(原創) 如何使用ANSI C讀寫24/32位元的BMP圖檔? (C/C++) (C) (Image Processing)

Abstract
本文介紹如何使用ANSI C同時讀寫24/32位元的BMP圖檔做簡單的影像處理，並解析BMP格式。

Introduction
在(原創) 如何使用ANSI C讀寫24位元的BMP圖檔? (C/C++) (C) (Image Processing)與(原創) 如何使用ANSI C讀寫32位元的BMP圖檔? (C/C++) (C) (Image Processing)中，我們發現24位元與32位元BMP格式大致上相同，僅有些許的差異，是否能打造一個能同時讀寫24/32位元BMP圖檔的ANSI C程式?

24位元BMP與32位元BMP的差異
在(原創) 如何使用ANSI C讀寫32位元的BMP圖檔? (C/C++) (C) (Image Processing)有詳述兩種BMP的差異，更簡單的說，若我們能從BMP header中得知目前是24位元還是32位元BMP，然後動態的處理1個pixel該用3 byte還是4 byte處理，就能同時讀寫24/32位元BMP。

C語言 / Bmp24_32ReadWrite.c

  1  /*  
  2  (C) OOMusou 2007  http://oomusou.cnblogs.com
  3 
  4  Filename    : Bmp24_32ReadWrite.c
  5  Compiler    : Visual C++ 8.0 / ANSI C
  6  Description : Demo the how to read and write bmp by standard library
  7  Release     : 05/18/2008 1.0
  8  */
  9  #include  < stdio.h >
 10  #include  < stdlib.h >
 11 
 12  int  upside_down( const   char   * fname_s,  const   char   * fname_t) {
 13    FILE           * fp_s  =  NULL;     //  source file handler
 14    FILE           * fp_t  =  NULL;     //  target file handler 
 15    unsigned  int   x,y;              //  for loop counter
 16    unsigned  int   width, height;    //  image width, image height
 17    unsigned  char   * image_s  =  NULL;  //  source image array
 18    unsigned  char   * image_t  =  NULL;  //  target image array
 19    unsigned  char  R, G, B;          //  color of R, G, B
 20    unsigned  int  y_avg;             //  average of y axle
 21    unsigned  int  y_t;               //  target of y axle
 22    
 23    unsigned  char  header[ 54 ]  =  {
 24       0x42 ,         //  identity : B
 25       0x4d ,         //  identity : M
 26       0 ,  0 ,  0 ,  0 ,   //  file size
 27       0 ,  0 ,         //  reserved1
 28       0 ,  0 ,         //  reserved2
 29       54 ,  0 ,  0 ,  0 ,  //  RGB data offset
 30       40 ,  0 ,  0 ,  0 ,  //  struct BITMAPINFOHEADER size
 31       0 ,  0 ,  0 ,  0 ,   //  bmp width
 32       0 ,  0 ,  0 ,  0 ,   //  bmp height
 33       1 ,  0 ,         //  planes
 34       24 ,  0 ,        //  bit per pixel
 35       0 ,  0 ,  0 ,  0 ,   //  compression
 36       0 ,  0 ,  0 ,  0 ,   //  data size
 37       0 ,  0 ,  0 ,  0 ,   //  h resolution
 38       0 ,  0 ,  0 ,  0 ,   //  v resolution 
 39       0 ,  0 ,  0 ,  0 ,   //  used colors
 40       0 ,  0 ,  0 ,  0     //  important colors
 41    };
 42    
 43    unsigned  int  file_size;            //  file size
 44    unsigned  int  rgb_raw_data_offset;  //  RGB raw data offset
 45    unsigned  short  bit_per_pixel;      //  bit per pixel
 46    unsigned  short  byte_per_pixel;     //  byte per pixel
 47    
 48    fp_s  =  fopen(fname_s,  " rb " );
 49     if  (fp_s  ==  NULL) {
 50      printf( " fopen fp_s error\n " );
 51       return   - 1 ;
 52    }
 53 
 54     //  move offset to 10 to find rgb raw data offset
 55    fseek(fp_s,  10 , SEEK_SET);
 56    fread( & rgb_raw_data_offset,  sizeof (unsigned  int ),  1 , fp_s);
 57     //  move offset to 18    to get width & height;
 58    fseek(fp_s,  18 , SEEK_SET); 
 59    fread( & width,   sizeof (unsigned  int ),  1 , fp_s);
 60    fread( & height,  sizeof (unsigned  int ),  1 , fp_s);
 61     //  get  bit per pixel
 62    fseek(fp_s,  28 , SEEK_SET); 
 63    fread( & bit_per_pixel,  sizeof (unsigned  short ),  1 , fp_s);
 64    byte_per_pixel  =  bit_per_pixel  /   8 ;
 65     //  move offset to rgb_raw_data_offset to get RGB raw data
 66    fseek(fp_s, rgb_raw_data_offset, SEEK_SET);
 67      
 68    image_s  =  (unsigned  char   * )malloc((size_t)width  *  height  *  byte_per_pixel);
 69     if  (image_s  ==  NULL) {
 70      printf( " malloc images_s error\n " );
 71       return   - 1 ;
 72    }
 73    
 74    image_t  =  (unsigned  char   * )malloc((size_t)width  *  height  *  byte_per_pixel);
 75     if  (image_t  ==  NULL) {
 76      printf( " malloc image_t error\n " );
 77       return   - 1 ;
 78    }
 79    
 80    fread(image_s,  sizeof (unsigned  char ), (size_t)( long )width  *  height  *  byte_per_pixel, fp_s);
 81    
 82     //  vertical inverse algorithm
 83    y_avg  =   0   +  (height - 1 );
 84    
 85     for (y  =   0 ; y  !=  height;  ++ y) {
 86       for (x  =   0 ; x  !=  width;  ++ x) {
 87        R  =   * (image_s  +  byte_per_pixel  *  (width  *  y  +  x)  +   2 );
 88        G  =   * (image_s  +  byte_per_pixel  *  (width  *  y  +  x)  +   1 );
 89        B  =   * (image_s  +  byte_per_pixel  *  (width  *  y  +  x)  +   0 );
 90        
 91        y_t  =  y_avg  -  y;
 92        
 93         * (image_t  +  byte_per_pixel  *  (width  *  y_t  +  x)  +   2 )  =  R;
 94         * (image_t  +  byte_per_pixel  *  (width  *  y_t  +  x)  +   1 )  =  G;
 95         * (image_t  +  byte_per_pixel  *  (width  *  y_t  +  x)  +   0 )  =  B;
 96      }
 97    }
 98    
 99     //  write to new bmp
100    fp_t  =  fopen(fname_t,  " wb " );
101     if  (fp_t  ==  NULL) {
102      printf( " fopen fname_t error\n " );
103         return   - 1 ;
104      }
105        
106       //  file size  
107      file_size  =  width  *  height  *  byte_per_pixel  +  rgb_raw_data_offset;
108      header[ 2 ]  =  (unsigned  char )(file_size  &   0x000000ff );
109      header[ 3 ]  =  (file_size  >>   8 )   &   0x000000ff ;
110      header[ 4 ]  =  (file_size  >>   16 )  &   0x000000ff ;
111      header[ 5 ]  =  (file_size  >>   24 )  &   0x000000ff ;
112      
113       //  width
114      header[ 18 ]  =  width  &   0x000000ff ;
115      header[ 19 ]  =  (width  >>   8 )   &   0x000000ff ;
116      header[ 20 ]  =  (width  >>   16 )  &   0x000000ff ;
117      header[ 21 ]  =  (width  >>   24 )  &   0x000000ff ;
118      
119       //  height
120      header[ 22 ]  =  height  & 0x000000ff ;
121      header[ 23 ]  =  (height  >>   8 )   &   0x000000ff ;
122      header[ 24 ]  =  (height  >>   16 )  &   0x000000ff ;
123      header[ 25 ]  =  (height  >>   24 )  &   0x000000ff ;
124      
125       //  bit per pixel
126      header[ 28 ]  =  bit_per_pixel;
127    
128     //  write header
129    fwrite(header,  sizeof (unsigned  char ), rgb_raw_data_offset, fp_t);
130     //  write image
131      fwrite(image_t,  sizeof (unsigned  char ), (size_t)( long )width  *  height  *  byte_per_pixel, fp_t);
132      
133      fclose(fp_s);
134      fclose(fp_t);
135      
136       return   0 ;
137  }
138 
139  int  main() {
140    upside_down( " capture32.bmp " ,  " capture32_v.bmp " );
141  }

原圖(24位元)

執行結果(24位元)

原圖(32位元)

執行結果(32位元)

34行

24 ,  0 ,        //  bit per pixel     

暫時將header設定為24位元，後面會依照實際狀況去修改。

45、46行

unsigned  short  bit_per_pixel;      //  bit per pixel
unsigned  short  byte_per_pixel;     //  byte per pixel   

新增兩個變數，判斷bit per pixel與byte per pixel。

61行

//  get  bit per pixel
fseek(fp_s,  28 , SEEK_SET); 
fread( & bit_per_pixel,  sizeof (unsigned  short ),  1 , fp_s);
byte_per_pixel  =  bit_per_pixel  /   8 ;

從BMP header讀出目前的圖片是24位元還是32位元，並計算出一個pixel是3 byte還是4 byte，之後就依照byte_per_pixel變數去做運算。

之後的程式，凡事遇到處理byte處，就不用寫死3 byte或4 byte了，完全依照byte_per_pixel決定，道理相同，我們就不在多做解釋。

125行

//  bit per pixel
header[ 28 ]  =  bit_per_pixel;

從新依照實際的bit_per_pixel變數寫入文字檔，不再受限於24 bit。

Conclusion
之所以還分(原創) 如何使用ANSI C讀寫32位元的BMP圖檔? (C/C++) (C) (Image Processing)討論32位元BMP，實為了解說方便，在實務上，建議用此程式，可一次讀寫24/32位元BMP。

See Also
(原創) 如何使用ANSI C讀寫24位元的BMP圖檔? (C/C++) (C) (Image Processing)
(原創) 如何使用ANSI C讀寫32位元的BMP圖檔? (C/C++) (C) (Image Processing)
(原創) 如何將CMOS所擷取的影像傳到PC端? (IC Design) (DE2)
(原創) 如何使用ISO C++讀寫bmp圖檔? (C/C++) (Image Processing)
(原創) 如何使用C++/CLI读/写jpg檔? (C++/CLI)
(原創) 如何用程序的方式载入jpg图形文件? (C#/ASP.NET)

Reference
[1] swwuyam的BMP檔案格式
[2] Charles Petzold 1998, Programming Windows, Microsoft Press
瘋小貓的華麗冒險的點陣圖（Bitmap）檔案格式
BMP文件格式分析
賴岱佑、劉敏 2007，數位影像處理 技術手冊，文魁資訊
井上誠喜、八木申行、林 正樹、中須英輔、三古公二、奧井誠人 著 2006，吳上立，林宏燉 編譯，C語言數位影像處理，全華出版社