将位图文件读入结构体

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我想将位图文件读入一个结构体中,并进行操作,例如制作镜像效果,但我不知道应该创建哪种类型的结构体才能将其读入其中。
谢谢您的帮助。

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一个词:错误。 - Agent_L
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@Agent_L 为什么,确切地说? - user529758
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@H2CO3 因为 BMP 文件格式是在结构体中指定的,而且有可用的结构体专门用于将文件读入其中。使用普通数组根本不提供任何关于数据结构的信息。 - Agent_L
1
@Agent_L 看来你误解了我的意思 :) 我说的是实际的 BMP 数据(比一些必要但无趣的头部信息更有趣,我们想要操作的信息是位图本身)。 - user529758
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没问题,但要进入数组阶段,你需要打过至少2层结构体的关卡。 - Agent_L
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3个回答

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这是如何手动加载.BMP文件的方法:

位图文件格式:

  • 位图文件头
  • 位图信息头
  • 调色板数据
  • 位图数据

下面是代码部分。这是我们需要创建的结构体,用于保存位图文件头。

#pragma pack(push, 1)

typedef struct tagBITMAPFILEHEADER
{
    WORD bfType;  //specifies the file type
    DWORD bfSize;  //specifies the size in bytes of the bitmap file
    WORD bfReserved1;  //reserved; must be 0
    WORD bfReserved2;  //reserved; must be 0
    DWORD bfOffBits;  //specifies the offset in bytes from the bitmapfileheader to the bitmap bits
}BITMAPFILEHEADER;

#pragma pack(pop)

bftype字段用于检查是否在加载.BMP文件,如果是,则该字段应为0x4D42。

现在我们需要创建bitmapinfoheader结构体,这个结构体包含有关位图的信息。

#pragma pack(push, 1)

typedef struct tagBITMAPINFOHEADER
{
    DWORD biSize;  //specifies the number of bytes required by the struct
    LONG biWidth;  //specifies width in pixels
    LONG biHeight;  //specifies height in pixels
    WORD biPlanes;  //specifies the number of color planes, must be 1
    WORD biBitCount;  //specifies the number of bits per pixel
    DWORD biCompression;  //specifies the type of compression
    DWORD biSizeImage;  //size of image in bytes
    LONG biXPelsPerMeter;  //number of pixels per meter in x axis
    LONG biYPelsPerMeter;  //number of pixels per meter in y axis
    DWORD biClrUsed;  //number of colors used by the bitmap
    DWORD biClrImportant;  //number of colors that are important
}BITMAPINFOHEADER;

#pragma pack(pop)

现在我们开始加载位图。

unsigned char *LoadBitmapFile(char *filename, BITMAPINFOHEADER *bitmapInfoHeader)
{
    FILE *filePtr;  //our file pointer
    BITMAPFILEHEADER bitmapFileHeader;  //our bitmap file header
    unsigned char *bitmapImage;  //store image data
    int imageIdx=0;  //image index counter
    unsigned char tempRGB;  //our swap variable

    //open file in read binary mode
    filePtr = fopen(filename,"rb");
    if (filePtr == NULL)
        return NULL;

    //read the bitmap file header
    fread(&bitmapFileHeader, sizeof(BITMAPFILEHEADER),1,filePtr);

    //verify that this is a .BMP file by checking bitmap id
    if (bitmapFileHeader.bfType !=0x4D42)
    {
        fclose(filePtr);
        return NULL;
    }

    //read the bitmap info header
    fread(bitmapInfoHeader, sizeof(BITMAPINFOHEADER),1,filePtr); 

    //move file pointer to the beginning of bitmap data
    fseek(filePtr, bitmapFileHeader.bfOffBits, SEEK_SET);

    //allocate enough memory for the bitmap image data
    bitmapImage = (unsigned char*)malloc(bitmapInfoHeader->biSizeImage);

    //verify memory allocation
    if (!bitmapImage)
    {
        free(bitmapImage);
        fclose(filePtr);
        return NULL;
    }

    //read in the bitmap image data
    fread(bitmapImage,bitmapInfoHeader->biSizeImage,1,filePtr);

    //make sure bitmap image data was read
    if (bitmapImage == NULL)
    {
        fclose(filePtr);
        return NULL;
    }

    //swap the R and B values to get RGB (bitmap is BGR)
    for (imageIdx = 0;imageIdx < bitmapInfoHeader->biSizeImage;imageIdx+=3)
    {
        tempRGB = bitmapImage[imageIdx];
        bitmapImage[imageIdx] = bitmapImage[imageIdx + 2];
        bitmapImage[imageIdx + 2] = tempRGB;
    }

    //close file and return bitmap image data
    fclose(filePtr);
    return bitmapImage;
}

现在要利用所有这些:

BITMAPINFOHEADER bitmapInfoHeader;
unsigned char *bitmapData;
// ...
bitmapData = LoadBitmapFile("mypic.bmp",&bitmapInfoHeader);
//now do what you want with it, later on I will show you how to display it in a normal window

稍后我会放出关于如何编写 .BMP 文件、如何加载 targa 文件以及如何显示它们的内容。

引用自:http://www.vbforums.com/showthread.php?261522-C-C-Loading-Bitmap-Files-%28Manually%29(用户:BeholderOf)。 (进行了一些小修正)


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你忘记了结构体紧凑排列。在32位(或更高)系统上使用带有WORD的结构体和二进制读取会引发问题。 - Agent_L
9
需要加上 #pragma pack(push,1) 吗? - ollo
6
完全正确。可以在项目中使用Pragma,或进行全局设置。否则您不知道“bfReserved1”和“bfReserved2”的间隔有多远。可能是2个字节(正如您所期望的那样),也可能是4个字节,或者其他大小。 - Agent_L
3
我刚刚了解到这也适用于GCC:http://gcc.gnu.org/onlinedocs/gcc/Structure_002dPacking-Pragmas.html (我之前认为这是Microsoft特有的功能)。 - Agent_L
7
你可以使用__attribute__((__packed__))属性来实现结构体紧凑,这个属性同样适用于gcc编译器(参见:http://gcc.gnu.org/onlinedocs/gcc-3.1.1/gcc/Type-Attributes.html)。 - ollo
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这里是一个简短的工作示例。

它将一个wav文件转换为bmp文件(很久以前我曾有过这样的乐趣)。

代码:

#include <stdio.h>
#include <strings.h>
#include <sndfile.h>
#include <stdlib.h>
#include <math.h>

#define RATE 44100

typedef struct {
    unsigned short type;                 /* Magic identifier            */
    unsigned int size;                       /* File size in bytes          */
    unsigned int reserved;
    unsigned int offset;                     /* Offset to image data, bytes */
} HEADER;
typedef struct {
    unsigned int size;               /* Header size in bytes      */
    int width,height;                /* Width and height of image */
    unsigned short planes;       /* Number of colour planes   */
    unsigned short bits;         /* Bits per pixel            */
    unsigned int compression;        /* Compression type          */
    unsigned int imagesize;          /* Image size in bytes       */
    int xresolution,yresolution;     /* Pixels per meter          */
    unsigned int ncolours;           /* Number of colours         */
    unsigned int importantcolours;   /* Important colours         */
} INFOHEADER;
typedef struct {
    unsigned char r,g,b,junk;
} COLOURINDEX;


int main(int argc, char *argv[]){
    int i,j,rd;
    int gotindex = 0;
    unsigned char grey,r,g,b;
    double ampl;
    short _2byte[2];
    HEADER header;
    INFOHEADER infoheader;
    COLOURINDEX colourindex[256];
    FILE *fptr; 
    SNDFILE* sndfile = NULL;
    SF_INFO sfinfo;
    long rate = RATE;

    void (*bmpread)();
    void _eightbit(){
        if(fread(&grey, sizeof(unsigned char), 1, fptr) != 1){
        fprintf(stderr,"Image read failed\n");
        exit(-1);
        }
        if (gotindex){
            ampl =  colourindex[grey].r * 64. +
                colourindex[grey].g * 128.+
                colourindex[grey].b * 64.;
        } else {
            ampl = grey * 256. - 32768.;
        }
//      printf("%.2f\n", ampl);
    }
    void _twentyfourbit(){
        do{
            if((rd = fread(&b, sizeof(unsigned char), 1, fptr)) != 1) break;
            if((rd = fread(&g, sizeof(unsigned char), 1, fptr)) != 1) break;
            if((rd = fread(&r, sizeof(unsigned char), 1, fptr)) != 1) break;
        }while(0);
        if(rd != 1){    
            fprintf(stderr,"Image read failed\n");
            exit(-1);
        }
        ampl = r * 64. + g * 128. + b * 64. - 32768.;
//      printf("%.2f\n", ampl);
    }
    if (argc < 3){
        printf("Usage: %s <input.bmp> <output.wav> [samplerate]\n", argv[0]);
        printf("For example:\n\t%s pict.bmp sample.wav 44100 2\n", argv[0]);
        exit(0);
    }
    printf("Input file: %s\n", argv[1]);
    printf("Output file: %s\n", argv[2]);
    if(argc > 3) rate = atoi(argv[3]);
    if(rate < 4000) rate = 4000;
    //if(argc > 4) channels = atoi(argv[4]);        
    sfinfo.samplerate = rate;
    sfinfo.channels = 2;
    sfinfo.format = SF_FORMAT_WAV|SF_FORMAT_PCM_16;
    if((fptr = fopen(argv[1],"r")) == NULL) {
        fprintf(stderr,"Unable to open BMP file \"%s\"\n",argv[1]);
        exit(-1);
    }
        /* Read and check BMP header */
    if(fread(&header.type, 2, 1, fptr) != 1){
        fprintf(stderr, "Failed to read BMP header\n");
        exit(-1);
    }
    if(header.type != 'M'*256+'B'){
        fprintf(stderr, "File is not bmp type\n");
        exit(-1);
    }
    do{
        if((rd = fread(&header.size, 4, 1, fptr)) != 1) break;
        printf("File size: %d bytes\n", header.size);
        if((rd = fread(&header.reserved, 4, 1, fptr)) != 1) break;
        if((rd = fread(&header.offset, 4, 1, fptr)) != 1) break;
        printf("Offset to image data is %d bytes\n", header.offset);
    }while(0);
    if(rd =! 1){
        fprintf(stderr, "Error reading file\n");
        exit(-1);
    }
    /* Read and check the information header */
    if (fread(&infoheader, sizeof(INFOHEADER), 1, fptr) != 1) {
        fprintf(stderr,"Failed to read BMP info header\n");
        exit(-1);
    }
    printf("Image size = %d x %d\n", infoheader.width, infoheader.height);
    printf("Number of colour planes is %d\n", infoheader.planes);
    printf("Bits per pixel is %d\n", infoheader.bits);
    printf("Compression type is %d\n", infoheader.compression);
    printf("Number of colours is %d\n", infoheader.ncolours);
    printf("Number of required colours is %d\n", infoheader.importantcolours);
    /* Read the lookup table if there is one */
    for (i=0; i<255; i++){
        colourindex[i].r = rand() % 256;
        colourindex[i].g = rand() % 256;
        colourindex[i].b = rand() % 256;
        colourindex[i].junk = rand() % 256;
    }
    if (infoheader.ncolours > 0) {
        for (i=0; i<infoheader.ncolours; i++){
            do{
            if ((rd = fread(&colourindex[i].b, sizeof(unsigned char),1,fptr)) != 1)
                break;
            if ((rd = fread(&colourindex[i].g, sizeof(unsigned char),1,fptr)) != 1)
                break;
            if ((rd = fread(&colourindex[i].r, sizeof(unsigned char),1,fptr)) != 1)
                break;
            if ((rd = fread(&colourindex[i].junk, sizeof(unsigned char),1,fptr)) != 1)
                break;
            }while(0);
            if(rd != 1){
                fprintf(stderr,"Image read failed\n");
                exit(-1);
            }           
            printf("%3d\t%3d\t%3d\t%3d\n", i,
            colourindex[i].r, colourindex[i].g, colourindex[i].b);
        }
        gotindex = 1;
    }
    if(infoheader.bits < 8){
        printf("Too small image map depth (%d < 8)\n", infoheader.bits);
        exit(-1);
    }
    /* Seek to the start of the image data */
    fseek(fptr, header.offset, SEEK_SET);
    printf("Creating 16bit WAV %liHz.\n", rate);
    sndfile = sf_open(argv[2], SFM_WRITE, &sfinfo);
    if(sndfile == NULL){
        fprintf(stderr, "Cannot open output file!\n"); exit(-1);
    }
    bmpread = _eightbit;
    if(infoheader.bits == 24)
        bmpread = _twentyfourbit;

    /* Read the image */
    for (j=0;j<infoheader.height;j++) {
        _2byte[1] = 32700;
        for (i=0;i<infoheader.width;i++) {
            bmpread();
            _2byte[0] = (short)ampl;
            sf_write_short(sndfile, _2byte, 2);
            _2byte[1] = 0;
        } // i
    } // j
    fclose(fptr);
    sf_close(sndfile);
}

你需要以可移植的方式读取二进制文件。可移植的读取例程在这里 https://github.com/MalcolmMcLean/ieee754/blob/master/binaryio.c,虽然整数例程很简单,但可能不太明显。一个可移植的BMP格式阅读器在这里 https://github.com/MalcolmMcLean/babyxrc/blob/master/src/bmp.c。 - Malcolm McLean
@MalcolmMcLean,你的代码非常慢。更好的例子在这里(https://dev59.com/8GIk5IYBdhLWcg3wbtub#19276193)。此外,你的代码不可移植,因为它使用了固定类型,如int64_t、uint32_t等,而不是int/short等。试试在8/16或32位架构上运行它! - Eddy_Em
那段代码不具备可移植性。如果你有一个保证位宽的类型,使用它是合理的。但这并没有解决问题,只是硬编码了进去。我的代码可以在任何符合 C 编译器的情况下使用任何大于 16 位的 int 类型。 - Malcolm McLean

-3

要读取位图,你需要使用@ollo回答的结构体,但也有一种更简单的方法。

  • 如果你在Windows上,则可以在代码中简单加入#include <wingdi.h>,就可以访问所有结构而无需将它们编写到一个单独的文件中。
  • 如果需要一些示例代码,我已经对bmp文件实现了各种过滤器,如:
  1. 灰度
  2. 边缘检测
  3. 模糊
  4. 复古

在CS50x课程中进行了实现,但问题是生成的output.bmp在CS50 ide上完全正确,在我的本地计算机(运行Windows 10)上无法正常工作。因此,我对它进行了一些更改,然后它正常工作了。该代码可在Linux和其他操作系统上使用。我对其中进行了更改并且适用于您的系统的代码here


你的Github链接是必要的吗? - phoenixstudio
我的项目中有多个文件,如果我提供GitHub链接会有什么问题吗?实际上这样更好,因为我已经上传了详细的README,并且不同的文件用于不同的工作。如果任何人想在他/她的系统上运行BMP程序,那么他/她可以简单地fork该存储库。 - Lovish Garg

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原文链接