BMP數(shù)字圖像的認識與應(yīng)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(tǒng)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(tǒng)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(tǒng)開發(fā)的圖像文件格式，且已成為Windows環(huán)境的一種圖像標準。目前，BMP圖像通過圖象處理以后在工業(yè)檢測、郵件篩選、交通管理、高空偵察、生物醫(yī)學(xué)等領(lǐng)域應(yīng)用越來越廣。

關(guān)鍵詞：BMP 圖像 數(shù)字圖像 應(yīng)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(jīng)過人的視覺系統(tǒng)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(tǒng)（輸入系統(tǒng)）獲得，未經(jīng)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(xù)呈現(xiàn)。然而，模擬圖像經(jīng)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(shù)字圖像[1]。隨著科技迅猛發(fā)展，數(shù)字圖像應(yīng)用將更加廣泛。

1 BMP數(shù)字圖像內(nèi)涵及結(jié)構(gòu)

1.1 數(shù)字圖像的概述

對于圖像數(shù)字化而言，就是將所謂的模擬圖像通過一系列的轉(zhuǎn)換成為離散圖像的具體行為過程統(tǒng)稱為圖像數(shù)字化，其過程要兩部實現(xiàn)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(wǎng)格值，每個網(wǎng)格的采樣點值的亮度均值稱為網(wǎng)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(wǎng)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(qū)間呈連續(xù)分布。把采樣網(wǎng)格點上相對應(yīng)的亮度連續(xù)變換取值區(qū)間轉(zhuǎn)換為單個特定數(shù)碼的過程，稱之為量化[2]。量化后的象素點的整數(shù)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(shù)字圖像文件格式

通常，用計算機二進制數(shù)列表示數(shù)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(shù)據(jù)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(shù)據(jù)是數(shù)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(shù)據(jù)格式，版本代號是指相同格式文件屬于該產(chǎn)品具體版本，不同版本的同一格式圖像文件其數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)略有的區(qū)別。通常情況下版本代號越高（大），漏洞越少，數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)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(shù)與彩色位平面數(shù)、數(shù)據(jù)壓縮格式和調(diào)色板個數(shù)。調(diào)色板數(shù)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(shù)，如圖像文件每行對應(yīng)的字節(jié)數(shù)等。識別信息組成文件頭，其之后是圖像數(shù)據(jù)信息。

1.3 BMP數(shù)字圖像文件結(jié)構(gòu)

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(guān)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(shù)據(jù)信息格式和顯示器參數(shù)相關(guān)聯(lián)，故將此類BMP格式圖像信息文件稱之為設(shè)備參數(shù)相關(guān)位圖DDB（device-dependent bitmap）文件數(shù)據(jù)格式。Windows3.0后期的BMP圖像數(shù)據(jù)信息和顯示器參數(shù)無關(guān)聯(lián)，故將此類BMP格式圖像信息文件叫作設(shè)備參數(shù)無關(guān)位圖DIB（device-independent bitmap） 數(shù)據(jù)格式，目標主要是讓W(xué)indows可以在任一類別的顯示設(shè)備上呈現(xiàn)所留存的數(shù)據(jù)文件。BMP位圖信息數(shù)據(jù)采用文件后綴名是BMP或bmp。

標準的位圖圖像文件結(jié)構(gòu)是包含四部分組成：位圖文件頭、位圖信息頭、調(diào)色板和定義位圖的數(shù)據(jù)序列，其具體的數(shù)據(jù)文件格式特點和形式，位圖文件結(jié)構(gòu)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(shù)據(jù)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(shù)據(jù)的偏移量和BITMAPINFOHEADER，則要用于指定BMP圖像自身的很多調(diào)整參數(shù)。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(shù)字圖像處理應(yīng)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(shù)字圖像處理的應(yīng)用范疇與人類活動緊密相關(guān)。不僅在理論范疇獲得成功，然而在實際應(yīng)用前景中也起到了至關(guān)重要作用。

然而對于BMP數(shù)字處理有兩種重要方式：基礎(chǔ)性處理和內(nèi)容處理。對于基礎(chǔ)處理，主要是通過數(shù)學(xué)形態(tài)學(xué)的各類算法去改變圖像的參數(shù)基礎(chǔ)，如：傅立葉變換、伽馬變換等改變圖像變換域參數(shù)。 但對于內(nèi)容處理是對圖像內(nèi)容的復(fù)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(shù)字圖像處理的應(yīng)用前景廣泛，為獲得高分辨率的廣角圖像，這就需要對數(shù)字圖像拼接技術(shù)?？蓪⒁恍┬∫暯堑膱D像拼接成廣角的全景圖像，完成多幅圖像的融合。

3 結(jié)語

數(shù)字圖像具有再現(xiàn)性好、處理精度高、適用面寬、靈活性好等優(yōu)點。隨著電子計算機的不斷發(fā)展和對數(shù)字圖像處理越來越高的要求，數(shù)字圖像處理技術(shù)將向更優(yōu)化，處理速度更快，處理更高清圖像，從而最終實現(xiàn)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(xué)[M].東南大學(xué)出版社，2005：160-208.

[2] 景曉軍.圖像處理技術(shù)及其應(yīng)用[M].國防工業(yè)出版社，2005：76-99.