BMP图像存储（Java实现）

作为一名开发人员，我在研究如何在Java中实现BMP图像存储时遇到了许多挑战。本文将详细解释BMP图像的存储方式，并提供相应的代码实现。

一、24色位图的存储结构

BMP文件的存储结构可以分为以下几个部分：

BMP文件头

包含指示BMP文件类型的标记 (82 4D) 和文件大小信息。

位图信息头

包含位图的宽度、高度、颜色数以及像素信息等参数。

颜色索引表

存储使用的颜色数组，这部分与实际使用的颜色数有关。

位图数据

存储实际的像素数据。

二、24色位图的代码实现

1. BMP文件头代码详解

文件头是存储标记和文件大小的关键部分。以下是实现代码：

public void saveBMP(BufferedOutputStream ops) throws IOException {    ops.write('B'); // 标记 B    ops.write('M'); // 标记 M    int size = 14 + 40 + height * width * 3 + ((4 - (width * 3 % 4)) * height); // 文件总大小    writeInt(ops, size);    writeShort(ops, (short) 0); // 信息偏移量    writeShort(ops, (short) 0); // 单位偏移量    writeInt(ops, 54); // 偏移量指向图像数据区}

size计算
公式解析：
- 14：文件头大小
- 40：位图信息头大小
- height * width * 3：每个像素占3字节（红、绿、蓝），总字节数
- ((4 - (width * 3 % 4)) * height)：比特补充部分（确保每行的字节数为4的倍数）

2. 位图信息头代码详解

位图信息头包含了位图的宽度、高度以及颜色信息。

public void savebmpInfo(BufferedOutputStream ops) throws IOException {    writeInt(ops, 40); // 位图信息头大小    writeInt(ops, width); // 位图宽度    writeInt(ops, height); // 位图高度    writeShort(ops, (short) 1); // 颜色数    writeShort(ops, (short) 24); // 像素数    writeInt(ops, 0); // 无压缩信息    writeInt(ops, size - 54); // 偏移量指向颜色索引表    writeInt(ops, 0); // 水平分辨率（缺省）    writeInt(ops, 0); // 垂直分辨率（缺省）    writeInt(ops, 2); // 当前使用的颜色索引数    writeInt(ops, 2); // 当前使用的颜色索引数}

3. 位图数据存储代码详解

位图数据是存储像素信息的核心部分。

public void savebmpData(BufferedOutputStream ops) throws IOException {    int m = 4 - (width * 3 % 4);    if (m > 0) {        System.out.println("补充字节数：" + m);    }    int[][] imgData = new int[width][height];    for (int i = 0; i < width; i++) {        for (int j = 0; j < height; j++) {            imgData[i][j] = image.getRGB(i, j); // 获取像素颜色值        }    }    for (int i = height - 1; i >= 0; i--) {        for (int j = 0; j < width; j++) {            int t = imgData[j][i];            writeColor(ops, t);        }    }    for (int k = 0; k < m; k++) {        ops.write(0);    }}

三、问题与解决

在实现过程中，主要遇到的问题包括：

文件大小计算错误

最终确认文件大小必须包含所有部分，避免遗漏。

颜色写入顺序问题

确保颜色的红、绿、蓝分量按正确顺序写入文件。

比特补充处理不当

需要确保每行的字节数符合4字节的倍数要求。

四、单色位图的存储

单色位图与24色位图的主要区别在于颜色索引表的存在。以下是实现代码：

public void saveBMP(BufferedOutputStream ops) throws IOException {    ops.write('B');    ops.write('M');    int size = 14 + 40 + 8 + (height * width);    writeInt(ops, size);    writeShort(ops, (short) 0);    writeShort(ops, (short) 0);    writeInt(ops, 62);}

五、代码工具与配套方法

为了提高开发效率，可以编写以下工具方法：

private void writeShort(BufferedOutputStream ops, short t) throws IOException {    int c = (t >> 8) & 0xff;    int d = t & 0xff;    ops.write(d);    ops.write(c);}private void writeInt(BufferedOutputStream ops, int t) throws IOException {    int a = (t >> 24) & 0xff;    int b = (t >> 16) & 0xff;    int c = (t >> 8) & 0xff;    int d = t & 0xff;    ops.write(d);    ops.write(c);    ops.write(b);    ops.write(a);}private byte[] divide(int num) {    byte[] bytes = new byte[4];    bytes[0] = (byte) (num & 0xff);    bytes[1] = (byte) ((num >> 8) & 0xff);    bytes[2] = (byte) ((num >> 16) & 0xff);    bytes[3] = (byte) ((num >> 24) & 0xff);    return bytes;}private int toGray(int t) {    int r = (t >> 16) & 0xff;    int g = (t >> 8) & 0xff;    int b = t & 0xff;    int gray = (int) (r * 0.3 + g * 0.59 + b * 0.11);    return gray;}

通过以上详细的实现和优化，可以有效解决BMP图像存储问题。

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