《数字图像处理基础》学习02-BMP位图文件

目录

一，BMP文件组成 

二，使用ultra edit软件查看图像结构

1，ultra edit软件的下载和安装 

2，ultra edit打开图像 

 三，使用matlab显示RGB图像

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 在之前的文章学习到，计算机只能处理数字图像，因此，这篇文章我接着学习数字图像的位图文件结构。

一，BMP文件组成 

 BMP文件由四部分组成：

1. 位图文件头
   
   所存的内容如下：

   typedef struct tagBITMAPFILEHEADER
   {WORD bfType; // 字节 'BM'DWORD bfSize; // 文件大小，表示文件的总字节数WORD bfReserved; // 保留字，一般设为标准值0WORD bfReserved; // 保留字，一般设为标准值0DWORD bfOffBits;// 位图数据的起始位置（位图数据距文件头的偏移量）
   }BITMAPFILEHEADER;

                        
2. 位图信息头
   
    

   typedef struct tagBITMAPINFOHEADER
   {DWORD biSize; // 本结构大小的字节数 LONG biWidth; // 图像的宽，单位为像素点 LONG biHeight;// 图像的高，单位为像素点WORD biPlanes; // 位平面数，一般设为标准值1即可 WORD biBitCount;// 每个像素所需的位数，单色位图一个像素占一位，灰度图和伪彩色图8位，真彩色24位 DWORD biCompression; // 位图压缩类型，对于bmp来说，一般不压缩，设为标准值0DWORD biSizeImage; // 位图大小，以字节为单位 LONG biXPelsPerMeter; // 指定目标设备的水平分辨率。设为标准值0 LONG biYPelsPerMeter;// 指定目标设备的垂直分辨率。设为标准值0 DWORD biClrUsed; //颜色数。设为标准值0 DWORD biClrImportant;// 重要的颜色数。设为标准值0
   }BITMAPINFOHEADER;

   
    
3. 调色板
    

   typedef struct tagRGBQUAD
   {BYTE rgbBlue; // 蓝色 BYTE rgbGreen; // 绿色 BYTE rgbRed;  // 红色 BYTE rgbReserved;  // 保留的字节，设为标准值0 
   }RGBQUAD;

4. 位图数据
    

   typedef struct tagBITMAPINFO
   {BITMAPINFOHEEADER bmiHeader;RGBQUAD bmicolors[1]; // 颜色表 
   }BITMAPINFO;

   如果有颜色表的话，数据值就是颜色表的索引号。

小知识：word类型占2个字节，dword（double word）类型占4个字节，long类型占4个字节。 

之所以要了解BMP文件的组成结构，不仅是因为在软件开发上，要用这几个变量存储位图数据，而且也是为了能够分析图像的数据。

接下来就开始分析图像的数据。 

位图文件常见的格式有：

1. jpeg（或 jpg）：全称 joint photographic experts group  联合图像专家组
   
2. gif：全称 graphics interchange format  图像互换格式
   
   
   
   可以看到，gif 格式常用于表情包、视频截取。
3. bmp：全称 bit map  位图 
   
4. tiff：全称 tag image format file  标签图像文件格式
   

二，使用ultra edit软件查看图像结构

 在处理图像时，或多或少会用到一个软件：ultra edit。因为ultra  edit 软件可以将打开的文件所对应的ASCII码输出，很大程度上有助于分析图像的数据。 软件下载及安装如下↓

1，ultra edit软件的下载和安装 

对应软件到夸克网盘链接下载：https://pan.quark.cn/s/de62f2f5b1f6

下载之后是个压缩包，

将压缩文件剪切到空间比较大的磁盘（或者是解压到习惯将软件下载的盘符下）并创建一个有“ultra edit”这两个关键字的文件夹名，之后在创建的文件夹里面解压压缩包。

 之后两步走：

1. 运行exe可执行文件，没什么注意的，就是软件的安装路径需要需改，以及最后不要勾选任何选项。
2. 之后，使用管理员身份运行bat文件，如果显示如下信息：

   The customized UE directory is F:\APP\UE_27_x64\The environment is initialized !已复制         1 个文件。*********************** Step A rps_UE has been done ! ************************Item A has been added !Item B has been added !*********************** Step B has been done ! ***********************IP1 has been added!IP2 has been added!IP3 has been added!IP4 has been added!IP5 has been added!Strategy has been applied !*********************** Step C has been done ! ***********************----------------------- 注册环境成功！请按任意键退出！------------------------

   则表示ultra edit软件安装成功。接着打开ultra edit软件并打开图像查看图像数据信息👇

2，ultra edit打开图像 

 之后就会输出如下信息 （图像文件的数据分布情况）↓ 

可以看到，包含内容的图像文件数据很多，因此，建议用画笔软件新建一张只有一个像素的24位位图（一个像素的位图用ultra edit软件打开只看到文件头部分），打开画笔软件👉

接着鼠标左键点击“文件”→选择“属性”，如右图所示

 在弹出的界面里面修改宽和高，都设置为1，表示图像的大小只有1×1。

修改之后保存成24位位图的格式 ↓

 最后再用ultra edit软件打开只有一个像素的24位位图，显示的数据如下↓

结合之前的位图文件头结构：

1. 前两个字节是字节‘BM’，
2. 后四个字节是整个文件大小，
3. 接着后四个字节是保留字，
4. 最后四个字节是偏移量

 

其中需要注意的有两个地方：

1. 3A 00 00 00：这四个字节是整个文件（或数据区）的大小，由于是从低位到高位排列（低位在前，高位在后），因此需要将“3A 00 00 00”倒过来写，变成“00 00 00 3A ”
2. 36 00 00 00：位图数据距文件头的偏移量，和文件大小一样，也是从低位到高位排列（低位在前，高位在后），因此需要将“36 00 00 00”倒过来写，变成“00 00 00 36 ”​​​​​​。

之后的40个字节就是BITMAPINFOHEADER的结构：

 三，使用matlab显示RGB图像

 如果没有下载matlab软件，请点击如下链接去下载 ↓

matlab软件下载安装及修改项目工作目录_matlab解压密码用于所有压缩文件中-CSDN博客

需要注意的是，读取的图像要放置在代码文件对应的目录下，例如，我的代码文件text1.m所使用的编辑器的工作路径在“D:\myMatlab”下，因此，将图像复制或者是剪切到“D:\myMatlab”目录下：

 更方便的方法是添加图像文件夹到编辑器的搜索路径中  ↓

 如上操作之后，即使图像和代码文件不在同一个文件夹，编辑器也可以搜索到图像文件。

% 清空工作区
clear ;
clc; 
close all;
t=imread("lena_color_256.tif");
g=im2gray(t);
set(0,"defaultFigureColor",[0 1 1]);
set(0,"defaultFigurePosition",[100,100,1000,500]);
subplot(121);imshow(t);
subplot(122);imshow(g);

 代码注解：

clear ; %清空工作空间的变量
clc;    %清屏
close all;  % 关闭当前所有图形窗口
t=imread("lena_color_256.tif"); %imread函数读取图像
g=im2gray(t);  %im2gray函数将rgb图像转换成灰度图像
set(0,"defaultFigureColor",[0 1 1]);  %图形窗口的背景颜色（青色）
set(0,"defaultFigurePosition",[100,100,1000,500]); % 图形窗口的位置和大小
subplot(121);imshow(t); % subplot函数用于显示多个图形窗口：121表示总共有一行两列，该图形窗口显示在第一列
%imshow函数显示图像，显示的是读取的rgb图像

其中：

set(0,"defaultFigureColor",[0 1 1]);  %图形窗口的背景颜色（青色）

图形窗口的背景颜色可以有8个组合 ↓  （将表中的255替换成1就是图形窗口的背景色） 

                                                  

                                                      8位伪彩色的颜色索引表

 我的记忆方法是利用谐音法：

1. 三原色：rgb，红绿蓝，谐音，红绿灯。
2. 从红色开始：红黄紫白，谐音，红花纸白。
3. 蓝色：就只有G值有255值。
4. 从绿色开始：绿青，谐音，滤清。

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