bmp图像文件格式超详解
0 BMP简介
BMP(Bitmap-File)图形文件，又叫位图文件，是Windows采用的图形文件格式，在Windows环境下运行的所有图像处理软件都支持BMP图像文件格式。Windows系统内部各图像绘制操作都是以BMP为基础的。一个BMP文件由四部分组成：
BMP文件的数据按照从文件头开始的先后顺序分为四个部分：
文件头(bmp file header)：提供文件的格式、大小等信息
信息头(bitmap information)：提供图像数据的尺寸、位平面数、压缩方式、颜色索引等信息
调色板(color palette)：可选，如使用索引来表示图像，调色板就是索引与其对应的颜色的映射表
位图数据(bitmap data)：图像的像素值可以是RGB值，也可以是调色板的索引值。如果使用了调色板，那像素值就是调色板的索引值，可以根据像素值得到调色板索引值，然后根据调色板索引值找到相应的颜色，该颜色即为像素的颜色，如果用RGB值表示位图数据，那位图就没有调色板。通常8位深及8位深以下的图像会用到调色板，8位深以上的就不用调色板了，因为8位深以上的图像再使用调色板内存开销就会很大，直接使用RGB值存储，更节省内存。 以16位深图像为例，共有2^16=65536种颜色，如果使用调色板，调色板的大小就是262144字节，然后每个像素用16位表示，假设是一个100像素 * 100像素的图像，那么图像大小就是（100 * 16 +31）/32 * 4 * 100=20000字节，而如果使用RGB值来存储，低5位表示蓝色，中间5位表示绿色，高5位表示红色，最高1位保留位，即每像素用2字节来表示，图像的大小就是（100 * 16 +31）/ 32 * 4 * 100=20000字节，节省了调色板高达262144字节的空间！图像大小计算方式参考bmp图像大小计算方式
一个BMP文件可以用如下代码表示：
typedef struct tagBITMAP_FILE{
BITMAPFILEHEADER bitmapheader;//文件头
BITMAPINFOHEADER bitmapinfoheader;//信息头
PALETTEENTRY palette[256];//调色板（可选）
UCHAR *buffer; //UCHAR 大小1字节(同C语言的unchar)，指向图像数据信息
} BITMAP_FILE;
图像文件的底层全都是二进制形式，存储和读取都是以字节位单位的，所以图像数据要么是char* 存储，要么是unchar* 存储，为什么图像数据要用unchar*表示？
如果是char* 存储，那文件的每一个字节都是一个char，最高位是符号位无法表示图像像素信息，这肯定是不行的，比如1bit图像，文件中的某一个字节为00110011，最高位0本应该是表示白色，现在表示符号位就无法表示图像信息了，所以用unchar* 更为合适。且使用unchar* 文件中的每一个字节都是一个unchar，一个unchar的取值对应8位深图像的颜色索引，一个unchar的取值范围在0~255之间刚好对应8位深图像调色板0 ~ 255的颜色索引。
1 文件头
typedef struct tagBITMAPFILEHEADER { // bmfh
WORD bfType; //占2字节
DWORD bfSize; //占4字节
WORD bfReserved1; //占2字节
WORD bfReserved2; //占2字节
DWORD bfOffBits; //占4字节
} BITMAPFILEHEADER;
以1张1bit灰度图像为例来介绍文件头、信息头、调色板和图像数据： 1：0x424D->bfType: BM 2：0x0004a8e2->bfSize: 305378B(278KB) 打开文件属性，可以看到文件大小计算无误
3：0x00000000->bfReserved1和bfReserved2：共4字节的保留字节，全设为0 4：0x0000003e->bfOffBits: 偏移量大小为62字节（14字节的文件头+40字节的信息头+8字节的调色板）
2 信息头
typedef struct tagBITMAPINFOHEADER{ // bmih
DWORD biSize;
LONG biWidth; //4字节
LONG biHeight;
WORD biPlanes;
WORD biBitCount
DWORD biCompression;
DWORD biSizeImage;
LONG biXPelsPerMeter;
LONG biYPelsPerMeter;
DWORD biClrUsed;
DWORD biClrImportant;
} BITMAPINFOHEADER;
1：0x00000028->biSize=40字节 2：0x0000040f->biWidth=1039像素 3：0x00000909->biHeight=2313像素 4：0x0001->biPlanes=1 5：0x000a->biBitCount=1
通过图片检测计算无误 6：0x00000000->biCompression=0(没有压缩) 7：0x0004a8a4->biSizeImage=305316字节 我们可以通过LineBytes = (width * bitCount + 31) / 32 * 4计算来验证biSizeImage的大小是否正确，关于LineBytes = (width * bitCount + 31) / 32 * 4的原理可参考bmp图像大小计算方式 每行字节数为：（1039 * 1+31）/32 * 4=132B 图像大小为132 * 2313 = 305316B 由上述计算方式可知biSizeImage的大小正确 8：0x00000000->biXPelsPerMeter=0 9：0x00000000->biYPelsPerMeter=0 10：0x00000000->biCirUsed = 0 11：0x00000000->biClrImportant=0
注意biSize、bfSize、biSizeImage三者的区别： biSize是信息头的大小，通常占40字节，bfSize是整个图像文件的大小，包括文件头+信息头+调色板（可选）+图像大小，biSizeImage是整个图像的大小。我们之前算的biSizeImage=305316，bfSize = 305378 = 文件头（14）+信息头（40）+调色板（8）+biSizeImage（305316）。
3 调色板
通常8位深及以下bmp图像使用调色板，8位深以上使用RGB。
可以使用C++预定义的结构体来定义调色板
typedef struct tagRGBQUAD {
BYTE rgbBlue;
BYTE rgbGreen;
BYTE rgbRed;
BYTE rgbReserved;
} RGBQUAD;
具体定义方式如下：
//定义一个1bit图像的调色板
//1bit图像只有2种颜色
RGBQUAD colors1[2];//定义调色板
//实现调色板
//每个分量占8位，所以1个颜色占4字节
colors1[0].rgbBlue = 0; // 黑色
colors1[0].rgbGreen = 0;
colors1[0].rgbRed = 0;
colors1[0].rgbReserved = 0;
colors1[1].rgbBlue = 255; // 白色
colors1[1].rgbGreen = 255;
colors1[1].rgbRed = 255;
colors1[1].rgbReserved = 0;
上面测试的图像为1bit图像，其中文件头占14字节，信息头占40字节，而文件头到实际数据之间的偏移量却为62字节，是因为文件头和信息头后面还有8字节的调色板。
注意：当rgb三个值都相等时，对应的颜色是灰色
上面基本把调色板及相关取色策略梳理清楚了，接着回到我们之前1位深图像的例子。
该图像是1bit图像，所以肯定是调色板图像，每个像素值占1位，表示调色板索引号，蓝色方框的8字节就是调色板信息，后面的信息就是图像数据信息了，比如0xFF，对应的二进制就是11111111，表示这8个像素每个像素都是调色板中索引号为1的颜色。
由于位图信息头中的图像高度是正数，所以位图数据在文件中的排列顺序是从左下角到右上角，以行为主序排列的。