本图像处理系列笔记是基于B站杨淑莹老师的课程进行学习整理的。

按照颜色深度分类，常用图像文件：

• 黑白图像
• 8位索引图像
• 24位真彩色图像

黑白图像

单色图像，二值图像，每个像素由0 或 1 组成

8位灰度索引图像

一个数据矩阵 X 和一个调色板矩阵 MAP

$X=\left[ \begin{matrix} 0 & 150 & 200 \\ 120 & 50 & 180 \\ 250 & 220 & 100 \end{matrix} \tag{1}\right]$X=⎣⎡​0120250​15050220​200180100​⎦⎤​(1)

调色板MAP：

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

即图像的数据矩阵中，每一个元素的值即为索引号的值，其图像颜色表代表了BGR的分量各是多少。8位灰度索引图像中，索引号的值和RGB分量的值相同。

各像素信息由一个量化的灰度级来描述，没有彩色信息。其像素值越大，图像越亮。

8位伪彩色索引图像

每个像素的信息由RGB三原色构成的图像，其中RGB是由不同的灰度级来描述的。

• 颜色表R G B分量值不全相等。
• 像素值是图像颜色表的索引地址

颜色索引表

索引号	R	G	B
红	255	0	0
绿	0	255	0
蓝	0	0	255
白	255	255	255
黑	0	0	0
青	0	255	255
紫	255	0	255
黄	255	255	0

24位真彩色图像

• 每一像素由RGB三个分量组成
• 每个分量各占8位，取值范围为0~255，每个像素24位。

表示如下：

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

以三个分量的形式可表示如下：
$R=\left[ \begin{matrix} 255 & 240 & 240 \\ 255 & 0 & 80 \\ 255 & 0 & 0 \end{matrix} \tag{2}\right]$R=⎣⎡​255255255​24000​240800​⎦⎤​(2)
$G=\left[ \begin{matrix} 0 & 160 & 80 \\ 255 & 255 & 160 \\ 0 & 255 & 0 \end{matrix} \tag{3}\right]$G=⎣⎡​02550​160255255​801600​⎦⎤​(3)
$B=\left[ \begin{matrix} 0 & 80 & 160 \\ 0& 0 & 240 \\ 255 & 255 & 255 \end{matrix} \tag{4}\right]$B=⎣⎡​00255​800255​160240255​⎦⎤​(4)

图像文件格式

• BMP格式
• GIF格式
  • 主要用于不同平台上交流和传输，而不是作为文件的存储格式，最大不能超过64M，颜色最多为256色。
• TIFF格式
  • 其考虑了扩展性、方便性和可修改性，是最复杂的一种，要求用更多的代码来控制它，结果导致文件读写速度慢，代码长
• JPEG格式

BMP文件存储格式

BMP文件组成

• BMP文件头
• 位图信息头
• 颜色表
• 位图数据

BMP文件头

bfType表示文件类型，bfSize表示文件大小，bfOffBits表示位图数据的起始位置

位图信息头

biSize表示该结构共多少个字节，即从biSize到biClrImportant共40个字节，故biSize为40
biWidth和biHeight为图像的宽度和高度，以像素为单位
biPlanes是位平面数，一般是1
biBitCount是每个像素所需的位数，8位伪彩色图像，8位灰度图像，biBitCount为8（8位带颜色表），24位伪彩色图像，biBitCount为24（24位不带颜色表）
biCompression为位图压缩类型，BMP图像不压缩，此处为0
biSizeImage为位图的大小，以字节为单位，整个位图的大小
最后四个标准情况下为0

颜色表

除了红绿蓝三个分量，还有一个保留的字节，rgbReserved

位图信息——BITMAPINFO结构

BMP位图文件汇总