BMP图像数据格式详解

一．简介

BMP(Bitmap-File)图形文件是Windows采用的图形文件格式，在Windows环境下运行的所有图象处理软件都支持BMP图象文件格式。Windows系统内部各图像绘制操作都是以BMP为基础的。Windows 3.0以前的BMP图文件格式与显示设备有关，因此把这种BMP图象文件格式称为设备相关位图DDB(device-dependent bitmap)文件格式。Windows 3.0以后的BMP图象文件与显示设备无关，因此把这种BMP图象文件格式称为设备无关位图DIB(device-independent bitmap)格式（注：Windows 3.0以后，在系统中仍然存在DDB位图，象BitBlt()这种函数就是基于DDB位图的，只不过如果你想将图像以BMP格式保存到磁盘文件中时，微软极力推荐你以DIB格式保存），目的是为了让Windows能够在任何类型的显示设备上显示所存储的图象。BMP位图文件默认的文件扩展名是BMP或者bmp（有时它也会以.DIB或.RLE作扩展名）。

 

二．BMP格式结构

BMP文件的数据按照从文件头开始的先后顺序分为四个部分：

◆ 位图文件头(bmp file header)：  提供文件的格式、大小等信息

◆ 位图信息头(bitmap information)：提供图像数据的尺寸、位平面数、压缩方式、颜色索引等信息

◆ 调色板(color palette)：可选，如使用索引来表示图像，调色板就是索引与其对应的颜色的映射表

◆ 位图数据(bitmap data)：图像数据区

 

BMP图片文件数据表如下：

数据段名称	大小（byte）	开始地址	结束地址
位图文件头(bitmap-file header)	14	0000h	000Dh
位图信息头(bitmap-information header)	40	000Eh	0035h
调色板(color table)	由biBitCount决定	0036h	未知
图片点阵数据(bitmap data)	由图片大小和颜色定	未知	未知

 

 

 

三．BMP文件头

BMP文件头结构体定义如下：

typedef struct tagBITMAPFILEHEADER

{ 

UINT16 bfType;        //2Bytes，必须为"BM"，即0x424D 才是Windows位图文件

DWORD bfSize;         //4Bytes，整个BMP文件的大小

UINT16 bfReserved1;  //2Bytes，保留，为0

UINT16 bfReserved2;  //2Bytes，保留，为0

DWORD bfOffBits;     //4Bytes，文件起始位置到图像像素数据的字节偏移量

} BITMAPFILEHEADER;

 

BMP文件头数据表如下：

变量名	地址偏移	大小	作用说明
bfType	0000h	2Bytes	文件标识符，必须为"BM"，即0x424D 才是Windows位图文件 ‘BM’：Windows 3.1x, 95, NT,…　　‘BA’：OS/2 Bitmap Array　　‘CI’：OS/2 Color Icon 　　 ‘CP’：OS/2 Color Pointer 　　‘IC’：OS/2 Icon 　　 ‘PT’：OS/2 Pointer 因为OS/2系统并没有被普及开，所以在编程时，你只需判断第一个标识“BM”就行
bfSize	0002h	4Bytes	整个BMP文件的大小（以位B为单位）
bfReserved1	0006h	2Bytes	保留，必须设置为0
bfReserved2	0008h	2Bytes	保留，必须设置为0
bfOffBits	000Ah	4Bytes	说明从文件头0000h开始到图像像素数据的字节偏移量（以字节Bytes为单位），以为位图的调色板长度根据位图格式不同而变化，可以用这个偏移量快速从文件中读取图像数据

 

 

四．BMP信息头

BMP信息头结构体定义如下：

typedef struct _tagBMP_INFOHEADER

{

DWORD  biSize;    //4Bytes，INFOHEADER结构体大小，存在其他版本I NFOHEADER，用作区分

LONG   biWidth;    //4Bytes，图像宽度（以像素为单位）

LONG   biHeight;    //4Bytes，图像高度，+：图像存储顺序为Bottom2Top，-：Top2Bottom

WORD   biPlanes;    //2Bytes，图像数据平面，BMP存储RGB数据，因此总为1

WORD   biBitCount;         //2Bytes，图像像素位数

DWORD  biCompression;     //4Bytes，0：不压缩，1：RLE8，2：RLE4

DWORD  biSizeImage;       //4Bytes，4字节对齐的图像数据大小

LONG   biXPelsPerMeter;   //4 Bytes，用象素/米表示的水平分辨率

LONG   biYPelsPerMeter;   //4 Bytes，用象素/米表示的垂直分辨率

DWORD  biClrUsed;          //4 Bytes，实际使用的调色板索引数，0：使用所有的调色板索引

DWORD biClrImportant;     //4 Bytes，重要的调色板索引数，0：所有的调色板索引都重要

}BMP_INFOHEADER;

 

BMP信息头数据表如下：

变量名	地址偏移	大小	作用说明
biSize	000Eh	4Bytes	BNP信息头即BMP_INFOHEADER结构体所需要的字节数（以字节为单位）
biWidth	0012h	4Bytes	说明图像的宽度（以像素为单位）
biHeight	0016h	4Bytes	说明图像的高度（以像素为单位）。这个值还有一个用处，指明图像是正向的位图还是倒向的位图，该值是正数说明图像是倒向的即图像存储是由下到上；该值是负数说明图像是倒向的即图像存储是由上到下。大多数BMP位图是倒向的位图，所以此值是正值。
biPlanes	001Ah	2Bytes	为目标设备说明位面数，其值总设置为1
biBitCount	001Ch	2Bytes	说明一个像素点占几位（以比特位/像素位单位），其值可为1,4,8,16,24或32
biCompression	001Eh	4Bytes	说明图像数据的压缩类型，取值范围为： 0         BI_RGB 不压缩（最常用） 1         BI_RLE8 8比特游程编码（BLE），只用于8位位图 2         BI_RLE4 4比特游程编码（BLE），只用于4位位图 3         BI_BITFIELDS比特域（BLE），只用于16/32位位图 4
biSizeImage	0022h	4Bytes	说明图像的大小，以字节为单位。当用BI_RGB格式时，总设置为0
biXPelsPerMeter	0026h	4Bytes	说明水平分辨率，用像素/米表示，有符号整数
biYPelsPerMeter	002Ah	4Bytes	说明垂直分辨率，用像素/米表示，有符号整数
biClrUsed	002Eh	4Bytes	说明位图实际使用的调色板索引数，0：使用所有的调色板索引
biClrImportant	0032h	4Bytes	说明对图像显示有重要影响的颜色索引的数目，如果是0，表示都重要。

 

五．BMP调色板

BMP调色板结构体定义如下：

typedef struct _tagRGBQUAD

{

BYTE  rgbBlue;       //指定蓝色强度

BYTE  rgbGreen;      //指定绿色强度

BYTE  rgbRed;        //指定红色强度

 BYTE  rgbReserved;  //保留，设置为0

} RGBQUAD;

 

1，4，8位图像才会使用调色板数据，16,24,32位图像不需要调色板数据，即调色板最多只需要256项（索引0 - 255）。

颜色表的大小根据所使用的颜色模式而定：2色图像为8字节；16色图像位64字节；256色图像为1024字节。其中，每4字节表示一种颜色，并以B（蓝色）、G（绿色）、R（红色）、alpha（32位位图的透明度值，一般不需要）。即首先4字节表示颜色号1的颜色，接下来表示颜色号2的颜色，依此类推。

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=1时，为2色图像，BMP位图中有2个数据结构RGBQUAD，一个调色板占用4字节数据，所以2色图像的调色板长度为2*4为8字节。

当biBitCount=4时，为16色图像，BMP位图中有16个数据结构RGBQUAD，一个调色板占用4字节数据，所以16像的调色板长度为16*4为64字节。

当biBitCount=8时，为256色图像，BMP位图中有256个数据结构RGBQUAD，一个调色板占用4字节数据，所以256色图像的调色板长度为256*4为1024字节。

当biBitCount=16，24或32时，没有颜色表。

 

五．BMP图像数据区

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;

 

颜色表接下来位为位图文件的图像数据区，在此部分记录着每点像素对应的颜色号，其记录方式也随颜色模式而定，既2色图像每点占1位（8位为1字节）；16色图像每点占4位（半字节）；256色图像每点占8位（1字节）；真彩色图像每点占24位（3字节）。所以，整个数据区的大小也会随之变化。究其规律而言，可的出如下计算公式：图像数据信息大小=（图像宽度*图像高度*记录像素的位数）/8。