一、BMP图片格式介绍

BMP格式的图片是众多图片格式中的一种，也称为位图数据。通常BMP图片是没有压缩的，内部存放的是原始RGB数据，所以BMP文件本身占用的空间比较大。目前在CPU强大的设备上，最常用的格式都是JPG格式，JPG属于压缩格式，占用空间比较小，CPU强大就不在乎压缩和解压消耗的时间。在嵌入式设备上，CPU性能一般较弱，如果要显示图片，使用JPG格式就比较慢，不合适，解码消耗时间太长，造成卡顿，这时候就可以采用BMP格式的图片，不需要解码，直接按照BMP格式的结构读取RGB图形数据即可。而且BMP结构也比较简单，不需要依赖任何外部库，直接手撸几十行代码即可完成解码编码,非常方便。

典型的BMP图像文件由四部分组成：
`
1：文件头
2：图像参数
3：调色板
4：位图数据
`
现在比较常用的是24位真彩色图片，24位真彩色图片就只有3个部分，分别是: 文件头、图像参数、位图数据。这篇文章就介绍24位真彩色(RGB888)的BMP图片如何解码编码。

下面是BMP图片的存储结构:

1. 文件头: 它包含BMP图像文件的类型、内容尺寸和起始偏移量等信息；

字节顺序	数据结构	描述
1,2	short	高8位为字母’B’，低8位为字母’M’
3,4,5,6	int	文件大小
7,8	short	保留字1
9,10	short	保留字2
11,12,13,14	int	数据部分偏移量

1. 图像参数，它包含图像的宽、高、压缩方法，以及颜色定义等信息；

字节顺序	数据结构	描述
15,16,17,18	int	当前结构体的大小，通常是40或56
19,20,21,22	int	图像宽度（像素）	0x12~0x15是宽
23,24,25,26	int	图像高度（像素）	0x16~0x19是宽
27,28	short	这个字的值永远是1	说的是两个字节总和是1，
29,30（0x18,0x19）	short	每像素占用的位数，即bpp	每个像素所需的位数，必须是1(双色)、4(16色)、8(256色)、24(真彩色)之一
31,32,33,34	int	压缩方式	0x1e~0x21,值是0表示不压缩
35,36,37,38	int	水平分辨率，pixels-per-meter
39,40,41,42	int	垂直分辨率，pixels-per-meter
43,44,45,46	int	垂直分辨率，pixels-per-meter
47,48,49,50	int	引用色彩数
51,52,53,54	int	关键色彩数

1. 位图数据

位图数据存放的位置由文件头里的第5个参数决定(位图数据偏移量)，正常情况下，位图数据就紧接着存放在图像参数的后面。

读取或者写入位图数据的注意事项:

(1) 每行的字节数必须是4的倍数，如果不是，则需要用0补齐。

(2) BMP位图数据的存放是从下到上，从左到右的。先读最后一行，读完后在读倒数第二行。

二、示例代码

2.1 读取BMP图片的参数信息

#include <stdio.h>
#include <string.h>
#include <stdlib.h>

#pragma pack(1) //强制1个字节对齐
//BMP的文件头
struct _BMP_HEAD
{
    char type[2]; //图片的类型 "BM"
    unsigned int size; //文件大小
    unsigned short  r1; //保留1
    unsigned short  r2; //保留2
    unsigned int seek; //数据偏移字节(真实像素点数据)
};

//BMP的参数信息
struct _BMP_INFO
{
    unsigned int size; //当前结构体大小
    unsigned int w; //宽度
    unsigned int h; //高度
    unsigned short flag; //固定为1
    unsigned short bit; //像素点的位数
    unsigned int r1; //压缩方式  0
    unsigned int r2; //水平分辨率
    unsigned int r3; //垂直分辨率
    unsigned int r4; //垂直分辨率
    unsigned int r5; //引用色彩
    unsigned int r6; //关键色彩
};

int main(int argc,char **argv)
{
    if(argc!=2)
    {
        printf("传入的参数格式: ./a.out <文件名称>\n");
        return 0;
    }
    
    /*1. 打开BMP图片*/
    FILE *fp=fopen(argv[1],"rb");
    if(fp==NULL)
    {
        printf("%s 文件不存在.\n",argv[1]);
        return 0;
    }
    /*2. 读取BMP的文件头*/
    int cnt;
    struct _BMP_HEAD bmp_head;
    cnt=fread(&bmp_head,1,sizeof(struct _BMP_HEAD),fp);
    printf("成功读取:%d 字节.\n",cnt);
    printf("图片类型:%c%c\n",bmp_head.type[0],bmp_head.type[1]);
    printf("文件大小:%d\n",bmp_head.size);
    printf("数据距离文件头的偏移量:%d\n",bmp_head.seek);
    /*3. 读取文件参数信息*/
    struct _BMP_INFO bmp_info;
    cnt=fread(&bmp_info,1,sizeof(struct _BMP_INFO),fp);
    printf("成功读取:%d 字节.\n",cnt);
    printf("当前结构体大小:%d\n",bmp_info.size);
    printf("当前图片宽度:%d\n",bmp_info.w);
    printf("当前图片高度:%d\n",bmp_info.h);
    printf("当前图片颜色位数:%d\n",bmp_info.bit);
    printf("当前图片的压缩情况:%d\n",bmp_info.r1);
    /*4. 关闭文件*/
    fclose(fp);
    return 0;
}

2.2 创建一张纯色图片

#include <stdio.h>
#include <string.h>
#include <stdlib.h>

#pragma pack(1) //强制1个字节对齐
//BMP的文件头
struct _BMP_HEAD
{
    char type[2]; //图片的类型 "BM"
    unsigned int size; //文件大小
    unsigned short  r1; //保留1
    unsigned short  r2; //保留2
    unsigned int seek; //数据偏移字节(真实像素点数据)
};

//BMP的参数信息
struct _BMP_INFO
{
    unsigned int size; //当前结构体大小
    unsigned int w; //宽度
    unsigned int h; //高度
    unsigned short flag; //固定为1
    unsigned short bit; //像素点的位数
    unsigned int r1; //压缩方式  0
    unsigned int r2; //水平分辨率
    unsigned int r3; //垂直分辨率
    unsigned int r4; //垂直分辨率
    unsigned int r5; //引用色彩
    unsigned int r6; //关键色彩
};

int main(int argc,char **argv)
{
    if(argc!=2)
    {
        printf("传入的参数格式: ./a.out <新图片的名称>\n");
        return 0;
    }
    
    /*1. 创建一张BMP图片*/
    FILE *fp=fopen(argv[1],"wb");
    if(fp==NULL)
    {
        printf("%s 文件创建失败.\n",argv[1]);
        return 0;
    }
    /*2. 创建BMP的文件头*/
    int cnt;
    struct _BMP_HEAD bmp_head;
    memset(&bmp_head,0,sizeof(struct _BMP_HEAD));
    //图片的类型
    bmp_head.type[0]='B';
    bmp_head.type[1]='M';
    //文件大小
    bmp_head.size=54+800*480*3;
    //数据偏移量
    bmp_head.seek=54;
    //写文件头
    cnt=fwrite(&bmp_head,1,sizeof(struct _BMP_HEAD),fp);
    printf("成功写入:%d 字节.\n",cnt);

    /*3. 写文件参数信息*/
    struct _BMP_INFO bmp_info;
    memset(&bmp_info,0,sizeof(struct _BMP_INFO));
    //当前结构体大小
    bmp_info.size=sizeof(struct _BMP_INFO);
    //图片的宽度和高度
    bmp_info.w=800;
    bmp_info.h=480;
    //图片的颜色位数
    bmp_info.bit=24;
    //标志位
    bmp_info.flag=1;
    //写入文件参数信息
    cnt=fwrite(&bmp_info,1,sizeof(struct _BMP_INFO),fp);
    printf("成功写入:%d 字节.\n",cnt);

    /*4. 写入位图数据*/
    int w,h;
    int c=0xFF0033; //红色
    for(h=0;h<480;h++)
    {
        for(w=0;w<800;w++)
        {
            fwrite(&c,1,3,fp);
        }
    }
    /*5. 关闭文件*/
    fclose(fp);
    return 0;
}