原文地址：https://blog.csdn.net/u013018721/article/details/35562763
位图是windows中广泛应用的一种图像格式,其后缀名为.bmp.位图也称为位映射图片.
一张位图包含了许许多多的像素点,每个像素点有不同的颜色。由此构成了五彩斑斓的位图图像,
然而正是因为由像素点这一基本元素构成，所以在放大图片的时候，人眼便能够区分一个一个
的像素点,进而造成位图失真。本文主要介绍位图文件在计算机内存中的存储形式。
当然这里还要介绍两种位图:DDB,DIB
DDB(device dependent bitmap),为设备相关位图,这种位图与具体的输出设备相关。
在这种位图的结构中没有保存调色板信息。因为在输出显示时是调用系统的调色板。这
便是这种位图的局限性。
DIB(device independent bitmap),为设备无关位图。这种位图与具体的输出无关。
其结构中包含四个部分文件头,信息头,调色板,数据区域。所以下文均是介绍这种位图
的结构信息。
BMP文件由文件头，位图信息头，颜色信息和图像数据四部分组成。
这wingdi.h中对位图文件头和信息头也作了相应的结构体定义。
//对位图文件头的定义
typedef struct tagBITMAPFILEHEADER {
WORD bfType; //位图文件的类型， 必须为BM 对应的16进制为0x4D42
DWORD bfSize; //位图文件的大小，字节单位
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; //为从文件头到实际图像数据区域的长度，即前三个结构长度之和。
} BITMAPFILEHEADER, FAR *LPBITMAPFILEHEADER, *PBITMAPFILEHEADER;
文件头长度固定为14个字节，其中WORD占两个字节，DWORD占四个字节。
//对位图信息头的定义
typedef struct tagBITMAPINFOHEADER{
DWORD biSize; //指定该信息头所占字节数，固定占40个字节
LONG biWidth; //位图的宽度，单位为像素
LONG biHeight; //位图的高度，单位为像素
WORD biPlanes; //目标设备的位面数，必须是1
WORD biBitCount; //每个像素所占的位数
DWORD biCompression; //位图的压缩方式，大多数情况下为0，也可能是BI_RGB
DWORD biSizeImage; //位图的大小，字节单位
LONG biXPelsPerMeter; //水平分辨率，水平每米所占像素个数
LONG biYPelsPerMeter; //垂直分辨率，垂直每米所占像素个数
DWORD biClrUsed; //指出该位图中实际使用的色彩数，若为0，则为2^biBitCount
DWORD biClrImportant; //位图显示中比较重要的颜色数,若为0，则所有颜色都是重要的。
} BITMAPINFOHEADER, FAR *LPBITMAPINFOHEADER, *PBITMAPINFOHEADER;
信息头固定长度为40个字节，其中word占两个字节，Dword和Long各占四个字节。
//对颜色表的定义(针对一个像素而定义)
typedef struct tagRGBQUAD {
BYTE rgbBlue; //该颜色的蓝色分量(0-255)
BYTE rgbGreen; //该颜色的绿色分量(0-255)
BYTE rgbRed; //该颜色的红色分量(0-255)
BYTE rgbReserved; //保留值
} RGBQUAD;
颜色表中RGBQUAD结构数据的个数有biBitCount来确定:
当biBitCount=1,4,8时，分别有2,16,256个表项;
当biBitCount=24时，没有颜色表项。
位图信息头和颜色表组成位图信息，BITMAPINFO结构定义如下:
typedef struct tagBITMAPINFO {
BITMAPINFOHEADER bmiHeader; // 位图信息头
RGBQUAD bmiColors[1]; // 颜色表
} BITMAPINFO;
// 位图数据
位图数据记录了位图的每一个像素值，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。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;
Windows规定一个扫描行所占的字节数必须是
4的倍数(即以long为单位),不足的以0填充，
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
DataSizePerLine= DataSizePerLine/4*4; // 字节数必须是4的倍数
位图数据的大小(不压缩情况下):
DataSize= DataSizePerLine* biHeight;
下面用hexeditor16位编辑器对一张位图的存储结构进行说明：
上图则是对苹果位图用16位编辑器打开后的存储结构
前14个字节为位图文件头:
0-1字节:42 4D 位图类型BM
2-5字节:36 A8 05 00 位图文件大小为实际上应该0x0005A836 总共为370742个字节
6-7字节:00 00 保留字 0
8-9字节:00 00 保留字 0
10-13字节:36 00 00 00位图文件头到数据的偏移,实际上为00 00 00 36,实例偏移为54字节。
而文件头14字节，信息头40字节一共54字节。那么颜色表呢?颜色表为0.是的，颜色表为0
说明该位图使用24位真彩色，而非索引调色板。故位图信息结构中不包括调色板。
第14到53这40个字节为位图信息头:
14-17字节:28 00 00 00实际上为0x00000028=40标识该信息头结构所占字节数。
18-21字节:55 01 00 00实际上为0x00000155=341标识该位图的宽度，单位为像素
22-25字节:00 00 01 6A实际上为0x0000016A=362标识该位图的高度，单位为像素
26-27字节:01 00实际上为0x0001=1标识目标设备的位面数，强制为1
28-29字节:18 00实际上为0x0018=24标识每个像素所占的位数。因为每个像素由RGB三种
颜色分量组成，且每个分量占一个字节。而每个像素占24.故该图使用了RGB三种
分量的所有组合，为24色真彩色图像
30-33字节:00 00 00 00实际上为0，标识位图压缩类型
34-37字节:00 A8 05 00实际上为0x0005A800=1448,表示为位图大小，字节为单位
38-41字节:C4 0E 00 00实际上为0x00000EC4=3780,表示水平每米所占的像素，即水平分辨率
42-45字节:C4 0E 00 00实际上为0x00000EC4=3780,表示垂直每米所占的像素，即垂直分辨率
46-49字节:00 00 00 00表示实际使用的颜色数。若为0，则标识为真彩色位图，使用的颜色种类为2^biBitCount
50-53字节:00 00 00 00表示位图显示中比较重要的颜色数.若为0，则标识位图中所以的颜色都重要
而位图图像数据的扫描读取方式则是以从左到右，从下到上的方式进行。而本图又为24位真彩图,故每个像素
占三个字节。故每次从最后一行开始从左到右。一次性读三个字节代表一个像素的颜色数据值。
而对应非24为真色图：
当biBitCount=16时，两个字节代表一个像素点的颜色数据值。此时存在颜色表，颜色表的种类为2^16种。所以在
图像中保存此调色板，在显示位图时调用此调色板的索引值以两个字节代表一个像素点进行显示。
当biBitCount=8时，一个字节代表一个像素点的颜色数据值。此时存在颜色表，颜色表的种类为2^8=256种。所以在
图像中保存此调色板，在显示位图时调用此调色板的索引值以一个字节代表一个像素点进行显示。
当biBitCount=4时，半个字节代表一个像素点的颜色数据值。此时存在颜色表，颜色表的种类为2^4=128种。所以在
图像中保存此调色板，在显示位图时调用此调色板的索引值以半个字节代表一个像素点进行显示，即一个字节表示两个
像素点。
当biBitCount=2时，个字节代表一个像素点的颜色数据值。此时存在颜色表，颜色表的种类为2^2=4种。所以在
图像中保存此调色板，在显示位图时调用此调色板的索引值以四分之一个字节代表一个像素点进行显示，即一个字节表示
四分之一个像素点。
当biBitCount=1时，此时为灰度图像。仅黑白两种颜色。一个字节可标识八个像素点。
所以不能看出颜色深度越神，所保存的调色板越大，存储需要的内存空间越大。
至此,本文关于设备无关位图的结构已经作了详解的解释，相信读者在看完此文后对位图结构有个大致了解，
以至于在后续图像处理的应用中有所帮助。
该实例未使用任何API和相关类，相信如果对此实例能够完全理解那么将有进一步进行数字图像处理的能力。
该实例实现三个功能：
1.读取位图文件数据。
2.将位图中像素数据保存到TXT中。
3.根据读取的位图函数中的数据保存位图文件。
具体代码如下，并附有详细注释：
头文件BmpNew.h如下:
typedef unsigned char BYTE;
typedef unsigned short WORD;
typedef unsigned int DWORD;
typedef long LONG;
//位图文件头定义;
//其中不包含文件类型信息（由于结构体的内存结构决定，
//要是加了的话将不能正确读取文件信息）
typedef struct tagBITMAPFILEHEADER{
//WORD bfType;//文件类型，必须是0x424D，即字符“BM”
DWORD bfSize;//文件大小
WORD bfReserved1;//保留字
WORD bfReserved2;//保留字
DWORD bfOffBits;//从文件头到实际位图数据的偏移字节数
}BITMAPFILEHEADER;
typedef struct tagBITMAPINFOHEADER{
DWORD biSize;//信息头大小
LONG biWidth;//图像宽度
LONG biHeight;//图像高度
WORD biPlanes;//位平面数，必须为1
WORD biBitCount;//每像素位数
DWORD biCompression; //压缩类型
DWORD biSizeImage; //压缩图像大小字节数
LONG biXPelsPerMeter; //水平分辨率
LONG biYPelsPerMeter; //垂直分辨率
DWORD biClrUsed; //位图实际用到的色彩数
DWORD biClrImportant; //本位图中重要的色彩数
}BITMAPINFOHEADER; //位图信息头定义
typedef struct tagRGBQUAD{
BYTE rgbBlue; //该颜色的蓝色分量
BYTE rgbGreen; //该颜色的绿色分量
BYTE rgbRed; //该颜色的红色分量
BYTE rgbReserved; //保留值
}RGBQUAD;//调色板定义
源文件BmpNew.cpp如下：
#include<math.h>
#include <iomanip.h>
#include <stdlib.h>
#include <windows.h>
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <fstream.h>
/************************************************************************/
/*以下该模块是完成BMP图像(彩色图像是24bit RGB各8bit)的像素获取，
并存在文件名为xiang_su_zhi.txt中
*/
/************************************************************************/
//用到的全局变量
unsigned char *pBmpBuf;//读入图像数据的指针
int bmpWidth;//图像的宽
int bmpHeight;//图像的高
RGBQUAD *pColorTable;//颜色表指针
int biBitCount;//图像类型，每像素位数
/************************************************************************/
/* 读图像的位图数据、宽、高、颜色表及
每像素位数等数据进内存，存放在相应的全局变量中
*/
/************************************************************************/
bool readBmp(char *bmpName)
{
FILE *fp=fopen(bmpName,"rb");//二进制只读方式打开指定的图像文件
if(fp==0) //判断文件是否正确打开
return 0;
//跳过位图文件头结构BITMAPFILEHEADER,使得文件指针指向信息头的开始
fseek(fp, sizeof(BITMAPFILEHEADER),0);
//定义位图信息头结构变量，读取位图信息头进内存，存放在变量head中,为了获取图像的宽,高,每像素所占位数
BITMAPINFOHEADER head;
fread(&head, sizeof(BITMAPINFOHEADER), 1,fp);
//获取图像宽、高、每像素所占位数等信息
bmpWidth = head.biWidth;
bmpHeight = head.biHeight;
biBitCount = head.biBitCount;
//定义变量，计算图像每行像素所占的字节数（必须是4的倍数）
int lineByte=(bmpWidth * biBitCount/8+3)/4*4;
//灰度图像有颜色表(调色板)，且颜色表表项为256
if(biBitCount==8)
{
//申请颜色表所需要的空间，读颜色表进内存
pColorTable=new RGBQUAD[256]; //申请256种颜色表大小的内存
fread(pColorTable,sizeof(RGBQUAD),256,fp); //读取概灰度图的颜色表到pColorTable所指向的内存中
}
//申请位图数据所需要的空间，读位图数据进pBmpBuf指向的内存
pBmpBuf=new unsigned char[lineByte * bmpHeight];
fread(pBmpBuf,1,lineByte * bmpHeight,fp);
fclose(fp);//关闭文件
return 1;//读取文件成功
}
/************************************************************************/
/* 给定一个图像位图数据、宽、高、颜色表指针及
每像素所占的位数等信息,将其写到指定文件中
*/
/************************************************************************/
bool saveBmp(char *bmpName, unsigned char *imgBuf, int width, int height, int biBitCount, RGBQUAD *pColorTable)
{
//如果位图数据指针为0，则没有数据传入，函数返回
if(!imgBuf)
return 0;
//颜色表大小，以字节为单位，灰度图像颜色表为1024字节，彩色图像颜色表大小为0
int colorTablesize=0;
if(biBitCount==8)
colorTablesize=1024;//一个RGBQUAD(颜色)结构占四个字节,对于8位的灰度图而言,一共有256*4=1024个字节大小的颜色表
//待存储图像数据每行字节数为4的倍数
int lineByte=(width * biBitCount/8+3)/4*4;
//以二进制写的方式打开文件
FILE *fp=fopen(bmpName,"wb");
if(fp==0)
return 0;
//申请位图文件头结构变量，填写文件头信息
BITMAPFILEHEADER fileHead;
fileHead.bfType = 0x4D42;//bmp类型
//bfSize是图像文件4个组成部分之和
fileHead.bfSize= sizeof(BITMAPFILEHEADER) + sizeof(BITMAPINFOHEADER) + colorTablesize + lineByte*height;
fileHead.bfReserved1 = 0;
fileHead.bfReserved2 = 0;
//bfOffBits是图像文件前3个部分所需空间之和
fileHead.bfOffBits=54+colorTablesize;
//写文件头进文件
fwrite(&fileHead, sizeof(BITMAPFILEHEADER),1, fp);
//申请位图信息头结构变量，填写信息头信息
BITMAPINFOHEADER head;
head.biBitCount=biBitCount;
head.biClrImportant=0;
head.biClrUsed=0;
head.biCompression=0;
head.biHeight=height;
head.biPlanes=1;
head.biSize=40;
head.biSizeImage=lineByte*height;
head.biWidth=width;
head.biXPelsPerMeter=0;
head.biYPelsPerMeter=0;
//写位图信息头进内存
fwrite(&head, sizeof(BITMAPINFOHEADER),1, fp);
//如果灰度图像，有颜色表，写入文件
if(biBitCount==8)
fwrite(pColorTable, sizeof(RGBQUAD),256, fp);
//写位图数据进文件
fwrite(imgBuf, height*lineByte, 1, fp);
//关闭文件
fclose(fp);
return 1;
}
/************************************************************************/
/* 以下为像素的读取函数 */
/************************************************************************/
void doIt()
{
//读入指定BMP文件进内存
char readPath[]="test.bmp";
//读取图像信息
readBmp(readPath);
//输出图像的信息 宽度（单位像素） 高度(单位像素) 每个像素的位数
cout<<"width="<<bmpWidth<<" height="<<bmpHeight<<" biBitCount="<<biBitCount<<endl;
//循环变量，图像的坐标
//每行字节数
int lineByte=(bmpWidth*biBitCount/8+3)/4*4;
//循环变量，针对彩色图像，遍历每像素的三个分量
int m=0,n=0,count_xiang_su=0;
//将图像左下角1/4部分置成黑色
ofstream outfile("test2.txt",ios::in|ios::trunc); //概txt文档用于保存图像的像素数据，以8*8的矩阵形式输出
if(biBitCount==8) //对于灰度图像
{
/************************************************************************/
/* 以下完成图像的分割成8*8小单元，并把像素值存储到指定文本中
由于BMP图像的像素数据是从左下角：由左往右，由下往上逐行扫描的*/
/************************************************************************/
int L1=0;
int hang=63;
int lie=0;
//int L2=0;
//int fen_ge=8;
//-----------------------------------------------------------------
//最外层for循环控制行，一次八行
//-----------------------------------------------------------------
for(int fen_ge_hang=0;fen_ge_hang<8;fen_ge_hang++)//64*64矩阵行循环
{
//-----------------------------------------------
//第三层for循环按列循环，循环8次8列，至此最后8列被分成了8个8*8矩阵保存在文本文档中
//-----------------------------------------------
for(int fen_ge_lie=0;fen_ge_lie<8;fen_ge_lie++)//64*64列矩阵循环
{
//----------------------------------------------------------------
//最内层的两个for循环循环从最后一行左边开始读取8*8矩阵到txt文件中
//----------------------------------------------------------------
for(L1=hang;L1>hang-8;L1--)//8*8矩阵行
{
for(int L2=lie;L2<lie+8;L2++)//8*8矩阵列
{
m=*(pBmpBuf+L1*lineByte+L2);
outfile<<m<<" ";
count_xiang_su++;
if(count_xiang_su%8==0)//每8*8矩阵读入文本文件
outfile<<endl;
}
}
//---------------------------------------------
hang=63-fen_ge_hang*8;//64*64矩阵行变换
lie+=8;//64*64矩阵列变换
//该一行（64）由8个8*8矩阵的行组成
}
hang-=8;//64*64矩阵的列变换
lie=0;//64*64矩阵
}
}
//判断概灰度图像数据是否写入到文本文档中
if(!outfile)
{
cout<<"open error!"<<endl;
exit(1);
}
else if(biBitCount==24)
{
//彩色图像
//-------------------------------------------------------
//彩色图像的读取是每次读一行从左上角开始读，最外层控制行
//第二次for控制列,而彩色图每个像素由三个字节的颜色描述
//所以第三个for是将每个像素的R,G,B分量依次读入到文本
//文档中
//-------------------------------------------------------
for(int i=0;i<bmpHeight;i++)
{
for(int j=0;j<bmpWidth;j++)
{
for(int k=0;k<3;k++)//每像素RGB三个分量分别置0才变成黑色
{
m=*(pBmpBuf+i*lineByte+j*3+k);
outfile<<m<<" ";
count_xiang_su++;
if(count_xiang_su%8==0)
{
outfile<<endl;
}
}
n++; //计算RGB图的像素
}
}
cout<<"总的像素个素为:"<<n<<endl;
cout<<"----------------------------------------------------"<<endl;
}
//将图像数据存盘
char writePath[]="f.bmp";
//图片处理后再存储
saveBmp(writePath, pBmpBuf, bmpWidth, bmpHeight, biBitCount, pColorTable);
//清除缓冲区，pBmpBuf和pColorTable是全局变量，在文件读入时申请的空间
delete []pBmpBuf;
if(biBitCount==8)
delete []pColorTable;
}
/************************************************************************/
/* 主函数 */
/************************************************************************/
void main()
{
doIt();
}
测试的test.bmp图片如下：
输出保存的图片如下f.tmp：
保存的text2.txt截图如下:
至此，对于一张灰度BMP图像数据的读取，像素数据保存，以及存盘显示就已经完整的实现了。
补充：直接操作内存位图内容的方式
width：800
height：600
for(i =0;i < 600;i++)
for (j=0;j<800;j++)
buffer[i*800+j] = color;