数码相框(十八、bmp数据提取用于图标显示)

注：本人已购买韦东山老师第三期项目视频，内容来源《数码相框项目视频》，只用于学习记录，如有侵权，请联系删除。

1. 数码相框效果图

根据上一节的数码相框需求框架可得出的大致效果图如下图所示：

上图的图标都是经过缩小的图标，实际上这些图标的分辨率都是比较大的，例如方形的图标分辨率为 128*128；但是我们 Jz2440 开发板的 LCD 只有 480 * 272，如果按实际图片的尺寸大小显示，显然是不可取的，所以需要进行图片缩放；另外上图图标的格式为 bmp 格式的图标，要在 LCD 上显示这种格式的图片，就涉及到了 bmp 格式的图片解码。

2. BMP 格式图片解码

(1) 关于 BMP 格式图片的数据分析可以查看这个两篇博客：bitmap格式分析、BMP图像数据格式详解。

(2) 这里需要注意的是 LCD 是从左上角开始显示图像的，而 BMP 图片像素数据的存储是从左下角开始的，如下图所示。因此在显示BMP图片时需要从BMP图片的左上角开始读取数据发送给LCD显示：

(3) BMP 格式图片解码代码：
① 在 pic_operation.h 中定义像素数据结构体 T_PixelDatas、文件解析结构体 T_PicFileParser，代码如下：

#ifndef _PIC_OPERATION_H
#define _PIC_OPERATION_Htypedef struct PixelDatas{int iWidth;int iHeight;int iBpp;int iLineBytes;unsigned char *aucPixelDatas;
}T_PixelDatas, *PT_PixelDatas;typedef struct PicFileParser{char *name;int (*isSupport)(unsigned char *aFileHead);int (*GetPixelDatas)(unsigned char *aFileHead, PT_PixelDatas tPixelDatas);int (*FreePixelDatas)(PT_PixelDatas tPixelDatas);
}T_PicFileParser, *PT_PicFileParser;int PicZoom(PT_PixelDatas ptOriginPic, PT_PixelDatas ptZoomPic);
int PicMerge(int iX, int iY, PT_PixelDatas ptSmallPic, PT_PixelDatas ptBigPic);#endif /* _PIC_OPERATION_H */

② bmp解码代码如下：bmp.c

#include <pic_operation.h>
#include <stdlib.h>
#include <string.h>
#include <config.h>#pragma pack(push)  /* 将当前pack设置压栈保存 */
#pragma pack(1)     /* 必须在结构体定义之前使用 *//* bmp 文件头部 */
typedef struct tagBITMAPFILEHEADER { /* bmfh */unsigned short bfType;  /* 由于更快的访问bfType, 此时的bfType被4字节对齐 */unsigned long bfSize;unsigned short bfReserved1;unsigned short bfReserved2;unsigned long bfOffBits;
} BITMAPFILEHEADER;#pragma pack(pop) /* 恢复先前的pack设置 *//* bmp 位图信息头部 */
typedef struct tagBITMAPINFOHEADER { /* bmih */unsigned long  biSize;unsigned long  biWidth;unsigned long  biHeight;unsigned short biPlanes;unsigned short biBitCount;unsigned long  biCompression;unsigned long  biSizeImage;unsigned long  biXPelsPerMeter;unsigned long  biYPelsPerMeter;unsigned long  biClrUsed;unsigned long  biClrImportant;
} BITMAPINFOHEADER;/* bmp 文件开头的标记为 0x4D42* 以此判断是否支持BMP格式*/
static int isBMPFormat(unsigned char *aFileHead)
{if (aFileHead[0] != 0x42 || aFileHead[1] != 0x4D){return 0;}else{return -1;}
}/* 从BMP图片获取一行数据 */
static int ConvertOneLineFrmBMP(int iWidth, int iSrcBpp, int iDstBpp, unsigned char *pudSrcDatas, unsigned char *pudDstDatas)
{unsigned int dwRed;unsigned int dwGreen;unsigned int dwBlue;unsigned int dwColor;unsigned short *pwDstDatas16bpp = (unsigned short *)pudDstDatas;unsigned int *pwDstDatas32bpp   = (unsigned int *)pudDstDatas;int i;int pos = 0;if (iSrcBpp != 24){return -1;}if (iDstBpp == 24){memcpy(pudDstDatas, pudSrcDatas, iWidth * 3);}else {for (i = 0; i < iWidth; i++){dwBlue  = pudSrcDatas[pos++];dwGreen = pudSrcDatas[pos++];dwRed   = pudSrcDatas[pos++];if (iDstBpp == 32){dwColor = (dwRed << 16) | (dwGreen << 8) | dwBlue;*pwDstDatas32bpp = dwColor;pwDstDatas32bpp++;}else if (iDstBpp == 16){dwRed   = dwRed >> 3;dwGreen = dwGreen >> 2;dwBlue  = dwBlue >> 3;dwColor = (dwRed << 11) | (dwGreen << 5) | dwBlue;*pwDstDatas16bpp = dwColor;pwDstDatas16bpp++;}}}return 0;
}/* 获取BMP图片像素数据 * ptPixelDatas->iBpp 是输入的参数，它决定从BMP得到的数据要转换为该格式*/
static int GetPixelDatasFrmBMP(unsigned char *aFileHead, PT_PixelDatas ptPixelDatas)
{BITMAPFILEHEADER *ptBITMAPFILEHEADER;BITMAPINFOHEADER *ptBITMAPINFOHEADER;int iWidth;int iHeight;int iBMPBpp;int y;unsigned char *pucSrc;unsigned char *pucDest;int iLineWidthAlign;int iLineWidthReal;ptBITMAPFILEHEADER = (BITMAPFILEHEADER *)aFileHead;ptBITMAPINFOHEADER = (BITMAPINFOHEADER *)(aFileHead + sizeof(BITMAPFILEHEADER));iWidth  = ptBITMAPINFOHEADER->biWidth;iHeight = ptBITMAPINFOHEADER->biHeight;iBMPBpp = ptBITMAPINFOHEADER->biBitCount;if (iBMPBpp != 24){return -1;}ptPixelDatas->iWidth  = iWidth;ptPixelDatas->iHeight = iHeight;ptPixelDatas->aucPixelDatas = malloc(iWidth * iHeight * ptPixelDatas->iBpp / 8);ptPixelDatas->iLineBytes = iWidth * ptPixelDatas->iBpp / 8;if (ptPixelDatas->aucPixelDatas == NULL){return -1;}iLineWidthReal = iWidth * iBMPBpp / 8;iLineWidthAlign = (iLineWidthReal + 3) & ~0x03; /* 4字节对齐 */pucSrc = aFileHead +ptBITMAPFILEHEADER->bfOffBits;pucSrc = pucSrc + (iHeight - 1) * iLineWidthAlign; /* 把pucSrc指向图片数据的最后一行 */pucDest = ptPixelDatas->aucPixelDatas;for (y = 0; y < iHeight; y++){ConvertOneLineFrmBMP(iWidth, iBMPBpp, ptPixelDatas->iBpp, pucSrc, pucDest);pucSrc -= iLineWidthAlign;pucDest += ptPixelDatas->iLineBytes;}return 0;
}static int FreePixelDatasForBMP(PT_PixelDatas ptPixelDatas)
{free(ptPixelDatas->aucPixelDatas);return 0;
}T_PicFileParser g_tBMPParser = {.name           = "bmp",.isSupport      = isBMPFormat,.GetPixelDatas  = GetPixelDatasFrmBMP,.FreePixelDatas = FreePixelDatasForBMP,
};

3. BMP 格式图片缩放

(1) 关于图像的缩放算法，可以参考博客：图像缩放算法。
(2) 在图像缩放算法这博客中，有写到图片的缩放原理如下图所示：根据原图和缩放后图片的比例相同的原理，通过缩放后图片的 x、y 坐标求出原图的Sx、Sy坐标，然后取出原图（Sx，Sy）坐标的颜色值赋值给缩放图片的（x，y）坐标。

由此可以得出基本的代码框架如下图所示：

由于图片的像素是一行一行的读取的，在上图的 for 的第二层循环中，由于 y 的值是不变的，所有为了节省计算，优化如下：

另外，对与图片的每一列，x 的值是相等的，我们可以事先算出每一列 x 的值，存放在一个 table 里面，这样就不用每执行一次第二层for循环都重新计算 Sx 的值，从而节省计算时间，优化如下：

(3) 图片缩放的代码如下：zoom.c

#include <pic_operation.h>
#include <stdlib.h>
#include <string.h>int PicZoom(PT_PixelDatas ptOriginPic, PT_PixelDatas ptZoomPic)
{unsigned long dwDstWidth = ptZoomPic->iWidth;unsigned long *pdwSrcXTable = malloc(sizeof(unsigned long) * dwDstWidth);unsigned long x;unsigned long y;unsigned long dwSrcY;unsigned char *pucDest;unsigned char *pucSrc;unsigned long dwPixelBytes = ptOriginPic->iBpp / 8;if (ptOriginPic->iBpp != ptZoomPic->iBpp){free(pdwSrcXTable);return -1;}for (x = 0; x < dwDstWidth; x++){pdwSrcXTable[x] = x * ptOriginPic->iWidth / ptZoomPic->iWidth;}for (y = 0; y < ptZoomPic->iHeight; y++){dwSrcY  = y *  ptOriginPic->iHeight / ptZoomPic->iHeight;pucDest = ptZoomPic->aucPixelDatas + y * ptZoomPic->iLineBytes;pucSrc  = ptOriginPic->aucPixelDatas + dwSrcY * ptOriginPic->iLineBytes;for (x = 0; x < dwDstWidth; x++){/* 原图坐标：SrcX_Table[x], dwSrcY* 缩放坐标：x, y*/memcpy(pucDest + x * dwPixelBytes , pucSrc + pdwSrcXTable[x] * dwPixelBytes, dwPixelBytes);}}free(pdwSrcXTable);return 0;
}

图片经过缩小后得到一个小的数组，如何把这个小的数组放到大的 framebuffer里呢？代码如下：merge.c

#include <pic_operation.h>
#include <string.h>/* 把小图片合并到大图片的(iX,iY)坐标中* (iX,iY)坐标是小图片合并到大图的坐标*/
int PicMerge(int iX, int iY, PT_PixelDatas ptSmallPic, PT_PixelDatas ptBigPic)
{int i;unsigned char *pucSrc;unsigned char *pucDst;if ((ptSmallPic->iWidth > ptBigPic->iWidth) || (ptSmallPic->iHeight > ptBigPic->iHeight) ||(ptSmallPic->iBpp != ptBigPic->iBpp)){return -1;}pucSrc = ptSmallPic->aucPixelDatas;pucDst = ptBigPic->aucPixelDatas + iY * ptBigPic->iLineBytes + iX * ptBigPic->iBpp / 8;for (i = 0; i < ptSmallPic->iHeight; i++){memcpy(pucDst, pucSrc, ptSmallPic->iLineBytes);pucSrc += ptSmallPic->iLineBytes;pucDst += ptBigPic->iLineBytes;}return 0;
}

4. LCD 显示bmp格式图片

在 main.c 中，显示一幅原图和原图长宽缩小1/2的图片，代码如下：

#include <fonts_manager.h>
#include <disp_manager.h>
#include <input_manager.h>
#include <debug_manager.h>
#include <pic_operation.h>
#include <config.h>
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <string.h>
#include <sys/types.h>
#include <sys/stat.h>
#include <fcntl.h>
#include <unistd.h>
#include <sys/mman.h>/* ./digitpic <bmp_file> */
int main(int argc, char **argv)
{int iFdBmp;int iRet;PT_DispOpr ptDispOpr;unsigned char *pucBMPmem;struct stat tBMPStat;extern T_PicFileParser g_tBMPParser;T_PixelDatas tPixelDatas;T_PixelDatas tPixelDatasSmall;T_PixelDatas tPixelDatasFB;if (argc != 2){printf("%s <bmp_file>\n", argv[0]);return -1;}DebugInit();InitDebugChannel();DisplayInit();ptDispOpr = GetDispOpr("fb");ptDispOpr->DeviceInit();ptDispOpr->CleanScreen(0x00);/* 打开BMP文件 */iFdBmp = open(argv[1], O_RDWR);if (iFdBmp == -1){DBG_PRINTF("can't open %s!\n", argv[1]);return -1;}fstat(iFdBmp, &tBMPStat);pucBMPmem = (unsigned char *)mmap(NULL, tBMPStat.st_size, PROT_READ | PROT_WRITE, MAP_SHARED, iFdBmp, 0);if (pucBMPmem == (unsigned char *)-1){DBG_PRINTF("mmap error!\n");return -1;      }/* 提取BMP文件的RGB数据、缩放，在LCD显示出来 */iRet = g_tBMPParser.isSupport(pucBMPmem);if (iRet == 0){DBG_PRINTF("%s is not bmp file!\n", argv[1]);return -1;         }tPixelDatas.iBpp = ptDispOpr->iBpp;iRet = g_tBMPParser.GetPixelDatas(pucBMPmem, &tPixelDatas);if (iRet){DBG_PRINTF("GetPixelDatas error!\n");return -1;         }tPixelDatasFB.iWidth        = ptDispOpr->iXres;tPixelDatasFB.iHeight       = ptDispOpr->iYres;tPixelDatasFB.iBpp          = ptDispOpr->iBpp;tPixelDatasFB.iLineBytes    = ptDispOpr->iXres * ptDispOpr->iBpp / 8;tPixelDatasFB.aucPixelDatas = ptDispOpr->pucDispMem;PicMerge(0, 0, &tPixelDatas, &tPixelDatasFB);/* 缩小到原来的1/4 */tPixelDatasSmall.iWidth     = tPixelDatas.iWidth / 2;tPixelDatasSmall.iHeight    = tPixelDatas.iHeight / 2;tPixelDatasSmall.iBpp       = tPixelDatas.iBpp;tPixelDatasSmall.iLineBytes = tPixelDatasSmall.iWidth * tPixelDatasSmall.iBpp / 8;tPixelDatasSmall.aucPixelDatas = malloc(tPixelDatasSmall.iLineBytes * tPixelDatasSmall.iHeight);PicZoom(&tPixelDatas, &tPixelDatasSmall);PicMerge(128, 128, &tPixelDatasSmall, &tPixelDatasFB);free(tPixelDatasSmall.aucPixelDatas);return 0;
}

5. 测试

把编译好程序拷贝到开发板，运行：./digitpic browse_mode.bmp，运行结果如下图所示：