基于BMP的圖像點陣獲取原理及其應(yīng)用-設(shè)計應(yīng)用

精品文檔-下載后可編輯基于BMP的圖像點陣獲取原理及其應(yīng)用-設(shè)計應(yīng)用1引言

點陣式液晶顯示器（LiquidCrystalDisplay，LCD）以優(yōu)越的性價比早已成為電子設(shè)計者的常用器件，被廣泛應(yīng)用于各種工業(yè)電子設(shè)備中。起初，點陣式液晶只是用來消除段碼式液晶顯示過于粗糙、容易混淆等的缺點，實現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)ASCII字符的顯示。為了擺脫英文顯示的限制，人們通過查詢內(nèi)碼從標(biāo)準(zhǔn)字庫中得到所需漢字的點陣值，進(jìn)而實現(xiàn)漢化菜單，使設(shè)備的使用更加直觀、方便。于是，漢化顯示也成為許多國產(chǎn)設(shè)備在與進(jìn)口設(shè)備競爭中的主要優(yōu)勢之一。后來，人們又通過手工的方法，實現(xiàn)了某些簡單圖像的顯示，使顯示界面有了一定程度的提高。然而，如何通過簡單的途徑在沒有圖形驅(qū)動模塊的點陣式液晶顯示器中顯示各種靜態(tài)圖像以及動畫，成為長期困擾設(shè)計者的問題。我們現(xiàn)在可以通過掃描儀、互聯(lián)網(wǎng)、圖形處理軟件很方便地獲得各種各樣的圖像，但是這些文件終都以各種特定的格式儲存在計算機中，怎樣通過比較簡單的手段把它移植到液晶顯示器中，就是本文闡述的主要內(nèi)容。文章通過分析傳統(tǒng)圖像點陣獲取原理以及BMP圖像的存儲格式，找到了它們間的內(nèi)在聯(lián)系，從而實現(xiàn)了圖像點陣的快速獲取，并以T6963C〔3〕控制器為例進(jìn)一步探討了在點陣式液晶中的靜態(tài)圖像以及動畫的顯示步驟。

2傳統(tǒng)的點陣獲取法

在點陣式液晶中顯示圖像，首先要獲得圖像的點陣值。傳統(tǒng)、簡單直接的點陣獲取方法就是坐標(biāo)掃描法。其基本步驟為：將圖像置于坐標(biāo)系中，根據(jù)坐標(biāo)格上象素的存在與否決定該點值為1還是0；然后將每八個象素值拼成一個字節(jié)，從而得到該圖像的點陣數(shù)據(jù)。圖1為一個燈泡圖像掃描成16×16點陣的示意。

可以看出，坐標(biāo)掃描方法不需要太多技巧，直觀明了。然而對于高象素圖像（即點陣數(shù)量比較多的圖像），坐標(biāo)掃描法就顯得非常繁瑣。試想，要獲得象素高達(dá)240×128的圖像點陣值，需要手工清點30，720個點陣，然后再組成3，840個字節(jié)的點陣表供程序讀取，其工作量之大可想而知。另外，當(dāng)需要顯示的畫面比較多時工作量也成比例增加。

3BMP位圖格式分析

BMP位圖是微軟公司（Microsoft）和國際商用機器公司（IBM）共同倡導(dǎo)的一種圖像格式。它按點陣排列順序，將每個象素的色彩值以規(guī)定的方式把整個圖像記錄下來。BMP格式還可細(xì)分為兩種類型，即MicrosoftWindows型和IBMOS／2型，兩者的差別主要在于說明部分（文件頭）。由于IBMOS／2類型的BMP用得比較少，所以在絕大多數(shù)情況下，BMP默認(rèn)為MicrosoftWindows類型。根據(jù)色彩位深度不同，WindowsBMP文件象素描述部分差別較大，如256色每個象素需要8位（即1個字節(jié)）來描述，而16色的圖像每個象素描述者只需4位（即半個字節(jié)）。對于絕大部分電子設(shè)計者來說，黑白二色的點陣式液晶顯示器價格適中、接口簡單，因而為常用。因此，這里僅分析MicrosoftWindows類型1位（Bit）描述的二色BMP圖像文件。詳見表1。

4圖像點陣的獲取

從上述對二色BMP文件的分析，我們發(fā)現(xiàn)BMP文件的象素描述段中點陣的存放格式跟液晶圖像顯示所需的格式很類似。因此，我們不難想到液晶顯示所需的圖像點陣借助于計算機軟件從BMP文件中讀取。

4．1目標(biāo)圖像的編輯與處理

目標(biāo)圖像通常并不是BMP格式，原始尺寸跟液晶顯示中所需的也相差很多。因此，在從圖像文件中讀取點陣前必須對目標(biāo)圖像進(jìn)行適當(dāng)?shù)木庉嬇c處理。其步驟如下：

（1）通過圖像處理軟件編輯或調(diào)整目標(biāo)圖像尺寸，使得圖像跟液晶顯示的尺寸要求一致。常用的有Photoshop、CaptureProfessional等軟件。

（2）將圖像轉(zhuǎn)換為二色Windows格式的BMP文件。注意，如果是彩色圖像，則在轉(zhuǎn)換為黑白圖像時需要調(diào)節(jié)黑白對比效果，以適合黑白顯示。本步驟筆者使用的是CaptureProfessional3．0版本Operations菜單下的Convertto－＞BlackandWhite，轉(zhuǎn)換時會彈出消息框，調(diào)整其Threshold的值可以預(yù)覽到其黑白對比效果。

（3）將圖像上下翻轉(zhuǎn)（以水平線為軸）。從上面的分析可知，BMP文件中圖像象素的內(nèi)容是由下而上、由左及右存儲的。所以按照習(xí)慣的由上而下、由左及右的順序往液晶的顯示RAM寫圖像點陣，必須將上述處理后的圖像進(jìn)行翻轉(zhuǎn)，并存儲為終的圖像文件。本步驟用Photoshop和CaptureProfessional都比較方便。

4．2BMP文件中讀取點陣的程序設(shè)計

在完成對目標(biāo)圖像編輯與處理后，就可以從終得到的黑白二色WindowsBMP文件中讀出圖像點陣了。假設(shè)點陣值按照傳統(tǒng)的X86匯編語言格式存放在名為fign．inc的文件中。設(shè)計點陣讀取程序框圖如圖2所示。

設(shè)圖像水平方向及垂直方向尺寸（點陣數(shù)）分別為ohr__size、ver__size,則圖2的框圖中:

(1)所要掃描的總行數(shù)為ver__size。

(2)判斷每行是否結(jié)束的方法為：當(dāng)hor__size被8整除時，則每行應(yīng)讀取的字節(jié)數(shù)Bytenum＝horsize／8；否則Bytenum＝取整（horsize／8）＋1。

(3)一行掃描完后，確定下一行指針位置的方法為：如每行字節(jié)數(shù)能被4整除時，則指針加1即可，否則指針應(yīng)加上(4--取余(Byte__unm/4)+1)。

5圖像在液晶中的顯示

5．1靜態(tài)圖像顯示

經(jīng)過前面的處理，生成的點陣文件fign．inc中點陣存放順序跟我們習(xí)慣的方向已經(jīng)一致。因此，只要在初始化液晶后，按順序從點陣文件中讀取點陣值，再寫往液晶相應(yīng)的顯示區(qū)，就能完成整幅靜態(tài)圖像的顯示。圖3是以常見的用T6963C作控制器的液晶顯示模塊為例來說明圖像顯示的靜態(tài)流程。

5．2動畫顯示

眾所周知，動畫顯示的基本原理是利用人眼的視覺殘留，將一序列靜止的畫面按一定的時間間隔連續(xù)播放?？梢?，只要獲得各靜態(tài)子畫面的點陣值，就可以實現(xiàn)在點陣式液晶中的動畫顯示。圖4是實現(xiàn)一個包括N個子畫面的動畫顯示流程。其中時間間隔T根據(jù)實際效果設(shè)置。

6結(jié)束語

計算機存儲圖像除了BMP外，還有多種其它格式。本文之所以選擇用BMP，是因為它是一種沒有壓縮的點陣型的圖像文件格式，而且?guī)缀跛械腤indows應(yīng)用軟件都支持這種格式，從而處理起來特別方便。在網(wǎng)絡(luò)資源日益豐富的今天，多數(shù)情況下設(shè)計者可不必自己繪制而直接利用各種現(xiàn)成的圖像、圖標(biāo)、動畫，然后對之加以處理。在筆者參與的電力系統(tǒng)新一代數(shù)字式保護(hù)研制中，上述方法的成功運用使產(chǎn)品在很短的開發(fā)周期內(nèi)取