bmp图像压缩算法详细解析Word格式.docx

1、 WORD biBitCount 每个像素所占的位数（bit），其值必须为1（黑白图像）、4（16色图）8 （256色）、24（真彩色图），新的BMP格式支持32位色。 DWORD biCompression; 位图压缩类型，有效的值为BI_RGB（未经压缩）、BI_RLE8、BI_RLE4、 BI_BITFILEDS（均为Windows定义常量）。这里只讨论未经压缩的情况， 即biCompression=BI_RGB。 DWORD biSizeImage; 实际的位图数据占用的字节数 LONG biXPelsPerMeter; 指定目标设备的水平分辨率，单位是像素/米。 LONG biYPe

2、lsPerMeter; 指定目标设备的垂直分辨率，单位是像素/米。 DWORD biClrUsed; 位图实际用到的颜色数，如果该值为零则用到的颜色数为2的biBitCount次幂。 DWORD biClrImportant; 位图显示过程中重要的颜色数，如果该值为零则认为所有的颜色都是重要的 BITMAPINFOHEADER, FAR *LPBITMAPINFOHEADER, *PBITMAPINFOHEADER;第3部分为颜色表。颜色表实际上是一个RGBQUAD结构的数组，数组的长度由biClrUsed指定（如果该值为零，则由biBitCount指定，即2的biBitCount次幂个元素）

3、。RGBQUAD结构是一个结构体类型，占4个字节，其定义如下：typedef struct tagRGBQUAD BYTE rgbBlue; 该颜色的蓝色分量； BYTE rgbGreen; 该颜色的绿色分量； BYTE rgbRed; 该颜色的红色分量； BYTE rgbReserved; 保留字节，暂不用。RGBQUAD;有些位图需要颜色表；有些位图（如真彩色图）则不需要颜色表，颜色表的长度由BITMAPINFOHEADER结构中biBitCount分量决定。对于biBitCount值为1的二值图像，每像素占1bit，图像中只有两种（如黑白）颜色，颜色表也就有21=2个表项，整个颜色表的大

4、小为8个字节；对于biBitCount值为8的灰度图像，每像素占8bit，图像中有28=256种颜色，颜色表也就有256个表项，且每个表项的R、G、B分量相等，整个颜色表的大小为1024个字节；而对于biBitCount=24的真彩色图像，由于每像素3个字节中分别代表了R、G、B三分量的值，此时不需要颜色表，因此真彩色图的BITMAPINFOHEADER结构后面直接就是位图数据。第4部分是位图数据，即图像数据，其紧跟在位图文件头、位图信息头和颜色表（如果有颜色表的话）之后，记录了图像的每一个像素值。对于有颜色表的位图，位图数据就是该像素颜色在调色板中的索引值；对于真彩色图，位图数据就是实际的R

5、、G、B值（三个分量的存储顺序是B、G、R）。下面分别就2色、16色、256色和真彩色位图的位图数据进行说明： 对于2色位图，用1位就可以表示该像素的颜色，所以1个字节能存储8个像素的颜色值。 对于16色位图，用4位可以表示一个像素的颜色。所以一个字节可以存储2个像素的颜色值。 对于256色位图，1个字节刚好存储1个像素的颜色值。 对于真彩色位图，3个字节才能表示1个像素的颜色值。需要注意两点：第一，Windows规定一个扫描行所占的字节数必须是4的倍数，不足4的倍数则要对其进行扩充。假设图像的宽为biWidth个像素、每像素biBitCount个比特，其一个扫描行所占的真实字节数的计算公式如

6、下：DataSizePerLine = （biWidth * biBitCount /8+ 3） / 4*4那么，不压缩情况下位图数据的大小（BITMAPINFOHEADER结构中的biSizeImage成员）计算如下：biSizeImage = DataSizePerLine * biHeight第二，一般来说，BMP文件的数据是从图像的左下角开始逐行扫描图像的，即从下到上、从左到右，将图像的像素值一一记录下来，因此图像坐标零点在图像左下角。 好了，有了以上的知识后，可以开始压缩程序啦恩，现在问题是怎么读取那两个结构体，大家都知道c语言的文件读取有两种方式，一个是按字节读取，一个是按位读取，

7、那么用哪个呢？只好又XX了.好了，XX好了：二进制方式很简单，读文件时，会原封不动的读出文件的全部內容，写的時候，也是把內存缓冲区的內容原封不动的写到文件中。而文本方式就不一样了，在读文件时，会将换行符号CRLF（0x0D 0x0A）全部转换成单个的0x0A，并且当遇到结束符CTRLZ（0x1A）时，就认为文件已经结束。相应的，写文件时，会将所有的0x0A换成0x0D0x0A。 所以，若使用文本方式打开二进制文件时，就很容易出现文件读不完整，或內容不对的错误。即使是用文本方式打开文本文件，也要谨慎使用，比如复制文件，就不应该使用文本方式。（更多类容请自己XX）这里我们选择二进制的读入方式fre

8、ad（&h, sizeof（BITMAPFILEHEADER）, 1, fp）;以上以读取头部为例，其它的类似（注意要按顺序读取，不要弄反了）好了，到此第一步已经完成了我们把灰度信息读取到了一个数组里，那开始压缩了，这个按书上那个程序就好，压完得到一个l，b,分别记录每一段的长度和那一段每个像素需要的位数，特别提醒，书上的程序有一个bug！原文output函数里有一段是这样的：for（int j=1;j=m;j+）lj=lsj;bj=bsj;应该是for （j = 1; j = m; j+） lj = lsj; max = -1; for （i = sj - 1 + 1; i max） /bi

9、应该取第j段中占用位数最大的那个 max = le（pi）; bj = max;bj不应该简单的赋值为bsj;而是应该取第j段中占用位数最大的那个。（太相信课本了，以至于开始的时候没仔细看它，浪费了好几个小时（）另外要注意书上那个程序灰度值数组下标是从1开始的，这点要注意下（这个地方也死了1个多小时（）好了现在我们得到两个数组l和b,分别记录每一段的长度和那一段每个像素需要的位数，好了开始将数据压缩到文件里吧，恩怎么压呢？当然是一段一段压啦，首先放入第一段的长度（8位）然后是每个像素所占的位数（3位）然后循环一下把这个段压下去，这些都不是8的倍数该怎么压呀猛一想确实挺头疼的。仔细想想我们只要用

10、一个变量j指示当前字节下标（也就是你要压缩到的那个数组），然后一个变量left指示当前字节还剩多少位可用这样比如说将一个占bit位的数据压入的代码是if （left （bit - left）; aj +=（temp （8 + left - bit） & 0xff; left = 8 - （bit - left）; else aj += （temp （left - bit） & left -= bit;这个自己在草稿纸演算一下应该没问题的，另外一个特别注意的地方，每次向左移位之后都要与oxff做个按位与操作，以获取低8位的数据，即使你声明temp是unsigned char型也一样，因为在表达式

11、中 char unsigned char short 都会被提升为int型，这叫做整型提升（我也不知道为什么，可能是便于运算看，这里又纠结了1个多小时，泪奔.）好了，灰度值我们知道怎么压缩了，下面就开始压缩吧，头部，头部信息，调试板不变，直接写进文件，额 不对，我们怎么知道压缩后的灰度值数组有多长? 还记得这个吗DWORD biSizeImage; 实际的位图数据占用的字节数，我们把压缩后的灰度值数组大小存进去，到时候解压的时候别忘了恢复哈。压缩完了，下面开始解压，解压就是压缩的逆过程同样的，我们用i指示当前要读取的字节，left指示当前字节剩余的可用位数，bit表示要读取的灰度值的位数，将结

12、果存到temp里面 if （left = bit） temp += （ai+ （8 - bit）; temp += ai （8 - （bit - left）; else temp += （ai （left - bit） 对运算符的优先级不了解的话还是老老实实加括号吧（同样的自己在草稿纸上演算一下）至此，大功告成了。将bmp四部分的信息按顺序写入文件就好了。下面贴上可以运行的代码，写得有点乱，有时间重构下.压缩程序#include stdlib.hstring.hwindows.h#define lmax 256 /压缩时每一段包含的最大像素数#define header 11 /每一段需要11

13、位来保存这一段的信息（8位用来表示段长度 /，3位用来表示每一像素占的位数）int bmpWidth; /图像的宽int bmpHeight; /图像的高RGBQUAD *pColorTable; /颜色表指针int biBitCount; /图像类型，每像素位数unsigned char *pBmpBuf; /灰度值数组int lineByte; /每一行的字节数BITMAPFILEHEADER h; /头部BITMAPINFOHEADER head; /头部信息int i, j; / 循环要用到的遍历变量int *s, *l, *b; /这三个数组的意义和书上是一样的int m; /分割的

14、段数 int le（int i） /log（i+1）向上取整 int k = 1; i = i / 2; while （i 0） k+; return k;void traceback（int n, int s, int l） /和书上一样不解释了 if （n = 0） return; traceback（n - ln, s, l）; sm+ = n - ln;void compress（unsigned char p, int s, int l, int b）/这个也和书上一样 int n = bmpWidth * bmpHeight; int bmax; s0 = 0; for （i =

15、1;= n; i+） bi = le（pi）; bmax = bi; si = si - 1 + bmax; li = 1; for （j = 2;= i &= lmax; if （bmax si - j + j * bmax） si = si - j + j * bmax; li = j; si += header;void collect（unsigned char p, int s, int l, int b） int max; traceback（n, s, l）; sm = n; for （j = 1; i+） /特别注意这个地方，书上错了 max） /bi应该取第i段中占用位数最大

16、的那个void store（unsigned char *a, int *j, int *left, int bit, int temp）/将temp存到数组里 if （*left （bit - （*left）; a（*j） +=（temp （8 + （*left） - bit） & *left = 8 - （bit - （*left）; a（*j） += （temp （*left - bit） & *left -= bit;void compressToFile（char*file,unsigned char p, int l, int b, int m） /压缩存到文件里 FILE *ou

17、t = fopen（file, wb）; int n = bmpWidth * bmpHeight, left, k = 1, t; unsigned char *a = （unsigned char*） malloc（n）; memset（a, 0, n）; left = 8; j = 0; store（a,&j,&left,8,li - 1）;left,3,bi - 1）; t = k + li; for （; k t; k+） left,bi,pk）; head.biSizeImage = j + 1; /修改文件大小，这个解压图像中要用到 fwrite（&h, sizeof（BITMA

18、PFILEHEADER）, 1, out）;head, sizeof（BITMAPINFOHEADER）, 1, out）; fwrite（pColorTable, sizeof（RGBQUAD）, 256, out）; fwrite（a, 1, j + 1, out）; fclose（out）;unsigned char* readBmp（char *file） /读取文件 unsigned char*pBmpBuf; FILE *fp = fopen（file, rb fread（& /获取图片头信息head, sizeof（BITMAPINFOHEADER）, 1, fp）; /定义位图

19、信息头结构变量，读取位图信息头进内存，存放在变量head中 bmpWidth = head.biWidth; /获取图像宽、高、每像素所占位数等信息 bmpHeight = head.biHeight; biBitCount = head.biBitCount; lineByte = （bmpWidth * biBitCount / 8 + 3） / 4 * 4;/定义变量，计算图像每行像素所占的字节数（必须是4的倍数） if （biBitCount = 8） pColorTable = （RGBQUAD*） malloc（sizeof（RGBQUAD） * 256）;/申请颜色表所需要的空间

20、，读颜色表进内存 fread（pColorTable, sizeof（RGBQUAD）, 256, fp）; /灰度图像有颜色表，且颜色表表项为256 pBmpBuf = （unsigned char*） malloc（sizeof（unsigned char） * （lineByte /申请位图数据所需要的空间，读位图数据进内存 * bmpHeight + 1）; fread（pBmpBuf + 1, 1, lineByte * bmpHeight, fp）; /为了数组下标从1开始 fclose（fp）; /关闭文件 return pBmpBuf;int main（） char *file

21、 = input.bmp; pBmpBuf = readBmp（file）; s = （int*） malloc（sizeof（int） * （bmpWidth * bmpHeight + 1）; l = （int*） malloc（sizeof（int） * （bmpWidth * bmpHeight + 1）; b = （int*） malloc（sizeof（int） * （bmpWidth * bmpHeight + 1）; compress（pBmpBuf, s, l, b）; collect（pBmpBuf, s, l, b）; compressToFile（sqh.bmp,pBm

22、pBuf, l, b, m）; return 0;解压程序 /要恢复灰度值数组unsigned char *a; /压缩的灰度值数组void load（unsigned char *a, int *i, int *left, int bit, int *temp）/将temp存到数组里 *temp += （a（*i）+ （8 - （bit - （*left）; *temp += （a（*i） （*left） - bit） void craming（） FILE *ss = fopen（restore.bmp, int left = 8, bit, length, k; int i = 0;/解

23、压前数组index int j = 0;/解压后数组index while （i head.biSizeImage） length = 0; bit = 0; load（a, &i, &left, 8, &length）;left, 3, &bit）; length+; /因为压缩的时候有减1 bit+; k = j; k + length;left, bit, &pBmpBufj）; head.biSizeImage = bmpWidth * bmpHeight; /恢复像素所占的空间XX文库 - 让每个人平等地提升自我 fwrite（&h, sizeof（BITMAPFILEHEADER）, 1, ss）;head, sizeof（BITM