2024年3月26日发(作者：)
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5.2 BMP文件格式
BMP文件格式是Microsoft Windows下最常见的图像文件格式之一，它采用位映射存储
格式，除了图像深度可选以外，不采用其他任何压缩，因此，BMP文件所占用的空间很大。
BMP文件的图像深度可选lbit、4bit、8bit与24bit。BMP文件存储数据时，图像的像素值在
文件中的存放顺序为从左到右，从下到上，也就是说，在BMP文件中首先存放的是图像的
最后一行像素，最后才存储图像的第一行像素，但对与同一行的像素，则是按照先左边后右
边的的顺序存储的；另外一个需要关注的细节是：文件存储图像的每一行像素值时，如果存
储该行像素值所占的字节数为4的倍数，则正常存储，否则，需要在后端补0，凑足4的倍
数。由于BMP文件格式是Windows环境中交换与图有关的数据的一种标准，因此在Windows
环境中运行的图形图像软件都支持BMP图像格式。
典型的BMP图像文件由四部分组成：
1、位图头文件数据结构
主要包含文件的大小、文件类型、图像数据偏离文件头的长度等信息；
2、位图信息数据结构
包含图象的尺寸信息、图像用几个比特数值来表示一个像素、图像是否压缩、图像所用
的颜色数等信息；
3、调色板
包含图像所用到的颜色表，显示图像时需用到这个颜色表来生成调色板，但如果图像为
真彩色，既图像的每个像素用24个比特来表示，文件中就没有这一块信息，也就不需要操
作调色板。
4、位图数据
记录了位图的每一个像素值或该对应像素的颜色表的索引值，图像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。这种格式我们又称为Bottom_Up位图，当然与之相
对的还有Up_Down形式的位图，它的记录顺序是从上到下的，对于这种形式的位图，也不
存在压缩形式。
5.2.2 BMP文件结构
位图文件〔bitmap file, BMP〕格式是Windows采用的图像文件存储格式，在Windows
环境下运行的所有图像处理软件都支持这种格式。 Windows3.0以后的BMP格式与显示设
备无关，因此把这种BMP格式称为设备无关位图〔Device Independentbit Bitmap , DIB〕格
式， Windows能够在任何类型的显示设备上显示BMP位图。BMP位图默认的文件扩展名
是bmp。
1、文件结构
位图文件可看成由4个部分组成：位图文件头〔Bitmap-File〕、位图信息头
〔Bitmap-Information Header〕、彩色表〔Color Table〕和定义位图的字节阵列，它们的名称
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和符号如下表1所示：
表1 BMP图像文件组成部分的名称和符号
位图文件的组成
位图文件头
位图信息头
彩色表
图像数据阵列字节
结构名称
BITMAPEILEHEADER
BITMAPINFOHEADER
RGBQUAD
BITMAPDATA
符号
bmfh
bmib
aColors [ ]
aBitmapBits [ ]
2、位图文件结构可综合在下表中：
表2 位图文件结构
偏移量 名称 大小〔byte〕 内容
两字节的内容用来识别位的类型：
图
像
文
件
头
000Ah
002h
006h
File Size
Reserved
Bitmap Data
Offset
4
4
4
000h 标识符 2 BM——Windows 3.x，9x，NT，……
CI、CP、IC、PT——OS/2
用字节表示的整个文件的大小
保留，设置为0
从文件开始到位图数据开始之间的数据〔Bitmap
Data〕的偏移量
位图信息头的长度，用来描述位图的颜色和压缩
000Eh
Bitmap Header
Size
4
方法等。下面的长度表示：
28 h——Windows3.X ,9X,NT…
0Ch/F0h——OS/2 1.x
0012h
0016h
001Ah
图
像
信
息
头
001Eh Compression 4
Width
Height
Planes
4
4
2
位图的宽度，以像素为单位
位图的高度，以像素为单位
位图的位面数
每个像素的位数
001Ch Bites Per Pixel 2 1—单色位图；4—16色图；8—256色位图
16—16bit 高彩位图；24—24位真彩位图
压缩说明：
0：无压缩；
1—RLE 8-bit/pixel〔BI_RLE4〕
2—RLE 4-bit/pixel〔BI——RLE8〕
3—Bitfields〔BI_BITFIELDS〕
0022h
0026h
002Ah
002Eh
Bitmap Data Size
Hresolution
Vresolution
Colors
4
4
4
4
. .
用字节数表示的位图数据的大小。
该数必须是4的倍数。
用pixel/m表示的水平分辨率
用pixel/m表示的水平分辨率
位图使用的颜色数。如8bit/pixel表示为100h或
.
者256
0032h Important Colors 4
指定重要的颜色数。当该域的值等于颜色数时，
表示所有颜色都一样重要
调色板规X。对于调色板中的每个表项，这4个
字节用下述方法来描述RGB的值：
0036h Palette N*4
·1字节用于表示RGB中的蓝色分量
·1字节用于表示RGB中的绿色分量
·1字节用于表示RGB中的红色分量
·1字节用于表示填充符〔设置为0〕
该域的大小取决于压缩方法它包含所有的位图
0436h Bitmap Data X
数据字节，这些数据字节实际就是彩色调节器色
板的索引号
3、结构详解
〔1〕位图文件头：它包含有关于文件类型、文件大小和存放位置等信息，在Windows
3.0以上版本的位图文件中用BITMSPFILEHEADER结构体来定义。位图文件头包含了图像
类型、图像大小、图像数据存放地址和两个保留未使用的字段。BMP文件头数据结构含有
BMP文件的类型、文件大小和位图起始位置等信息。
其结构定义如下:
typedefstructtagBITMAPFILEHEADER{
WORDbfType; // 位图文件的类型，必须为BM
DWORD bfSize; // 位图文件的大小，以字节为单位
WORD bfReserved1; // 位图文件保留字，必须为0
WORD bfReserved2; // 位图文件保留字，必须为0
DWORD bfOffBits; // 位图数据的起始位置，以相对于位图
//每个像素所需的位数，必须是 1( 双色), 4(16 色)，8(256 色)或24(真彩色)
// 文件头的偏移量表示，以字节为单位
} BITMAPFILEHEADER; //该结构占据14个字节。
〔2〕位图信息头：位图信息用BITMAPINFO结构体来定义，位图信息头包含了位图
信息头的大小、图像的宽高、图像的色深、压缩说明图像数据的大小和其他一些参数。
BMP位图信息头数据用于说明位图的尺寸等信息。
typedefstructtagBITMAPINFOHEADER{
DWORD biSize; // 本结构所占用字节数
LONGbiWidth; // 位图的宽度，以像素为单位
LONGbiHeight; // 位图的高度，以像素为单位
WORD biPlanes; // 目标设备的级别，必须为1
WORD biBitCount// 每个像素所需的位数，必须是1(双色) (黑白二色图),
// 4(16色)，8(256色)或24(真彩色)之一 (新的.bmp格式支持32位色)
DWORD biCompression; // 位图压缩类型，必须是 0(不压缩),
// 1(BI_RLE8压缩类型)或2(BI_RLE4压缩类型)之一
. .
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DWORD biSizeImage; // 位图的大小，以字节为单位
LONGbiXPelsPerMeter; // 位图水平分辨率，每米像素数
LONGbiYPelsPerMeter; // 位图垂直分辨率，每米像素数
DWORD biClrUsed; // 位图实际使用的颜色表中的颜色数
DWORD biClrImportant;// 位图显示过程中重要的颜色数
} BITMAPINFOHEADER; //该结构占据40个字节
它由位图信息头和彩色表组成，前者用BITMAPINFOHEADER结构体定义，后者用
RGBQUAD结构体定义。
1〕彩色表的定位：应用程序进行彩色表的定位时，可使用存储在biSize成员中的信息
来查找在BITMAPINFO结构体中的彩色表。
2〕biBitCount：biBitCount=1表示位图最多有两种颜色，黑色和白色。图像数据阵列中
的每一位表示一个pixel:biBiCount=4表示位图最多有16种颜色。每个像素用场bit表示，
交用这4bit作为彩色表的表项来查找该像素的颜色。
3〕ClrUsed：BITMAPINFOHEADER结构中的成员ClrUsed指定实际使用的颜色数目。
4〕8bit/pixel的图像数据压缩：
BI_RLE8 8bit/pixel的RLE压缩编码，可使用编码方式和绝对方式中的任何一种进行压
缩，这两种方式可在同一幅图中的任何地方使用。
编码方式由此与彼个字节组成，第一个字节指定使用相同颜色的像素数目，第二个字节
指字使用的颜色索引。此外，这个字节对中的第一个字节可设置为0，联合使用第二个字节
的值表示：
第二个字节的值为0 行的结束
第二个字节的值为1 图像结束
第二个字节的值为2 其后的两个字节表示下一个像素从当前开始的水平和垂直位
置的偏移量
绝对方式第一个字节设置为0，而第二个字节设置为03h~0FFh之间的一个值。在这种
方式中，第二个字节表示跟在这个字节后面的字节数，每个字节包含单个像素的颜色索引。
5〕每个像素为4位的图像数据压缩：
BI_RLE4 每个像素为4位的RLE压缩编码，同样也可使用编码方式和绝对方式中的任
何一种进行压缩，这两种方式也可在同一幅图中的任何地方使用。
编码方式由2个字节组成，第一个字节指定像素数目，第二个字节包含两种颜色索引。
绝对方式这个字节对中的第一个字节设置为0，第二个字节包含有颜色索引数，其后续
字节包含有颜色索引，颜色索引存放在该字节的高、低4位中，一个颜色索引对应一个像素。
BI_RLE4也同样联合使用第二个字节中的值表示：
第二个字节的值为0 行的结束
第二个字节的值为1 图像结束
第二个字节的值为2 其后的两个字节表示下一个像素从当前开始的水平和垂直位
置的偏移量
〔3〕彩色表：包含的元素与位图所具有的颜色数相同，像素的颜色用RGBQUAD结构
来定义。彩色表中的颜色按颜色的重要性排序，这可辅助显示驱动程序为不能显示足够多颜
色数的显示设备显示彩色图像。
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颜色表用于说明位图中的颜色，它有若干个表项，每一个表项是一个RGBQUAD类型
的结构，定义一种颜色。RGBQUAD结构的定义如下:
typedefstructtagRGBQUAD{
BYTE rgbBlue;// 蓝色的亮度(值X围为0-255)
BYTE rgbGreen; // 绿色的亮度(值X围为0-255)
BYTE rgbRed; // 红色的亮度(值X围为0-255)
BYTE rgbReserved;// 保留，必须为0
} RGBQUAD;
彩色表/调色板〔color table〕是单色、16色和256色图像文件所特有的，相对应的调色
板大小是2、16和256，调色板以4字节为单位，每4个字节存放一个颜色值，图像的数据
是指向调色板的索引。可以将调色板想象成一个数组，每个数组元素的大小为4字节，假设
有一256色的BMP图像的调色板数据为：
调色板[0]=黑、调色板[1]=白、调色板[2]=红、调色板[3]=蓝…调色板[255]=黄
图像数据01 00 02 FF表示调用调色板[1]、调色板[0]、调色板[2]和调色板[255]中的数据
来显示图像颜色。每个调色板的大小为4字节，按蓝、绿、红存储一个颜色值。
〔4〕位图数据：紧跟在彩色表之后的是图像数据字节阵列。图像的每一扫描行由表示
图像像素的连续的字节组成，每一行的字节数取决于图像的颜色数目和用像素表示的图像宽
度。
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，此时图像为真彩色图像。当图像不是为真彩色时，
图像文件中包含颜色表，位图的数据表示对应像素点在颜色表中相应的索引值，当为真彩色
时，每一个像素用三个字节表示图像相应像素点彩色值，每个字节分别对应R、G、B分量
的值，这时候图像文件中没有颜色表。上面我已经讲过了，Windows规定图像文件中一个扫
描行所占的字节数必须是4的倍数(即以字为单位),不足的以0填充，图像文件中一个扫描行
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
位图数据的大小按下式计算(不压缩情况下)：
DataSize= DataSizePerLine* biHeight。
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