图像数据在计算机储器设备中的存储形式是图像文件，图像必须按照某个公开的、规范约终结定的数据存储顺序和结构进行保存，才能使不同的程序对图像文件顺利进行打开或存盘操作，实现数据共享。图像数据在文件中的存储顺序和结构称为图像文件格式。目前主流的图像文件格式有 .bmp； .jpg；.jpeg；.png；.gif；.webp；.tiff；.psd 等各种不同的文件格式。在这些图像格式中大部分的格式，都是将像素数据经过压缩编码后进行保存的，这里涉及到比较复杂的图像压缩算法等操作，只有BMP格式的文件是支持原始图像数据保存的，本章重点针对BMP文件格式进行详细讲述。

BMP（全称Bitmap）是Windows操作系统中的标准图像文件格式，可以分成两类：设备相关位图（DDB）和设备无关位图（DIB），使用非常广。它采用位映射存储格式，除了图像深度可选以外，不采用其他任何压缩，因此，BMP文件所占用的空间很大。BMP文件的图像深度可选 1bit、4bit、8bit及24bit。BMP文件存储数据时，图像的扫描方式是按从左到右、从下到上的顺序。由于BMP文件格式是Windows环境中交换与图有关的数据的一种标准，因此在Windows环境中运行的图形图像软件都支持BMP图像格式。在Windows系统平台上和Android手机上，直接使用系统默认的图片浏览器即可打开。

一、BMP文件格式详解

BMP文件总共由四个部分构成：

（1）BMP文件头(bmp file header)：提供文件的格式、大小等信息

（2）位图信息头(bitmap information)：提供图像数据的尺寸、位平面数、压缩方式、颜色索引等信息

（3）调色板(color palette)：可选，如使用索引来表示图像，调色板就是索引与其对应的颜色的映射表，在使用 256位彩色、16位彩色等情况下用到

（4）位图数据(bitmap data)：就是图像的像素数据

1、BMP文件头部分

固定占用14个字节，包括文件类型表示、文件大小、像素数据偏移等信息

2、位图信息头

固定占用40个字节，包含了图像的基本新，例如：像素的宽度、高度、色彩格式位数、是否有压缩（绝大部分情况下无压缩）等。

3、调色板信息

这一项是可选项，适用于索引方式伪彩色的图像数据。调色板其实是一张映射表，标识颜色索引号与其代表的颜色的对应关系。总共有256个索引，每个索引对应一个RGBA四字节的色彩值，而后续位图数据只需要保存每个像素点的索引，根据索引找到对应的RGBA数据值。根据索引列表大小，该部分信息总计占用 256*4=1024个字节。

伪彩色方式在过去计算机存储空间不足的情况下，采用的一种平衡内存和效果的方式，由于现在硬件成本的大幅度下降，所以现在这种方式在绝大部分甚至嵌入式设备上也很少使用了，因此本章节也不对该部分详细讲述。

4、位图数据

这部分存放的就是详细的每个像素的RGB或者RGBA数据。存放顺序从左到右、从下到上的顺序存放。 这里有两点需要注意一下：

（1）像素RGB值存放时，先存放图像最下面一行数据，然后再存放下面倒数第二行数据，所以存放顺序是倒的，这个跟正常浏览顺序不一样。

（2）每一行像素数据需要保证4字节对齐，不对齐的需要补充空字节，这个是BMP文件格式本身要求的。对于RGBA 32位色彩格式来说没有任何问题，但是对于Gray或者RGB格式的数据 ，有时一行像素需要补充一些空字节。例如：对于宽高为 322*240 像素的RGB数据，正常计算一行像素数据需要 322 * 3= 966字节，但是966不是四字节对齐，所以在存储时，每行的像素数据要保存为 968字节，最后2个字节保留。

二、BMP文件读写操作

针对如上的BMP文件格式，我们使用C语言来实现对于.bmp文件的读写操作，考虑到调色板格式的色彩格式现在几乎不再使用，因此我们代码中也不考虑这种情况。

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总结

本章主要讲解了对于非压缩的RGB、RGBA像素格式的图像数据保存到.bmp文件的方法。.bmp文件是使用最广泛的文件格式之一，支持的平台众多，也是存储和加载最方便的一种图像格式。在后续教程中，我们可以随时将算法处理过程中的图像数据保存下来查看图像内容，从而方便调试。而其他格式的图片可以通过工具方便的转换为.bmp图片，在Windows平台上最简单的一种方式是：使用Windows系统自带的画图程序，打开任意格式的图像文件，然后选择另存为 .bmp即可。

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