这一次数字图像处理实验的内容虽然有OpenCV环境的配置，但是重头戏在于BMP文件的读取，对于编程基础欠佳的同学有一定的挑战性，一开始我也觉得这个任务很难，但是一步步自己查找资料下来，不断地debug也硬是做出来了（笑）。 本次实验有很多种实现方式，在OpenCV库里有直接能够调用的函数，但是为了能深度理解BMP位图在计算机中的存储方式，这里介绍的思路是用C++的基本函数读取BMP文件。
BMP图像文件包括四个部分：
位图文件头(BITMAPFILEHEADER)：长度14字节，记录了文件类型、大小、数据起始位置。位图信息头(BITMAPINFOHEADER)：长度40字节，位图宽度、高度，每个像素需要位数，压缩类型（最常用不压缩）， 位平面数、颜色索引等信息。位图调色板(Palette)：可选，使用索引来表示图像颜色，调色板可索引与其对应的颜色的映射表。有些位 图需要调色板（如16色， 256色），真彩色（24或32位RGB）不需要调色板。位图数据(Pixel data)：每个像素占一个字节，取得字节后，以该字节为索引查询相应的颜色。真彩色不需要 索引，位图数据就是像素颜色值。接下来将具体介绍BMP文件四个部分的内容。
文件头部分所包含的图像信息：
bfType：指定文件类型，必须是0x424D，即字符串“BM”，也就是说所有.bmp文件的头两个字节都是“BM”。bfSize：指定文件大小，包括这14个字节。bfReserved1，bfReserved2 ：为保留字，不用考虑。bfOffBits：为从文件头到实际的位图数据的偏移字节数，即前三个部分的长度之和。针对非真彩色图，其颜色显示方式并不是直接显示像素块的RGB值，需要一个数组来保存需要使用的颜色，以便于在位图文件中调用，这个保存颜色的数组就是调色板，而真彩色图的位图数据直接显示的是像素块的RGB值因此不需要调色板。
调色板数据结构定义：
typedef struct tagRGBQUAD{ BYTE rgbBlue; Byte rgbGreen; BYTE rgbRed; BYTE rgbReserved; }RGBQUAD;调色板数组中的每一个元素占四个字节，分别保存颜色的RGB变量和一个字节的保留值。
对于用到调色板的位图，图像数据就是该像素在调色板中的索引值。对于真彩色图，图像数据就是实际的R、G、B值。
对于2色位图，用1位就可以表示该像素的颜色(一般0表示黑，1表示白)，所以一个 字节可以表示8个像素。
对于16色位图，用4位可以表示一个像素的颜色，所以一个字节可以表示2个像素。
对于256色位图，一个字节刚好可以表示1个像素。
对于真彩色图，三个字节才能表示1个像素。
一般来说，BMP文件的数据从下到上，从左到右的。也就是说，从文件中最先读到的是图象最下面一行的左边第一个像素， 然后是左边第二个像素……接下来是倒数第二行左边第一个像素，左边第二个像素……依次类推，最后得到的是最上面一行的最右一个像素。
头文件fstream包含了ifstream、ofstream、fstream三个类，可以通过定义这三个类的对象来实现相对应的文件操作。
#include <fstream> ofstream //文件写操作，内存写入存储设备 ifstream //文件读操作，存储设备读取到内存中 fstream //读写操作，对打开的文件可进行读写操作计算机中的文件是按二进制的形式存储的，它一律把数据看成是字节构成的序列，即字节流，对文件的存取也是以字节为单位的，输入/输出的的数据流仅受程序控制而不受物理符号（如回车换行符）的控制，所以说C语言文件为流式文件。在该实验中，由于需要读取并解析文件数据，因此需要用到FILE,fopen_s,fseek,fread,fclose。
可以用该结构体类型来定义文件类型的指针变量：
FILE *fp;
FILE是在stdio.h中定义的结构体类型，封装了与文件有关的信息，如文件句柄、位置指针及缓冲区等，缓冲文件系统为每个被使用的文件在内存中开辟一个缓冲区，
用来存放文件的有关信息，这些信息被保存在一个FILE结构类型的变量中，fp是一个指向FILE结构体类型的指针变量。
在高版本的visual sdudio中使用fopen会报错，因此这里只介绍fopen_s函数，该函数的功能是将文件打开，并指定使用文件的方式。
fopen_s函数声明如下：
errno_t fopen_s( FILE** fp, char const* _FileName, char const* _Mode );该函数有三个参数：指针、文件名、使用文件的方式。
前文说到fp是一个指向FILE结构体类型的指针变量，现在定义的新指针该指针是用来接收fp的指针，即fp的地址。
文件名就是待打开文件的文件名。
如果文件打开成功，则函数返回值为0，若返回了正整数，可以根据errno_t类的定义查询具体的错误。
文件使用方式有十二种，如下表格：
符号功能“r” = “rt”打开一个文本文件，文件必须存在，只允许读“r+” = “rt+”打开一个文本文件，文件必须存在，允许读写“rb”打开一个二进制文件，文件必须存在，只允许读“rb+”打开一个二进制文件，文件必须存在，允许读写“w” = “wt”新建一个文本文件，已存在的文件将内容清空，只允许写“w+” =“wt+”新建一个文本文件，已存在的文件将内容清空，允许读写“wb”新建一个二进制文件，已存在的文件将内容清空，只允许写“wb+”新建一个二进制文件，已存在的文件将内容清空，允许读写“a” = “at”打开或新建一个文本文件，只允许在文件末尾追写“a+” = “at+”打开或新建一个文本文件，可以读，但只允许在文件末尾追写“ab”打开或新建一个二进制文件，只允许在文件末尾追写“ab+”打开或新建一个二进制文件，可以读，但只允许在文件末尾追写fseek函数的声明如下：
int fseek(FILE *stream, long offset, int fromwhere);
其功能是重新设置文件指针stream的位置。其中stream也就是上文提到的fp，offset偏移量,值为正数表示指针在fromwhere后多少位，值为负数表示指针在fromwhere前多少位。fromwhere是指针位置的基准，可以使用以下三个常量：
变量意义SEEK_SET文件起始位置SEEK_CUR指针当前指向位置SEEK_END文件结束位置由于fstream中对文件的具体操作都要基于stream的位置，因此fseek的使用显得尤其重要。 例：如果我们要把fp的指针位置移到文件开头后的四个字节的位置，则需输入如下代码：
fseek(fp,4,SEEK_SET);fread函数的作用是从文件流中读取数据到提前定义好的数组中，其声明如下：
size_t fread( void *restrict buffer, size_t size, size_t count, FILE *restrict stream );
其四个参数的定义如下表所示：
参数定义buffer指向要读取的数组中首个对象的指针size每个对象的大小（单位是字节）count要读取的对象个数stream输入流需要特别注意的是，在使用fread后若还需对文件流进行操作，需再次使用fseek函数设置文件流指针的新位置。
fclose的功能是关闭一个文件流，函数声明如下：
int fclose( FILE *fp );
如果流成功关闭，fclose 返回 0，否则返回EOF（-1）。（如果流为NULL，而且程序可以继续执行，fclose设定error number给EINVAL，并返回EOF。）
在该实验中需要使用typedef来声明位图文件头、信息头、调色板，typedef是在计算机编程语言中用来为复杂的声明定义简单的别名。在该实验中需要频繁地用到一个字节、两个字节、四个字节的定义，因此可声明如下变量：
typedef unsigned short WORD; typedef unsigned long DWORD; typedef char BYTE;同时也给出typedef声明结构体的思路，将文件头，信息头，调色板的类型用typedef作声明，然后在main函数里直接使用，不仅能加深对BMP位图文件的理解，同时也能更加方便地解析调用位图相关的参数。 如，位图文件头可声明如下：
typedef struct BITMAP_FILE_HEADER { WORD bfType; DWORD bfSize; WORD bfReserved1; WORD bfReserved2; DWORD bfOffBits; }BITMPFILEHEADER;接下来我将以读取位图文件的文件头并输出前两个字符为例（假设输入的文件确实是bmp文件）利用理论准备中的方法，首先我们得定义文件头的结构体：
typedef struct BITMAP_FILE_HEADER { WORD bfType; DWORD bfSize; WORD bfReserved1; WORD bfReserved2; DWORD bfOffBits; }BITMPFILEHEADER;接下来读入文件：
int main(){ FILE* fp; errno_t err; err = fopen_s(&fp, "test1.bmp", "rb"); unsigned char a[2];//定义数组来保存文件的头两位 memset(a, 0, sizeof(a));//初始化数组a fread(a, sizeof(unsigned char), 2, fp);//将文件头两个字节写入数组a printf("%x%x", a[0], a[1]); fclose(fp); return 0; } 最后的运行结果是这样的：16进制的424d刚好就是对应着字符B和M，因此代码是正确的。采用类似的思想，调用最初始声明的结构体中的变量，即可将文件的信息读取到相应的位置上显示出来。
我按自己代码实现的思想做了一个流程图，仅供参考。
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