因為公司的主要業務是圖像識別相關的，因此對圖像處理、識別是我學習的重點。雖然寫程序也不少年了，但是對于圖像處理領域，我還是一個新兵。對很多基礎的概念也還是存在盲區，所以想在邊學邊做的過程中，對一些概念的梳理和學習心得進行記錄。

BMP文件格式

BMP(Bitmap-File)圖形文件，又叫位圖文件，是Windows采用的圖形文件格式，在Windows環境下運行的所有圖象處理軟件都支持BMP圖象文件格式。Windows系統內部各圖像繪制操作都是以BMP為基礎的。一個BMP文件由四部分組成：

• 位圖文件頭
• 位圖信息段
• 調色板
• 位圖數據

一個BMP文件，可以用代碼表示，如下：

typedef struct tagBITMAP_FILE{
 
      BITMAPFILEHEADER bitmapheader;
      BITMAPINFOHEADER bitmapinfoheader;
      PALETTEENTRY palette[256];
      UCHAR *buffer;   //UCHAR 大小1字節(同BYTE), 在VC6下
 
} BITMAP_FILE;

1、 BMP文件頭：BITMAPFILEHEADER

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

下面用Notepad++打開一個BMP文件：

（測試BMP文件）

這里：

bfType：0X040d（BM）

bfSize：0X0004a436 == 304182字節 == 297K字節，說明這個位圖文件的大小為297K字節，和我看到的符合：

跳過4字節的保留字節，

bfOffBits：0X00000036 == 54字節

2、位圖信息段：BITMAPINFOHEADER

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; 

biSize：位圖信息段結構BITMAPINFOHEADER的字節數 0x00000028 ==40字節

biWidth：352像素；

biHeight：288像素；

和圖片信息相符：

biPlanes：1

biBitCount ：24位圖

biCompression：沒有壓縮；

biSizeImage：0x4a400 == 304128字節 ，當用BI_RGB格式時，可設置為0，為什么這里是304128呢？這里的304128是怎么出來的呢？

原來biSizeImage = biWidth*biHeight*每個像素的字節數

那么我們這里應該是：352*288*24/8 = 304128。（我們這里的位數/像素為24，所以每個像素的字節數為3）

注：這里的biWidth必須是4的倍數，如果不是4的倍數，則需要取4的倍數，比如241，則取244；為什么必須是4的倍數？這里涉及到一個行對齊的問題：

由于Windows在進行行掃描的時候最小的單位為4個字節，所以當

圖片寬 X 每個像素的字節數 ！= 4的整數倍

時要在每行的后面補上缺少的字節，以0填充

biXPelsPerMeter：0x00000000

biYPelsPerMeter：0x00000000

biClrUsed：0x00000000  使用所有調色板項

biClrImportant：00000000

3、調色板

上面這張BMP圖片是否有調色板呢？答案是否定的。

因為從bfOffBits = 54字節可以看出，剛好是sizeof（BITMAPFILEHEADER ）+sizeof（BITMAPINFOHEADER）；

那么究竟調色板是什么東西？有什么用？為什么我們這種圖片不帶調試板呢？

我們先來說說三元色RGB概念。

我們知道，自然界中的所有顏色都可以由紅、綠、藍（R，G，B）組合而成。有的顏色含有紅色成分多一些，如深紅；有的含有紅色成分少一些，如淺紅。針對含有紅色成分的多少，可以分成0到255共256個等級，0級表示不含紅色成分；255級表示含有100%的紅色成分。同樣，綠色和藍色也被分成256級。這種分級概念稱為量化。

表1.1 常見顏色的RGB組合值

當一幅圖中每個象素賦予不同的RGB值時，能呈現出五彩繽紛的顏色了，這樣就形成了彩色圖。

讓我們舉例說明什么是調色板？為什么需要調色板？

        有一個長寬各為200個象素，顏色數為16色的彩色圖，每一個象素都用R、G、B三個分量表示。因為每個分量有256個級別，要用8位（bit），即一個字節（byte）來表示，所以每個象素需要用3個字節。整個圖象要用200×200×3，約120k字節，可不是一個小數目呀！如果我們用下面的方法，就能省的多。

因為是一個16色圖，也就是說這幅圖中最多只有16種顏色，我們可以用一個表：表中的每一行記錄一種顏色的R、G、B值。這樣當我們表示一個象素的顏色時，只需要指出該顏色是在第幾行，即該顏色在表中的索引值。舉個例子，如果表的第0行為255，0，0（紅色），那么當某個象素為紅色時，只需要標明0即可。

讓我們再來計算一下：16種狀態可以用4位（bit）表示，所以一個象素要用半個字節。整個圖象要用200×200×0.5，約20k字節，再加上表占用的字節為3×16=48字節.整個占用的字節數約為前面的1/6，省很多吧？

        這張R、G、B的表，就是我們常說的調色板（Palette），另一種叫法是顏色查找表LUT(Look Up Table），似乎更確切一些。調色板在windows里的結構定義如下：

typedef struct tagPALETTEENTRY { // pe 
    BYTE peRed; 
    BYTE peGreen; 
    BYTE peBlue; 
    BYTE peFlags; 
} PALETTEENTRY; 

那么為什么我們這張BMP不帶調色板呢？

       是因為我們這張BMP是24位真彩色的BMP，所謂真彩色圖（true color），就是它的顏色數高達256×256×256種，也就是說包含我們上述提到的R、G、B顏色表示方法中所有的顏色。真彩色圖并不是說一幅圖包含了所有的顏色，而是說它具有顯示所有顏色的能力，即最多可以包含所有的顏色。表示真彩色圖時，每個象素直接用R、G、B三個分量字節表示，而不采用調色板技術。原因很明顯：如果用調色板，表示一個象素也要用24位，這是因為每種顏色的索引要用24位（因為總共有256×256×256種顏色，即調色板有256×256×256行），和直接用R，G，B三個分量表示用的字節數一樣，不但沒有任何便宜，還要加上一個256×256×256×3個字節的大調色板。所以真彩色圖直接用R、G、B三個分量表示，它又叫做24位色圖。

這么看來BMP文件不能一概而論了，其是否用調色板或者是RGB掩碼，位圖數據中的數據的真正含義直接與biBitCount 有關，不同類型的位圖，其中的設計原理也不同，下面對此作一個對比：

4、位圖數據

上面基本把調色板及相關取色策略梳理清楚了，接著回到我們上面的例子。24位BMP圖，每3個字節表示一個像素，3個字節分別表示R、G、B的分量值

這里每3個字節表示一個像素的顏色，注意：由于位圖信息頭中的圖像高度是正數，所以位圖數據在文件中的排列順序是從左下角到右上角，以行為主序排列的。

參考了BMP文件格式詳解（BMP file format）的學習思路，對BMP格式進行了梳理和學習。

參考資源：

        BMP文件格式詳解（BMP file format）

        百度BMP格式