BMP數字圖像的認識與應用

李威++張銀玲++趙婷婷

摘 要：“圖”是物體透視光或反射光的分布，“像”是人的視覺系統對圖的接收在大腦中形成的印象或認識，圖像是客觀景物通過某種系統的一種映射，是自然界景物的客觀反映。而BMP圖像文件格式是Microsoft公司為Windows視窗系統開發的圖像文件格式，且已成為Windows環境的一種圖像標準。目前，BMP圖像通過圖象處理以后在工業檢測、郵件篩選、交通管理、高空偵察、生物醫學等領域應用越來越廣。

關鍵詞：BMP 圖像 數字圖像 應用

中圖分類號：G291 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2016）12（c）-0030-02

圖像是指描述的物體信息，圖像是物體反射或透射的光信息，經過人的視覺系統的接收、處理后，在人的大腦中形成的認識或印象。對于實際獲得的圖像，如果是直接從觀察系統（輸入系統）獲得，未經采樣與量化處理的圖像，即為模擬圖像。模擬圖像在亮度和空間分布值域上都是連續呈現。然而，模擬圖像經過采樣和量化后在空間分布和亮度取值都是呈離散分布的圖像稱為數字圖像[1]。隨著科技迅猛發展，數字圖像應用將更加廣泛。

1 BMP數字圖像內涵及結構

1.1 數字圖像的概述

對于圖像數字化而言，就是將所謂的模擬圖像通過一系列的轉換成為離散圖像的具體行為過程統稱為圖像數字化，其過程要兩部實現分別為：采樣和量化。對于采樣，就是把任一在空間上模擬圖像采樣為M×N個網格值，每個網格的采樣點值的亮度均值稱為網格亮度值。由于其采樣值是一個樣點值序列，所以該過程成為點陣采樣。采樣點值中的每個網格被稱為像元或象素。M×N的域值大小決定了序列圖像的空間分辨率。采樣使具體的模擬圖像在空間上呈離散化分布，然而采樣點上圖像的（取值）亮度值依然在原來幅度區間呈連續分布。把采樣網格點上相對應的亮度連續變換取值區間轉換為單個特定數碼的過程，稱之為量化[2]。量化后的象素點的整數值叫灰度級，灰度層次值一般用2n表示，N大，圖像的密度分辨率高，圖像看上去柔和具體逼真。

1.2 數字圖像文件格式

通常，用計算機二進制數列表示數字圖像的陣列，把像素按不同的組合樣式實行整合或保存，獲得不一樣的圖像信息樣式，把圖像數據信息存儲為文件即獲得圖像信息文件。圖像信息文件按照離散圖像樣式的差異一般具有不一樣的擴展名，最常見的圖像模式是位圖格式，則文件名以BMP為擴展名。

識別信息與圖像數據是數字圖像信息文件不可或缺的主要組成部分，其中識別信息包含文件識別和圖像識別兩種。文件識別包含圖像文件識別碼和版本代號。文件識別碼是確定文件數據格式，版本代號是指相同格式文件屬于該產品具體版本，不同版本的同一格式圖像文件其數據結構略有的區別。通常情況下版本代號越高（大），漏洞越少，數據結構就越完善，使用越簡便。圖像識別信息包含圖像文件的大小，即寬度和高度，一幅圖像像素所需的比特數與彩色位平面數、數據壓縮格式和調色板個數。調色板數僅限于顏色深度小于等于28的圖像，壓縮方式碼為可選項。如用戶需要還可以再改變其余各參數，如圖像文件每行對應的字節數等。識別信息組成文件頭，其之后是圖像數據信息。

1.3 BMP數字圖像文件結構

Windows使用的圖形文件格式主要是BMP圖形信息文件，在Windows背景下交換、運行與位圖相關的信息的標準格式，同時BMP圖像信息文件格式是全部圖像信息處理軟件都支持。Windows顯示圖像信息標準與繪畫圖像均以BMP圖像信息格式。

Windows3.0前期的BMP圖像數據信息格式和顯示器參數相關聯，故將此類BMP格式圖像信息文件稱之為設備參數相關位圖DDB（device-dependent bitmap）文件數據格式。Windows3.0后期的BMP圖像數據信息和顯示器參數無關聯，故將此類BMP格式圖像信息文件叫作設備參數無關位圖DIB（device-independent bitmap） 數據格式，目標主要是讓Windows可以在任一類別的顯示設備上呈現所留存的數據文件。BMP位圖信息數據采用文件后綴名是BMP或bmp。

標準的位圖圖像文件結構是包含四部分組成：位圖文件頭、位圖信息頭、調色板和定義位圖的數據序列，其具體的數據文件格式特點和形式，位圖文件結構如圖1所示。

支持單色、16色、256色和全彩色（目前最高位為32位）四種圖像方式；每個位圖文件僅一幅存儲圖像；圖像存儲時提供兩種模式為非壓縮和壓縮。BMP圖像數據的文件頭有兩部分別為BITMAPFILEHEADER，定義文件標識、文件大小及圖像數據的偏移量和BITMAPINFOHEADER，則要用于指定BMP圖像自身的很多調整參數。具體是：

typedef struct

{

unsigned char bfType； unsigned long bfSize； unsigned int bfReserved1； unsigned int bfReserved2； unsigned long bfOffBits；

} BITMAPFILEHEADER；typedef struct

{

unsigned long biSize； unsigned long biWidth； unsigned long biHeight；

unsigned int biPlanes； unsigned int biBitCount； unsigned int biCompression； unsigned long biSizeImage； unsigned long biXPelsPerMeter； unsigned long biYPelsPerMeter； unsigned long biClrUsed； unsigned long biClrImportant；

} BITMAPINFOHEADER；

2 BMP數字圖像處理應用

圖像是主要的信息交流媒介，對于人類進行信息接收和信息交流來說，非常重要。BMP數字圖像處理的應用范疇與人類活動緊密相關。不僅在理論范疇獲得成功，然而在實際應用前景中也起到了至關重要作用。

然而對于BMP數字處理有兩種重要方式：基礎性處理和內容處理。對于基礎處理，主要是通過數學形態學的各類算法去改變圖像的參數基礎，如：傅立葉變換、伽馬變換等改變圖像變換域參數。 但對于內容處理是對圖像內容的復原與重建。如：圖像識別、圖像分割和特征提取。

在實際的科研和工程中，BMP數字圖像處理的應用前景廣泛，為獲得高分辨率的廣角圖像，這就需要對數字圖像拼接技術。可將一些小視角的圖像拼接成廣角的全景圖像，完成多幅圖像的融合。

3 結語

數字圖像具有再現性好、處理精度高、適用面寬、靈活性好等優點。隨著電子計算機的不斷發展和對數字圖像處理越來越高的要求，數字圖像處理技術將向更優化，處理速度更快，處理更高清圖像，從而最終實現圖像的智能生成、處理、識別和理解。

參考文獻

[1] 傅得勝.圖形圖像處理學[M].東南大學出版社，2005：160-208.

[2] 景曉軍.圖像處理技術及其應用[M].國防工業出版社，2005：76-99.