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西电科大大一程序基础设计课程设计作业-位图图像文件缩放

发表于 分类于 阅读次数： Valine：
本文字数： 7.4k 阅读时长 ≈ 7 分钟
  • 问题描述：

编写一个程序，可以在命令行输入参数，完成指定文件的缩放，并存储到新文件，命令行参数如下

zoom file1.bmp 200 file2.bmp

第一个参数为可执行程序名称，第二个参数为原始图像文件名，第三个参数为缩放比例（百分比），第四个参数为新文件名

  • 问题分析：
  1. 综述：

要实现对bmp图像操作，首先要知道bmp图像的存储机理（图像信息如何以二进制信息存储）及文件包含的内容；其次知晓基本的图像缩放算法即可；最后要知晓如何读取和存储文件信息。

  1. 实现时的困难：
    1. 定义何种类型变量？
      1. 文件大小如何读取、计算？
        1. 像素信息如何读取、写入？
  2. 对应解决方案
    1. 首先创建全局变量，如src_：原图宽高；dst_：缩放后宽高；各函数都可对其进行访问；其次用一个字符数组typedef unsigned char pixel[3];存储一个像素的RGB信息；对于缩放比例用double height_zoom_rate,width_zoom_rate;操作更精准，计算缩放后像素用类型转换即可，如：dst_width=(int)(width_zoom_rate*src_width); 而在访问文件文件头和信息头时，定义unsigned char *buf=NULL,*bui=NULL;方便逐个字节访问，也可以处理小端对齐。
      1. 即如何根据字节小端对齐计算文件大小；前面已经用buf、bui逐个访问文件头，信息头的每个字节数据，故如：b_size=bui[23]161616161616+bui[22]16161616+bui[21]1616+bui[20];

可以读取图像大小；而：

f_size=dst_width*dst_height+54;则可计算操作后的文件大小

  1. 1. 每个像素的RGB信息各占一个字节，用fgetc即可读取每个字节。读取完一行的像素后，通过计算填充字节个数（pad_num=(4-(src_width*3)%4)%4;），再用fgetc读掉填充字节，即可读取下一行。写入时采用三个字节为一组（即一个像素的RGB信息），结合最近邻插入法用fwrite写入fwrite(&info[si*src_width+sj],sizeof(pixel),1,fp_n);

再用fputc（0，fp_n）写入填充字节数。

​
​ #define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS
​ #include”bmp.h”
​
​ extern double height_zoom_rate,width_zoom_rate;
​
int main(int argc, char* argv[]) {

//打开文件
FILE*fp=fopen(argv[1],”rb”),*fp_n = fopen(argv[3], “wb”);

//读取文件头、信息头
read_bmp_head(fp);
//读取像素信息
read_bmp_data(fp);

//计算长宽缩放比例
width_zoom_rate=height_zoom_rate=(atoi(argv[2]) /100.0);

//结合最近邻插入法写入缩放后的图像信息
write_data(fp_n);
//展示操作好的图像信息
read_bmp_head(fp_n);

//关闭两个图像文件
fclose(fp);
fclose(fp_n);

	return 0;
}

​
​
​ /头文件使用说明：
​ 在主程序中：extern double height_zoom_rate,width_zoom_rate;并赋值方可正常运行
​ 包含三个函数：
​ void read_bmp_head(FILEfp)；
​ void read_bmp_data(FILEfp)；
​ void write_data(FILE fp_n)；
​ */
​ #include<stdio.h>
​ #include<stdlib.h>
​ //改对取模数为1个字节（默认为8，只可是2^n）
​ #pragma pack(1)
​ //存储一个像素信息的三元素字符数组
​ typedef unsigned char pixel[3];
​ //文件头信息
​ typedef struct tagBITMAPFILEHEADER
​ {
​ unsigned short bfType; //保存图片类型。 ‘BM’(1-2字节)
​ unsigned long bfSize; //位图文件的大小，以字节为单位（3-6字节，低位在前）
​ unsigned short bfReserved1;//位图文件保留字，必须为0(7-8字节）
​ unsigned short bfReserved2;//位图文件保留字，必须为0(9-10字节）
​ unsigned long bfOffBits; //RGB数据偏移地址,位图数据的起始位置，以相对于位图（11-14字节，低位在前）
​ }BITMAP_FILE_HEADER;
​ //信息头信息
​ typedef struct tagBITMAPINFOHEADER
​ {
​ unsigned long biSize; //本结构所占用字节数（15-18字节）
​ unsigned long biWidth; //位图的宽度，以像素为单位（19-22字节）
​ unsigned long biHeight; //位图的高度，以像素为单位（23-26字节）
​ unsigned short biPlanes; //目标设备的级别，必须为1(27-28字节）
​ unsigned short biBitCount; //每个像素所需的位数，必须是1（双色）（29-30字节）,4(16色），8(256色）16(高彩色)或24（真彩色）之一
​
​ unsigned long biCompression;//位图压缩类型，必须是0（不压缩），（31-34字节）
​ //1(BI_RLE8压缩类型）或2(BI_RLE4压缩类型）之一
​
unsigned long biSizeImage; //位图的大小(其中包含了为了补齐每行字节数是4的倍数而添加的空字节)，以字节为单位（35-38字节）

	unsigned long  biXPelsPerMeter;//位图水平分辨率，每米像素数（39-42字节）
	unsigned long  biYPelsPerMeter;//位图垂直分辨率，每米像素数（43-46字节)
	unsigned long  biClrUsed; 		 //位图实际使用的颜色表中的颜色数（47-50字节）
	unsigned long  biClrImportant; //位图显示过程中重要的颜色数（51-54字节）
}BITMAP_INFO_HEADER;

//全局变量说明：src_：原图宽高；dst_：缩放后宽高；pad_num：每行补齐空字节数；
//f_size: bfSize; b_size: biSizeImage; _zoom_rate: 宽高缩放倍数；sign：是否没计算过宽高标志 
int sign1=1;
int src_width,src_height,dst_width,dst_height;
int pad_num,f_size,b_size;
double height_zoom_rate,width_zoom_rate;
unsigned char *buf=NULL,*bui=NULL;
//创建两个结构体存储文件头和信息头信息 
BITMAP_FILE_HEADER file_head;
BITMAP_INFO_HEADER info_head;
//info指向像素信息的头地址，以info[i](=*(info+i))访问第i个像素 
pixel *info=NULL;

//读取文件头和信息头的信息 
void read_bmp_head(FILE*fp){
	
	if ( fp == NULL ) {
		printf("file doesn't exist!\n");
		exit(0);
	}
	rewind(fp); 

	//读取信息 
	fread(&file_head, sizeof(BITMAP_FILE_HEADER), 1, fp);
	fread(&info_head, sizeof(BITMAP_INFO_HEADER), 1, fp);
	
	//因为信息是小端对齐，以字节为单位方便读取 
	buf=(unsigned char*)&file_head;
	printf("\nbfType:\t\t%c %c",buf[1],buf[0]);
	f_size=buf[5]*16*16*16*16*16*16+buf[4]*16*16*16*16+buf[3]*16*16+buf[2];
	printf("\nbfSize:\t\t%02x %02x %02x %02x   ----   %d",buf[5],buf[4],buf[3],buf[2],f_size);
	printf("\nbfReserved1:\t%02x %02x\nbfReserved2:\t%02x %02x",buf[7],buf[6],buf[9],buf[8]);
	printf("\nbf0ffbits:\t%02x %02x %02x %02x",buf[13],buf[12],buf[11],buf[10]); 
	printf("\n\n"); 
	
	bui=(unsigned char*)&info_head;
	printf("\nbiSize:\t\t%02x %02x %02x %02x",bui[3],bui[2],bui[1],bui[0]);
	src_width=bui[7]*16*16*16*16*16*16+bui[6]*16*16*16*16+bui[5]*16*16+bui[4];
	src_height=bui[11]*16*16*16*16*16*16+bui[10]*16*16*16*16+bui[9]*16*16+bui[8];
	printf("\nbiWidth:\t%02x %02x %02x %02x   ----   %d",bui[7],bui[6],bui[5],bui[4],src_width);
	printf("\nbiHeight:\t%02x %02x %02x %02x   ----   %d",bui[11],bui[10],bui[9],bui[8],src_height);
	printf("\nbiPlans:\t%02x %02x",bui[13],bui[12]);
	printf("\nbiBitCount:\t%02x %02x",bui[15],bui[14]);
	printf("\nbiCompression:\t%02x %02x %02x %02x",bui[19],bui[18],bui[17],bui[16]);
	b_size=bui[23]*16*16*16*16*16*16+bui[22]*16*16*16*16+bui[21]*16*16+bui[20];
	printf("\nbiSizeImage:\t%02x %02x %02x %02x   ----   %d",bui[23],bui[22],bui[21],bui[20],b_size);
	printf("\nbiXPelsPerMeter:%02x %02x %02x %02x",bui[27],bui[26],bui[25],bui[24]);
	printf("\nbiYPelsPerMeter:%02x %02x %02x %02x",bui[31],bui[30],bui[29],bui[28]);
	printf("\nbiClrUsed:\t%02x %02x %02x %02x",bui[35],bui[34],bui[33],bui[32]);
	printf("\nbiClrImportant:\t%02x %02x %02x %02x\n",bui[39],bui[38],bui[37],bui[36]);
	
	sign1=0; 
}
	
//将照片像素信息读取，通过全局变量info访问 
void read_bmp_data(FILE*fp){
	
	void read_bmp_head(FILE*fp);
	if ( fp == NULL ) {
		printf("file doesn't exist!\n");
		exit(0);
	}
	//判断是否计算好了图像的长宽，没有则执行 
	if(sign1){
		rewind(fp);
		read_bmp_head(fp);
	}
	
	int i,j,k;

	//填充字节数 
	pad_num=(4-(src_width*3)%4)%4;
	//开辟空间 
	info=(pixel*)malloc(src_width*src_height*sizeof(pixel));
	
	//读取像素信息RGB 
	for(i=0;i<src_height;i++){
		for(j=0;j<src_width;j++){
			info[i*src_width+j][0]=fgetc(fp);
			info[i*src_width+j][1]=fgetc(fp);
			info[i*src_width+j][2]=fgetc(fp);
		}
		//读掉填充字节 
		for(k=0;k<pad_num;k++)fgetc(fp);
	}
	
}

//将信息写入新文件 
void write_data(FILE* fp_n) {
	
	rewind(fp_n);
	dst_width=(int)(width_zoom_rate*src_width);
	dst_height=(int)(height_zoom_rate*src_height);
	
	//文件头信息修改、拷贝（小对齐，故用&、>>位操作） 
	int f_size=dst_width*dst_height+54,i,j,k;
	buf[2]=0x000000FF&f_size;
	buf[3]=(0x0000FF00&f_size)>>8;
	buf[4]=(0x00FF0000&f_size)>>16;
	buf[5]=(0xFF000000&f_size)>>24;
	
	for(i=0;i<14;i++)fputc(buf[i],fp_n);
	
	//信息头信息修改、拷贝 
	bui[4]=0x000000FF&dst_width;
	bui[5]=(0x0000FF00&dst_width)>>8;
	bui[6]=(0x00FF0000&dst_width)>>16;
	bui[7]=(0xFF000000&dst_width)>>24;
	bui[8]=0x000000FF&dst_height;
	bui[9]=(0x0000FF00&dst_height)>>8;
	bui[10]=(0x00FF0000&dst_height)>>16;
	bui[11]=(0xFF000000&dst_height)>>24;
	
	pad_num= (4-(dst_width*3)%4)%4;
	b_size=dst_height*(dst_width+pad_num)*3;
	bui[20]=0x000000FF&b_size;
	bui[21]=(0x0000FF00&b_size)>>8;
	bui[22]=(0x00FF0000&b_size)>>16;
	bui[23]=(0xFF000000&b_size)>>24; 
	
	for(i=0;i<40;i++)fputc(bui[i],fp_n);
	
	int si,sj;
	
	//像素信息写入 
	for(i=0;i<dst_height;i++){
		si=i/height_zoom_rate;
		for(j=0;j<dst_width;j++){
			//最近邻插入法 
			sj=j/width_zoom_rate;
			fwrite(&info[si*src_width+sj],sizeof(pixel),1,fp_n);
		}
		for(k=0;k<pad_num;k++)fputc(0,fp_n);
	}
	/*
	//不行的写法！低效且数值越界 
	for(i=0;i<dst_height;i++){
		for(j=0;j<dst_width;j++){
			//最近邻插入法 
			fwrite(&info[(int)(i*src_width/height_zoom_rate+j/width_zoom_rate)],sizeof(pixel),1,fp_n);
		}
		for(k=0;k<pad_num;k++)fputc(0,fp_n);
	}
	*/
}

本文转自 https://blog.csdn.net/qq_32971095/article/details/124532108，如有侵权，请联系删除。

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