設(shè)備無(wú)關(guān)位圖（Device Independent Bitmap）是可以保存在磁盤(pán)的位圖文件，可以從磁盤(pán)讀取到內(nèi)存或者從內(nèi)存保存到磁盤(pán)上。它的文件結(jié)構(gòu)是標(biāo)準(zhǔn)化的，可以在Windows/Linux/Unix等平臺(tái)上顯示相同的效果。本文主要介紹了

1.   如果將位圖文件從磁盤(pán)讀到內(nèi)存中

2.   在內(nèi)存中對(duì)位圖文件進(jìn)行操作后，如何將位圖保存到磁盤(pán)

1 讀取位圖到內(nèi)存中

1.1 DIB文件結(jié)構(gòu)

要將位圖文件（.bmp）從磁盤(pán)讀取到內(nèi)存，首先要了解其文件結(jié)構(gòu)。DIB的文件組成有以下4個(gè)部分：

1.   文件表頭，主要包含了文件的類(lèi)型（必須是BM），文件的大?。ㄋ加玫淖止?jié)數(shù)）和位圖的像素矩陣的便宜量。

2.   信息表頭，包含了兩部分內(nèi)容：位圖的相關(guān)信息（位圖的大小、位深度、位面數(shù)、壓縮和編碼等）和指向RGB顏色表（調(diào)色盤(pán)）的指針。

3.   RGB色彩對(duì)照表，也就是調(diào)色板，不一定會(huì)有。16位及以上直接使用RGB通道表示顏色，一般不需要調(diào)色板。

4.   位圖的像素信息矩陣，表示具體的像素。1，4，8位顏色，保存的是調(diào)色板的索引，具體的顏色根據(jù)索引在調(diào)色板中查找；16位及其以上不使用調(diào)色板，直接使用RGB組成像素顏色。

1.2 在Windows下DIB的內(nèi)存結(jié)構(gòu)

要將DIB數(shù)據(jù)讀取到內(nèi)存，就需要在內(nèi)存中分配相應(yīng)的空間。Windows提供了幾種結(jié)構(gòu)體，結(jié)構(gòu)體中的字段對(duì)應(yīng)著DIB文件的各個(gè)信息值，具體如下

引用自 http://blog.csdn.net/wenzhou1219/article/details/26162869

將DIB讀取到內(nèi)存只需要將磁盤(pán)數(shù)據(jù)填充到相應(yīng)到結(jié)構(gòu)體即可。在磁盤(pán)上DIB需要連續(xù)的結(jié)構(gòu)存儲(chǔ)，在內(nèi)存中則不需要連續(xù)的存儲(chǔ)空間，可以分段將數(shù)據(jù)讀取到相應(yīng)的結(jié)構(gòu)體中。
讀取DIB到內(nèi)存的具體步驟：

1.   將文件頭信息讀取到BITMAPFILEHEADER結(jié)構(gòu)體中。

2.   將位圖頭信息讀取到BITMAPINFOHEADER結(jié)構(gòu)體中。

3.   如果有調(diào)色板，則將其信息讀取到RGBQUAD中。

4.   讀取位圖像素信息到像素矩陣中。

fp.Read(&bmfileHeader, sizeof(BITMAPFILEHEADER)); // 讀取BMP文件頭 
...
//讀取文件信息頭
ret = fp.Read(&bmHeader, sizeof(BITMAPINFOHEADER)); 
...
fp.Read(m_dibBits, GetBodySize());  //讀取像素信息 

1.3 結(jié)構(gòu)體各字段信息

BITMAPFILEHEADER

代表文件頭信息的結(jié)構(gòu)體BITMAPFILEHEADER的聲明如下：

typedef struct tagBITMAPFILEHEADER {
        WORD    bfType;
        DWORD   bfSize;
        WORD    bfReserved1;
        WORD    bfReserved2;
        DWORD   bfOffBits;
} BITMAPFILEHEADER  

其中，

·        bfType是文件類(lèi)型，該字段必須是BM，如果不是則說(shuō)明該文件不是DIB。

·        bfSize是位圖文件的大小（字節(jié)數(shù)）

·        bfReserved1和bfReserved2是保留字段

·        bfOffBits 從BITMAPFILEHEADER的起始位置到位圖像素的字節(jié)偏移量。

BITMAPINFO

在上面提到，位圖信息和位圖的調(diào)色板是存放在同一個(gè)結(jié)構(gòu)體中的，該結(jié)構(gòu)體就是BITMAPINFO，其聲明如下

typedef struct tagBITMAPINFO {
  BITMAPINFOHEADER bmiHeader;
  RGBQUAD          bmiColors[1];
} BITMAPINFO, *PBITMAPINFO;

bmiHeader是位圖頭信息
bmiColors是調(diào)色板

BITMAPINFOHEADER

位圖的頭信息結(jié)構(gòu)BITMAPINFOHEADER，該結(jié)構(gòu)包含了DIB的尺寸和顏色格式等信息，聲明如下

ypedef struct tagBITMAPINFOHEADER{
        DWORD      biSize;
        LONG       biWidth;
        LONG       biHeight;
        WORD       biPlanes;
        WORD       biBitCount;
        DWORD      biCompression;
        DWORD      biSizeImage;
        LONG       biXPelsPerMeter;
        LONG       biYPelsPerMeter;
        DWORD      biClrUsed;
        DWORD      biClrImportant;
} BITMAPINFOHEADER  

其中，

·        biSize是該結(jié)構(gòu)體所占用的字節(jié)說(shuō)

·        biWidth DIB的寬（以像素為單位），如果biCompression是BI_JPEG或者BI_PNG，則biWidth是解壓縮后JPEG或者PNG圖像的寬度。

·        biHeight，DIB的高（以像素為單位）。

o   如果biHeight是正的，則DIB的像素是按照從下往上（bottom-up，也就是像素?cái)?shù)組的第一行保存的實(shí)際是DIB的最后一行像素值），圖像源點(diǎn)在左下角。

o   如果biHeight是負(fù)的，則DIB的像素是按照從上往下保存的（up-bottom），而且像素的數(shù)據(jù)是不能被壓縮的其biCompression必須是BI_RGB或者BI_FIELDS

o   如果biCompression是BI_JPEG或者BI_PNG，則biHeight是解壓縮后JPEG或者PNG的高

·        biPlanes 目標(biāo)設(shè)備的平面數(shù)，總是設(shè)為1.

·        biBitCount，每個(gè)像素所占用的位數(shù)。0，表示JPEG或者PNG指定每個(gè)像素所占用的位數(shù)。還可以是1,4,8,16,24,32。

·        biCompression，數(shù)據(jù)的壓縮方法（up-down的DIB不能被壓縮），可以是以下值：

o   BI_RGB / BI_FIELDS未被壓縮

o   BI_RLE4 / BI_RLE8 使用游程長(zhǎng)度編碼 （RLE，run-length encode）

o   BI_JPEG / BI_PNG 指示該圖像是JPEG或者PNG圖像。

·        biSizeImage 圖像的字節(jié)數(shù)，對(duì)于BI_RGB的DIB其值為0.

·        biXPelsPerMeter / biYPelsPerMeter 顯示該DIB的目標(biāo)設(shè)備所需的分辨率（單位是像素每米）

·        biClrUsed DIB實(shí)際使用調(diào)色板中的顏色個(gè)數(shù)，通常為0表示使用調(diào)色板中的全部顏色。

·        biClrImportant 顯示DIB所必須的顏色個(gè)數(shù)，通常為0表示全部顏色都是必須的。

詳細(xì)的解釋參見(jiàn) https://msdn.microsoft.com/en-us/library/dd183376(v=vs.85).aspx

RGBQUAD

typedef struct tagRGBQUAD {
  BYTE rgbBlue;
  BYTE rgbGreen;
  BYTE rgbRed;
  BYTE rgbReserved;
} RGBQUAD;

注意，其存儲(chǔ)順序是BGR。

1.4 DIB的結(jié)構(gòu)實(shí)例

·        首先是文件的頭信息 BITMAPFILEINFO 共有14個(gè)字節(jié)（0x00-0x0D），其起始的兩個(gè)字節(jié)為0x4d42（大端存儲(chǔ)，高位在前）表示文件類(lèi)型為BM，最后4個(gè)字節(jié) 0x0076是位圖的像素信息相對(duì)于文件頭的偏移量，也就是從0x0076為圖像的像素信息。

·        下面是位圖的頭信息 BITMAPINFOHEADER共有40個(gè)字節(jié)（0x0E-0x35），起始的4個(gè)字節(jié)是0x0028就是該結(jié)構(gòu)體的大小，緊接著的4個(gè)字節(jié)是圖像的寬0x0020

·        跟著是圖像的調(diào)色板，0x36 - 0x75。調(diào)色板共有16種顏色，也就是說(shuō)有調(diào)色板中有16個(gè)RGBQUAD，其大小為16 *4.

·        最后是位圖的數(shù)據(jù) 0x76-0x275

1.5 讀取

    CFile fp(dibName, CFile::modeRead | CFile::typeBinary);
    BITMAPFILEHEADER bmfileHeader;
    BITMAPINFOHEADER bmHeader;
    ULONGLONG headpos;
    int paletteSize = 0;
    int ret, cbHeaderSize;
    headpos = fp.GetPosition(); // 獲取文件指針的位置
    ret = fp.Read(&bmfileHeader, sizeof(BITMAPFILEHEADER)); // 讀取BMP文件頭
    if (bmfileHeader.bfType != 0x4d42) //判斷文件類(lèi)型標(biāo)頭是不是x4d42，表示該文件為BMP類(lèi)型文件
    {
        AfxMessageBox(_T("文件不是bmp!"));
        return;
    }
    //讀取文件信息頭
    ret = fp.Read(&bmHeader, sizeof(BITMAPINFOHEADER));
    // 計(jì)算RGBQUAD的大小
    switch (bmHeader.biBitCount)
    {
    case 1:
        paletteSize = 2;
        break;
    case 4:
        paletteSize = 16;
        break;
    case 8:
        paletteSize = 256;
        break;
    }
    // 為BITMAPINFO分配存儲(chǔ)空間
    cbHeaderSize = sizeof(BITMAPINFOHEADER)+paletteSize * sizeof(RGBQUAD);
    m_dibInfo = (BITMAPINFO*) new char[cbHeaderSize];
    m_dibInfo->bmiHeader = bmHeader;
    if (paletteSize) //是否有調(diào)色板
    {
        ret = fp.Read(&(m_dibInfo->bmiColors[0]), paletteSize * sizeof(RGBQUAD));
        if (ret != int(paletteSize * sizeof(RGBQUAD) ) )
        {
            delete[] m_dibInfo;
            m_dibInfo = NULL;
            return;
        }
    }
    //為像素?cái)?shù)組分配存儲(chǔ)空間，大小由GetBodySize決定
    m_dibBits = (void*) new char[GetBodySize()];
    fp.Seek(headpos + bmfileHeader.bfOffBits, CFile::begin); // 將文件指針移動(dòng)到DIB像素?cái)?shù)組
    ret = fp.Read(m_dibBits, GetBodySize());
    if (ret != int(GetBodySize()))
    {
        delete[] m_dibInfo;
        delete[] m_dibBits;
        m_dibInfo = NULL;
        m_dibBits = NULL;
    }
    fp.Close();  

知道了DIB的文件結(jié)構(gòu)后，讀取其到內(nèi)存還是挺簡(jiǎn)單的，需要注意的是DIB的像素?cái)?shù)組的大小。由于DIB的寬度需要時(shí)4的倍數(shù)，不是的話需要填充0將其湊成4的倍數(shù)，所以其像素?cái)?shù)組的大小不能簡(jiǎn)單的width * height * biBitCount / 8，其中biBitCount是每個(gè)像素占用的位數(shù)。其具體的計(jì)算方法如下

1.    首先計(jì)算一行所占用的字節(jié)數(shù)bytesPerLine
bytesPerLine =((m_dibInfo->bmiHeader.biWidth * m_dibInfo->bmiHeader.biBitCount + 31) /32 ) * 4

2.    將bytesPerLine乘以圖像的高
bytesPerLine *m_dibInfo->bmiHeader.biHeight

1.6 總結(jié)

本文主要對(duì)DIB的文件結(jié)構(gòu)以及其對(duì)應(yīng)的內(nèi)存中的結(jié)構(gòu)體做了一個(gè)總結(jié)，并對(duì)一個(gè)具體的DIB16進(jìn)制數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析，最后實(shí)現(xiàn)了如何將一個(gè)DIB數(shù)據(jù)讀取到內(nèi)存中。

一直對(duì)位圖結(jié)構(gòu)不是很了解，趁著在公司實(shí)習(xí)沒(méi)有具體的工作安排，對(duì)DIB的結(jié)構(gòu)作了個(gè)總結(jié)。至于如何將處理后的位圖數(shù)據(jù)寫(xiě)回磁盤(pán)文件，在知道位圖結(jié)構(gòu)的情況下，只需要填充相應(yīng)的結(jié)構(gòu)字段就行了，需要注意的還是位圖的寬需要是4的倍數(shù)，不是的話要用0補(bǔ)齊。