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：
表1 BMP图像文件组成部分的名称和符号 位图文件的组成 位图文件头 位图信息头 彩色表 图像数据阵列字节 结构名称 BITMAPEILEHEADER BITMAPINFOHEADER RGBQUAD BITMAPDATA 符 号 bmfh bmib aColors [ ] aBitmapBits [ ]
2、位图文件结构可综合在下表中：
表2 位图文件结构 偏移量 名称 大小（byte） 内容 两字节的内容用来识别位的类型： 图 像 文 件 头 000Ah 002h 006h File Size Reserved Bitmap Data Offset 4 4 4 000h 标识符 2 BM——Windows 3.x，9x，NT，…… CI、CP、IC、PT——OS/2 用字节表示的整个文件的大小 保留，设置为0 从文件开始到位图数据开始之间的数据（Bitmap Data）的偏移量 位图信息头的长度，用来描述位图的颜色和压缩000Eh Bitmap Header Size 4 方法等。下面的长度表示： 28 h——Windows3.X ,9X,NT… 0Ch/F0h——OS/2 1.x 0012h 0016h 001Ah 图 像 信 息 头 001Eh Compression 4 Width Height Planes 4 4 2 位图的宽度，以像素为单位 位图的高度，以像素为单位 位图的位面数 每个像素的位数 001Ch Bites Per Pixel 2 1—单色位图；4—16色图；8—256色位图 16—16bit 高彩位图；24—24位真彩位图 压缩说明： 0：无压缩； 1—RLE 8-bit/pixel（BI_RLE4） 2—RLE 4-bit/pixel（BI——RLE8） 3—Bitfields（BI_BITFIELDS） 0022h 0026h 002Ah 002Eh Bitmap Data Size Hresolution Vresolution Colors 4 4 4 4 用字节数表示的位图数据的大小。 该数必须是4的倍数。 用pixel/m表示的水平分辨率 用pixel/m表示的水平分辨率 位图使用的颜色数。如8bit/pixel表示为100h或者256 0032h Important Colors 4 指定重要的颜色数。当该域的值等于颜色数时，表示所有颜色都一样重要 调色板规范。对于调色板中的每个表项，这4个字节用下述方法来描述RGB的值： 0036h Palette N*4 ·1字节用于表示RGB中的蓝色分量 ·1字节用于表示RGB中的绿色分量 ·1字节用于表示RGB中的红色分量 ·1字节用于表示填充符（设置为0） 该域的大小取决于压缩方法它包含所有的位图0436h Bitmap Data X 数据字节，这些数据字节实际就是彩色调节器色板的索引号
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
色数的显示设备显示彩色图像。
颜色表用于说明位图中的颜色，它有若干个表项，每一个表项是一个RGBQUAD类型的结构，定义一种颜色。RGBQUAD结构的定义如下:
typedef struct tagRGBQUAD {
BYTE rgbBlue; // 蓝色的亮度(值范围为0-255) BYTE rgbGreen; // 绿色的亮度(值范围为0-255) BYTE rgbRed; // 红色的亮度(值范围为 0-255) BYTE rgbReserved; // 保留，必须为0 } RGBQUAD;
彩色表/调色板（color table）是单色、16色和256色图像文件所特有的，相对应的调色板大小是2、16和256，调色板以4字节为单位，每4个字节存放一个颜色值，图像的数据是指向调色板的索引。可以将调色板想象成一个数组，每个数组元素的大小为4字节，假设有一256色的BMP图像的调色板数据为：
调色板[0]=黑、调色板[1]=白、调色板[2]=红、调色板[3]=蓝…调色板[255]=黄 图像数据01 00 02 FF表示调用调色板[1]、调色板[0]、调色板[2]和调色板[255]中的数据来显示图像颜色。每个调色板的大小为4字节，按蓝、绿、红存储一个颜色值。
（4）位图数据：紧跟在彩色表之后的是图像数据字节阵列。图像的每一扫描行由表示图像像素的连续的字节组成，每一行的字节数取决于图像的颜色数目和用像素表示的图像宽度。
位图的一个像 素值所占的字节数：当biBitCount=1时，8个像素占1个字节；当biBitCount=4时，2个像素占1个字节；当biBitCount=8 时，1个像素占1个字节；当biBitCount=24时,1个像素占3个字节，此时图像为真彩色图像。当图像不是为真彩色时，图像文件中包含颜色表，位 图的数据表示对应像素点在颜色表中相应的索引值，当为真彩色时，每一个像素用三个字节表示图像相应像素点彩色值，每个字节分别对应R、G、B分量的值，这 时候图像文件中没有颜色表。上面我已经讲过了，Windows规定图像文件中一个扫描行所占的字节数必须是4的倍数(即以字为单位),不足的以0填充 ，图像文件中一个扫描行所占的字节数计算方法：
DataSizePerLine = (biWidth * biBitCount + 31) / 8；// 一个扫描行所占的字节数 位图数据的大小按下式计算(不压缩情况下)： DataSize = DataSizePerLine * biHeight。
