位图的结构及位图的操作

最近写了一个神经网络的数字图像识别的程序，刚一开始，被位图的读写搞得晕头转向的。想当年还蛮熟悉的，太久没弄了，知识总是会忘记的！现在写下来，算是记一记笔记，以后再回忆就不会那么痛苦了！

位图文件由三部分组成：文件头 + 位图信息 + 位图像素数据，具体的结构如下图所示：

1、位图文件头。位图文件头主要用于识别位图文件。以下是位图文件头结构的定义：

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

其中的bfType值应该是”BM”(0x4d42)，标志该文件是位图文件。bfSize的值是位图文件的大小；bfOffBits是指从BITMAPFILEHEADER开始，直到位图像素数据存储点的内存大小（距离），即用bfOffBits – sizeof(BITMAPFILEHEADER)就能得到BITMAPINFO在位图中实际所占有的空间大小。

2、位图信息中所记录的值用于分配内存，设置调色板信息，读取像素值等。

以下是位图信息结构的定义：

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

可见位图信息也是由两部分组成的：位图信息头 + 颜色表。

2.1 位图信息头

位图信息头包含了单个像素所用字节数以及描述颜色的格式，此外还包括位图的宽度、高度、目标设备的位平面数、图像的压缩格式。以下是位图信息头结构的定义：

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

2.2 颜色表

颜色表一般是针对16位以下的图像而设置的，对于16位和16位以上的图像，由于其位图像素数据中直接对对应像素的RGB(A)颜色进行描述，因而省却了调色板。而对于16位以下的图像，由于其位图像素数据中记录的只是调色板索引值，因而需要根据这个索引到调色板去取得相应的RGB(A)颜色。颜色表的作用就是创建调色板。

颜色表是由颜色表项组成的，颜色表项结构的定义如下：

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

其中需要注意的问题是，RGBQUAD结构中的颜色顺序是BGR，而不是平常的RGB。

3、位图数据

最后，在位图文件头、位图信息头、位图颜色表之后，便是位图的主体部分：位图数据。根据不同的位图，位图数据所占据的字节数也是不同的：对于8位位图，每个字节代表了一个像素；对于16位位图，每两个字节代表了一个像素；对于24位位图，每三个字节代表了一个像素；对于32位位图，每四个字节代表了一个像素；而对于单色位图来说，每一位代表一个像素。

这里有两点特别需要强调的：

位图数据的字节数组是从图像的最下面一行开始逐行向上存储的，所以在选取源位图的实际范围的时候需要特别注意！

我习惯先用一个函数，把位图数据读成一个和位图结构、方向相似的矩阵，即最先读出的位图数据，是矩阵的最后一行。

存取位图数据的字节数组有个问题需要引起开发人员的注意：字节数组中每个扫描行的字节数必需是4的倍数(即是32位的倍数)，如果不足要用0补齐。

举例说，我有一个20 * 20个点的单色位图。在保存位图的时候，第一行有20个点，虽然只需要用20位的数据来保存就可以了；但是，这个时候，不足32位，则需要用12位0来补足。

这样，总共需要 20 * (20 + 12) = 640 位来保存这一行，即需要用640/8 = 80个字节来保存整幅图像。

VC知识库里的这篇文章提供了一个位图操作的类，可以借鉴一下！

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