本圖像處理系列筆記是基于B站楊淑瑩老師的課程進行學習整理的。

按照顏色深度分類，常用圖像文件：

• 黑白圖像
• 8位索引圖像
• 24位真彩色圖像

黑白圖像

單色圖像，二值圖像，每個像素由0 或 1 組成

8位灰度索引圖像

一個數據矩陣 X 和一個調色板矩陣 MAP

$$X=?\begin{array}{ccc}0& 150& 200\\ 120& 50& 180\\ 250& 220& 100\end{array}?\text{\hspace{1em}(1)}$$

調色板MAP：

索引號	B	G	R
0	0	0	0
1	1	1	1
2	2	2	2
…	…	…	…
255	255	255	255

即圖像的數據矩陣中，每一個元素的值即為索引號的值，其圖像顏色表代表了BGR的分量各是多少。8位灰度索引圖像中，索引號的值和RGB分量的值相同。

各像素信息由一個量化的灰度級來描述，沒有彩色信息。其像素值越大，圖像越亮。

8位偽彩色索引圖像

每個像素的信息由RGB三原色構成的圖像，其中RGB是由不同的灰度級來描述的。

• 顏色表R G B分量值不全相等。
• 像素值是圖像顏色表的索引地址

顏色索引表

索引號	R	G	B
紅	255	0	0
綠	0	255	0
藍	0	0	255
白	255	255	255
黑	0	0	0
青	0	255	255
紫	255	0	255
黃	255	255	0

24位真彩色圖像

• 每一像素由RGB三個分量組成
• 每個分量各占8位，取值范圍為0~255，每個像素24位。

表示如下：

（207，137，130）（220，179，163）（215，169，161）…

以三個分量的形式可表示如下：
$$R=?\begin{array}{ccc}255& 240& 240\\ 255& 0& 80\\ 255& 0& 0\end{array}?\text{\hspace{1em}(2)}$$
$$G=?\begin{array}{ccc}0& 160& 80\\ 255& 255& 160\\ 0& 255& 0\end{array}?\text{\hspace{1em}(3)}$$
$$B=?\begin{array}{ccc}0& 80& 160\\ 0& 0& 240\\ 255& 255& 255\end{array}?\text{\hspace{1em}(4)}$$

圖像文件格式

• BMP格式
• GIF格式
  • 主要用于不同平臺上交流和傳輸，而不是作為文件的存儲格式，最大不能超過64M，顏色最多為256色。
• TIFF格式
  • 其考慮了擴展性、方便性和可修改性，是最復雜的一種，要求用更多的代碼來控制它，結果導致文件讀寫速度慢，代碼長
• JPEG格式

BMP文件存儲格式

BMP文件組成

• BMP文件頭
• 位圖信息頭
• 顏色表
• 位圖數據

BMP文件頭

bfType表示文件類型，bfSize表示文件大小，bfOffBits表示位圖數據的起始位置

位圖信息頭

biSize表示該結構共多少個字節，即從biSize到biClrImportant共40個字節，故biSize為40
biWidth和biHeight為圖像的寬度和高度，以像素為單位
biPlanes是位平面數，一般是1
biBitCount是每個像素所需的位數，8位偽彩色圖像，8位灰度圖像，biBitCount為8（8位帶顏色表），24位偽彩色圖像，biBitCount為24（24位不帶顏色表）
biCompression為位圖壓縮類型，BMP圖像不壓縮，此處為0
biSizeImage為位圖的大小，以字節為單位，整個位圖的大小
最后四個標準情況下為0

顏色表

除了紅綠藍三個分量，還有一個保留的字節，rgbReserved

位圖信息——BITMAPINFO結構

BMP位圖文件匯總