文本数据重建为BMP图像的实现过程

文本数据重建为BMP图像的实现过程

一、问题描述

现有从红外成像设备获取的光强电压值，存为了TXT的文本格式，数据格式如下：

-0.010     -0.078     -0.083     -0.078     -0.073     -0.044     -0.044     -0.049     -0.049

-0.044     0.044      0.029      0.034      -0.039     -0.034     -0.034     -0.029     -0.024

-0.024     -0.029     -0.029     -0.020     -0.010     -0.005     -0.010     -0.005     0.000……

要求根据这些数据，还原成256级灰度的ＢＭＰ数字图像，还原出红外图像的真实效果。

二、问题分析

感光元件根据光的强度，通过转换可以得到相应的电压值。也就是说，这些电压值代表一定的光亮度。要根据这些电压值重建ＢＭＰ图形，只要把这些电压值映射为图像相应的颜色值，然后根据BMP文件的规格，便可以还原图像。

三、实现思路和求解过程

（1）根据要求，应把图像恢复成２５６级的灰度图，这种图像的特点是，０代表黑色，２５５代表白色，０－２５５之间的整数代表了黑色过渡到白色相应的灰度值。那么我们必须把现有的这些浮点型数据映射到０－２５５的整数区间。可以通过以下的公式完成转换：

   ( k = 0,1,2……N )    ………………………… ①

式中，U_k表示数据文本中第k项的电压值；U_min表示所有电压值中的最小值；U_max表示所有电压值中的最大值；P_k表示映射后的整数值，用以表示相应像素的灰度值；N表示所得图像的总像素数，由于我们要恢复的图像都是128*128的分辨率，所以此处像素数N=128*128=16384；符号[*]表示取整，最终得到的P_k是介于0-255的整数值。通过上式，可以把原文本中的16384个电压值转换成对应于图像的16384个灰度值。

经过转换后，由于经过了一个取整的过程，所以精度有所下降。RDT

（2）得到灰度值后，即可构建bmp位图文件。Bmp文件格式如下：

BITMAPFILEHEADER  位图文件头（只用于BMP文件）

BITMAPINFOHEADER  位图信息头

Palette                 调色板

DIB Pixels              位图数据

其中，BITMAPFILEHEADER、BITMAPINFOHEADER是windows定义的struct（结构体），描述了bmp文件的各种属性；Palette为调色板，用于文件的颜色索引；DIB pixels是位图数据，我们在上面求得的16384个图像灰度值可以保存在一个数组里，再存放在这一块中。关于前三项的详细信息可以查阅windows的相关文档，我们将在程序中对他们进行配置。

四、程序流程图

从数据文件读取字符

开始

结束

文件是否结束

是

否

转换成数字并保存到数组

找出最大值和最小值

根据公式①求出各点的量化值

创建BMP文件头

把BMP文件头写入图像文件

把各点的量化灰度值写入图像文件

五、程序实现

#include "stdafx.h"

#include <math.h>

#include <stdlib.h>

#include <afx.h>

#define MAXSIZE 16384  //the number of bits, 128*128

 

BITMAPFILEHEADER *m_pBitmapFileHeader;  //BMP文件头

BITMAPINFOHEADER *m_pBitmapInfoHeader;       //BMP位图信息头

DWORD m_FileLength;                                           //文件长度

RGBQUAD *m_pRGBQuad;                                     //调色板数组

PBITMAPINFO m_pBitmapInfo;                              //指向BITMAPINFO结构的指针

BYTE *pByte = new BYTE[MAXSIZE];                    //位图灰度值数组

BYTE *p = new BYTE[1078];                                  //保存位图信息头的数据

 

void CreatInfo( );//创建BMP文件头信息

 

//函数名：Transform

//参数：szInFile：要转换的txt文件路径

//            szOutFile：输出的bmp文件路径

//功能：实现txt到bmp的转换

BOOL Transform( const char *szInFile, const char *szOutFile )

{

       FILE *fpIn, *fpOut;

       char ch[15];

       double num;

       int i,n;

       double bits[MAXSIZE];

       double max;

       double min;

       double range;

 

       fpIn = fopen( szInFile, "rb" );

       if ( fpIn == NULL )

              return FALSE;

 

       //从文件读取数据

       i=0;

       n=0;

       do{

              ch[i] = fgetc( fpIn );

              if( ch[i]  == 0x09 || ch[i] == EOF || (ch[i]=='/n') )

              {

If( i!=0 )

{

                            ch[i] = NULL;

                            num = atof( ch );

                            bits[n++] = num;

                            i = 0;

}

              }

              else

              {

                     i++;

              }

       }while( !feof( fpIn ) );

       fclose( fpIn );

 

       //找出最大和最小值

       max = bits[0];

       min = bits[0];

       i = 0;

       while( i < MAXSIZE )

       {

              if( bits[i]>max )

              {

                     max = bits[i];

              }

              else if( bits[i]<min )

              {

                     min = bits[i];

              }

              i++;

       }

       range = max - min;//数据变化范围

       //量化

       i = 0;

       while( i < MAXSIZE )

       {

              pByte[i] = (BYTE)( ( ( bits[i] - min )/range) * 255 + 0.5 );//量化到0-255，四舍五入

              i++;

       }

             

       fpOut = fopen( szOutFile, "wb" );//保存bmp的文件

       if ( fpOut == NULL )

              return FALSE;

      

       CreatInfo();

       fwrite( m_pBitmapInfo, 1078, 1, fpOut );    //写入BMP文件头信息

       fwrite( pByte, MAXSIZE, 1, fpOut );          //写入灰度数据文件

 

       fclose( fpOut ); //关闭文件，清理内存

       return TRUE;

}

//函数名：CreatInfo

//功能：创建256级灰度图所需的位图文件头

void CreatInfo( )

{  

       m_FileLength = 1078 + MAXSIZE  ;  

       m_pBitmapFileHeader = (BITMAPFILEHEADER*)p;  

       m_pBitmapInfoHeader = (BITMAPINFOHEADER*)(p+14);  

       m_pRGBQuad = (RGBQUAD*)(p + 54 );  

       m_pBitmapFileHeader->bfType   =   0x4d42;//BM

       m_pBitmapFileHeader->bfOffBits   =   1078;  

       m_pBitmapFileHeader->bfSize   =   m_pBitmapFileHeader->bfOffBits+m_FileLength;  

       m_pBitmapFileHeader->bfReserved1   =   0;  

       m_pBitmapFileHeader->bfReserved2   =   0;  

       m_pBitmapInfoHeader->biBitCount   =   8;  

       m_pBitmapInfoHeader->biClrImportant   =   0;  

       m_pBitmapInfoHeader->biClrUsed   =   0;  

       m_pBitmapInfoHeader->biCompression   =   BI_RGB;  

       m_pBitmapInfoHeader->biHeight   =   128;//height  

       m_pBitmapInfoHeader->biWidth   =   128;//width  

       m_pBitmapInfoHeader->biPlanes   =   1;  

       m_pBitmapInfoHeader->biSize     =   40;  

       m_pBitmapInfoHeader->biSizeImage   =   MAXSIZE;  

       m_pBitmapInfo   =   (BITMAPINFO   *)   (m_pBitmapFileHeader);  

       for( int i=0;i<256;i++ )  

       {  

              m_pRGBQuad[i].rgbBlue= i;

              m_pRGBQuad[i].rgbGreen = i;

              m_pRGBQuad[i].rgbRed =i;

              m_pRGBQuad[i].rgbReserved = 0;

       }

}  

 

int main(int argc, char* argv[])

{

       char *szInFileFile = "c://1.txt";

       char *szOutFileFile = "c://1.bmp";

       Transform( szInFileFile, szOutFileFile );

       printf("OK!/n");

delete[] p;

       delete[] pByte;

       return 0;

}