多媒體技術(shù)實驗實驗一

實驗一、彩色數(shù)字圖像基礎(chǔ)一、實驗?zāi)康氖炀氄莆誱atlab中常用的各種簡單命令；了解常用的圖像文件格式及bmp文件的結(jié)構(gòu)；用matlab讀取圖像文件并顯示出來用matlab對圖像進行簡單變換二、基本原理講解 常用bmp文件結(jié)構(gòu)bmp文件大體上分成四個部分，如表1所示。表1Windows位圖文件結(jié)構(gòu)示意圖位圖文件頭BITMAPFILEHEADER位圖信息頭BITMAPINFOHEADER調(diào)色板Palette實際的位圖數(shù)據(jù)ImageDate第一部分為位圖文件頭BITMAPFILEHEADER，是一個結(jié)構(gòu)，其定義如下：typedefstructtagBITMAPFILEHEADER{WORD

bfType;DWORDbfSize;WORD

bfReserved1;WORD

bfReserved2;DWORDbfOffBits;}BITMAPFILEHEADER;這個結(jié)構(gòu)的長度是固定的，為14個字節(jié)(WORD為無符號16位整數(shù)，DWORD為無符號32位整數(shù))，各個域的說明如下：bfType指定文件類型，必須是0x424D，即字符串“BM”，也就是說所有.bmp文件的頭兩個字節(jié)都是“BM”。bfSize指定文件大小，包括這14個字節(jié)。bfReserved1，bfReserved2

為保留字，不用考慮bfOffBits為從文件頭到實際的位圖數(shù)據(jù)的偏移字節(jié)數(shù)，即圖1中前三個部分的長度之和。第二部分為位圖信息頭BITMAPINFOHEADER，也是一個結(jié)構(gòu)，其定義如下：typedefstructtagBITMAPINFOHEADER{DWORD

biSize;LONG

biWidth;LONG

biHeight;WORD

biPlanes;WORD

biBitCountDWORD

biCompression;DWORD

biSizeImage;LONG

biXPelsPerMeter;LONG

biYPelsPerMeter;DWORD

biClrUsed;DWORD

biClrImportant;}BITMAPINFOHEADER;這個結(jié)構(gòu)的長度是固定的，為40個字節(jié)(LONG為32位整數(shù))，各個域的說明如下：biSize指定這個結(jié)構(gòu)的長度，為40。biWidth指定圖像的寬度，單位是像素。biHeight指定圖像的高度，單位是像素。biPlanes必須是1，不用考慮。biBitCount指定表示顏色時要用到的位數(shù)，常用的值為1(黑白二色圖),4(16色圖),8(256色),24(真彩色圖)(新的.bmp格式支持32位色，這里就不做討論了)。biCompression指定位圖是否壓縮，有效的值為BI_RGB，BI_RLE8，BI_RLE4，BI_BITFIELDS(都是一些Windows定義好的常量)。要說明的是，Windows位圖可以采用RLE4，和RLE8的壓縮格式，但用的不多。我們今后所討論的只有第一種不壓縮的情況，即biCompression為BI_RGB的情況。biSizeImage指定實際的位圖數(shù)據(jù)占用的字節(jié)數(shù)，其實也可以從以下的公式中計算出來：biSizeImage=biWidth’×biHeight要注意的是：上述公式中的biWidth’必須是4的整倍數(shù)(所以不是biWidth，而是biWidth’，表示大于或等于biWidth的，最接近4的整倍數(shù)。舉個例子，如果biWidth=240，則biWidth’=240；如果biWidth=241，biWidth’=244)。如果biCompression為BI_RGB，則該項可能為零biXPelsPerMeter指定目標設(shè)備的水平分辨率，單位是每米的像素個數(shù)。biYPelsPerMeter指定目標設(shè)備的垂直分辨率，單位同上。biClrUsed指定本圖像實際用到的顏色數(shù)，如果該值為零，則用到的顏色數(shù)為2biBitCount。biClrImportant指定本圖像中重要的顏色數(shù)，如果該值為零，則認為所有的顏色都是重要的。第三部分為調(diào)色板Palette，當然，這里是對那些需要調(diào)色板的位圖文件而言的。有些位圖，如真彩色圖，前面已經(jīng)講過，是不需要調(diào)色板的，BITMAPINFOHEADER后直接是位圖數(shù)據(jù)。調(diào)色板實際上是一個數(shù)組，共有biClrUsed個元素(如果該值為零，則有2biBitCount個元素)。數(shù)組中每個元素的類型是一個RGBQUAD結(jié)構(gòu)，占4個字節(jié)，其定義如下：typedefstructtagRGBQUAD{BYTE

rgbBlue;//該顏色的藍色分量BYTE

rgbGreen;//該顏色的綠色分量BYTE

rgbRed;//該顏色的紅色分量BYTE

rgbReserved;//保留值}RGBQUAD;第四部分就是實際的圖像數(shù)據(jù)了。對于用到調(diào)色板的位圖，圖像數(shù)據(jù)就是該像素顏在調(diào)色板中的索引值。對于真彩色圖，圖像數(shù)據(jù)就是實際的R、G、B值。下面針對2色、16色、256色位圖和真彩色位圖分別介紹。對于2色位圖，用1位就可以表示該像素的顏色(一般0表示黑，1表示白)，所以一個字節(jié)可以表示8個像素。對于16色位圖，用4位可以表示一個像素的顏色，所以一個字節(jié)可以表示2個像素。對于256色位圖，一個字節(jié)剛好可以表示1個像素。對于真彩色圖，三個字節(jié)才能表示1個像素，哇，好費空間呀！沒辦法，誰叫你想讓圖的顏色顯得更亮麗呢，有得必有失嘛。要注意兩點：(1)每一行的字節(jié)數(shù)必須是4的整倍數(shù)，如果不是，則需要補齊。這在前面介紹biSizeImage時已經(jīng)提到了。(2)一般來說，bmp文件的數(shù)據(jù)從下到上，從左到右的。也就是說，從文件中最先讀到的是圖像最下面一行的左邊第一個像素，然后是左邊第二個像素……接下來是倒數(shù)第二行左邊第一個像素，左邊第二個像素……依次類推，最后得到的是最上面一行的最右一個像素。以上是bmp文件的存儲結(jié)構(gòu)，在matlab中我們只需要用imread()函數(shù)就可以讀取圖像文件，操作十分方便，調(diào)用該函數(shù)可以把圖像數(shù)據(jù)讀到矩陣中。三、實驗內(nèi)容調(diào)用imread()函數(shù)讀取圖像并顯示出來；調(diào)用rgb2gray()把圖像轉(zhuǎn)化成灰度圖像并顯示出來