨慎，避免下标越界for (int i = 0; i < 512; i++) {for (int j = 0; j < 512; j++) {printf("第(%d，%d)像素：[%d,%d,%d] \n ", 511-i,j+1,data[i][j].blue, data[i][j].green, data[i][j].red);}printf("\n");}closeBmpImage(fp);getchar();return 0;
}

运行之后可以得到这样的结果：

注意每个像素得到的三个数值分别代表b,g,r分量，和习惯的rgb是反着的。

最后要注意，大多数位图的像素信息是自下而上的，也就是说代码中得到的数组的最后一行对应图片的第一行，以此类推。。

位图读取就是这样了，下一步再考虑写入bmp文件和像素数组的处理操作。。。

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