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在Java应用程序读取8位和24位Windows位图

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  Java 的当前发行版并不正式支持在 Java 应用程序中读取 Microsoft Windows 位图文件。但别担心。

作者:中国IT实验室 来源:中国IT实验室 2007年9月25日

关键字: 编程 java

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  Java 的当前发行版并不正式支持在 Java 应用程序中读取 Microsoft Windows 位图文件。但别担心,我们有办法解决这个问题!这篇技巧将说明如何完成这一任务 -- 我们首先说明读取 Microsoft Windows 文件格式的基本步骤。
  
  Windows DIB(设备独立的位图)文件格式比较简单。与纯位图格式不同,DIB 格式保留着用于在内存中存储图像的明确信息。问题是图像格式的变体如此之多(1 位、4 位、8 位和 16 位,以及其他格式)。本篇 Java 技巧中提供的解决方案只处理 8 位和 24 位两种格式。这两种格式代表了最常见的变体。
  
  不管是哪种 Windows DIB 子类型,这种文件格式总是由 14 位文件头和 40 位信息头组成。这两个标头精确包含有关文件的存储内容和存储次序的信息。有关标头中每一项的确切含义,请参考 Microsoft Software Development Kit (SDK)。文件其余部分的内容随信息头中数据的不同而不同。
  
  我们看一下本文要处理的两种子类型。24 位格式很简单:RGB(红-绿-蓝)颜色值(3 个字节,并按 BGR 排序)紧接在信息头之后。但是,每个扫描行都被补足到 4 个字节。按照说明文档(请参阅 Microsoft SDK)的说法,这种“补足”是为了优化 Windows 位图绘图 API。同时,底部的扫描行是文件中的第一项内容 -- 因此相对普通的图形坐标系统(其矢量方向的正向分别为向下和向右)而言,必须从后向前读取图像。
  
  8 位子类型由于在信息头和象素数据之间插入调色板信息而复杂化。因此,每个象素条目只是进入 24 位 RGB 颜色的调色板数组的一个 8 位索引。在象素信息中,每个扫描行同样被补足到 4 个字节。
  
  请注意,本文提供的位图图像加载方法不支持对压缩位图图像进行解压缩。实际上,这个例程甚至不寻求这种可能性!如果遇到压缩 Windows DIB 文件,该例程肯定会产生异常。Windows SDK 中有对压缩 Windows DIB 格式的说明。
  
  至于性能,在运行 Microsoft Windows 95 的 486-DX2-66MHz 系统上,该例程读取 24 位 640 x 480 的文件(大约 920 千字节)所需的时间不超过 10 秒。使用 BufferedInputStream 而不是 FileInputStream 可明显提高性能。
  
  以下例程读取两种文件格式中的任一种,并生成一个 Image 图像。以下代码并未包含全面的错误和异常处理,以避免使该例程更加复杂。您总可用 Windows Paint 程序对不支持的 Windows DIB 子类型进行转换。
  
  /**
  loadbitmap() 方法由 Windows C 代码转换而来。
  只能读取未压缩的 24 位和 8 位图像。已在
  Windows 95 上用 Microsoft Paint 保存的图像
  对它进行了测试。如果图像不是 24 位或 8 位图像,
  该程序拒绝进行任何尝试。我猜测如果先用 1100,
  然后用 0011 对字节执行掩码操作,则也可将 4 位
  图像包括在内。我实际上对这些图像不感兴趣。
  如果尝试读取压缩图像,该例程可能失败,并产生
  一个 IOException 异常。如果变量 ncompression
  不为 0,则表示已经过压缩。
  
  参数:
  sdir 和 sfile 是 FileDialog 的
  getDirectory() 和 getFile() 方法的结果。
  
  返回值:
  Image 对象,切记要检查 (Image)null !!!!
  
  */
  public Image loadbitmap (String sdir, String sfile)
  {
  Image image;
  System.out.println("loading:"+sdir+sfile);
  try
  {
  FileInputStream fs=new FileInputStream(sdir+sfile);
  int bflen=14; // 14 字节 BITMAPFILEHEADER
  byte bf[]=new byte[bflen];
  fs.read(bf,0,bflen);
  int bilen=40; // 40 字节 BITMAPINFOHEADER
  byte bi[]=new byte[bilen];
  fs.read(bi,0,bilen);
  
  // 解释数据。
  int nsize = (((int)bf[5]&0xff)< < 24)
  | (((int)bf[4]&0xff)< < 16)
  | (((int)bf[3]&0xff)< < 8)
  | (int)bf[2]&0xff;
  System.out.println("File type is :"+(char)bf[0]+(char)bf[1]);
  System.out.println("Size of file is :"+nsize);
  
  int nbisize = (((int)bi[3]&0xff)< < 24)
  | (((int)bi[2]&0xff)< < 16)
  | (((int)bi[1]&0xff)< < 8)
  | (int)bi[0]&0xff;
  System.out.println("Size of bitmapinfoheader is :"+nbisize);
  
  int nwidth = (((int)bi[7]&0xff)< < 24)
  | (((int)bi[6]&0xff)< < 16)
  | (((int)bi[5]&0xff)< < 8)
  | (int)bi[4]&0xff;
  System.out.println("Width is :"+nwidth);
  
  int nheight = (((int)bi[11]&0xff)< < 24)
  | (((int)bi[10]&0xff)< < 16)
  | (((int)bi[9]&0xff)< < 8)
  | (int)bi[8]&0xff;
  System.out.println("Height is :"+nheight);
  
  int nplanes = (((int)bi[13]&0xff)< < 8) | (int)bi[12]&0xff;
  System.out.println("Planes is :"+nplanes);
  
  int nbitcount = (((int)bi[15]&0xff)< < 8) | (int)bi[14]&0xff;
  System.out.println("BitCount is :"+nbitcount);
  
  // 查找表明压缩的非零值
  int ncompression = (((int)bi[19])< < 24)
  | (((int)bi[18])< < 16)
  | (((int)bi[17])< < 8)
  | (int)bi[16];
  System.out.println("Compression is :"+ncompression);
  
  int nsizeimage = (((int)bi[23]&0xff)< < 24)
  | (((int)bi[22]&0xff)< < 16)
  | (((int)bi[21]&0xff)< < 8)
  | (int)bi[20]&0xff;
  System.out.println("SizeImage is :"+nsizeimage);
  
  int nxpm = (((int)bi[27]&0xff)< < 24)
  | (((int)bi[26]&0xff)< < 16)
  | (((int)bi[25]&0xff)< < 8)
  | (int)bi[24]&0xff;
  System.out.println("X-Pixels per meter is :"+nxpm);
  
  int nypm = (((int)bi[31]&0xff)< < 24)
  | (((int)bi[30]&0xff)< < 16)
  | (((int)bi[29]&0xff)< < 8)
  | (int)bi[28]&0xff;
  System.out.println("Y-Pixels per meter is :"+nypm);
  
  int nclrused = (((int)bi[35]&0xff)< < 24)
  | (((int)bi[34]&0xff)< < 16)
  | (((int)bi[33]&0xff)< < 8)
  | (int)bi[32]&0xff;
  System.out.println("Colors used are :"+nclrused);
  
  int nclrimp = (((int)bi[39]&0xff)< < 24)
  | (((int)bi[38]&0xff)< < 16)
  | (((int)bi[37]&0xff)< < 8)
  | (int)bi[36]&0xff;
  System.out.println("Colors important are :"+nclrimp);
  
  if (nbitcount==24)
  {
  // 24 位格式不包含调色板数据,但扫描行被补足到
  // 4 个字节。
  int npad = (nsizeimage / nheight) - nwidth * 3;
  int ndata[] = new int [nheight * nwidth];
  byte brgb[] = new byte [( nwidth + npad) * 3 * nheight];
  fs.read (brgb, 0, (nwidth + npad) * 3 * nheight);
  int nindex = 0;
  for (int j = 0; j < nheight; j++)
  {
  for (int i = 0; i < nwidth; i++)
  {
  ndata [nwidth * (nheight - j - 1) + i] =
  (255&0xff)< < 24
  | (((int)brgb[nindex+2]&0xff)< < 16)
  | (((int)brgb[nindex+1]&0xff)< < 8)
  | (int)brgb[nindex]&0xff;
  // System.out.println("Encoded Color at ("
  +i+","+j+")is:"+nrgb+" (R,G,B)= ("
  +((int)(brgb[2]) & 0xff)+","
  +((int)brgb[1]&0xff)+","
  +((int)brgb[0]&0xff)+")");
  nindex += 3;
  }
  nindex += npad;
  }
  
  image = createImage
  ( new MemoryImageSource (nwidth, nheight,
  ndata, 0, nwidth));
  }
  else if (nbitcount == 8)
  {
  // 必须确定颜色数。如果 clrsused 参数大于 0,
  // 则颜色数由它决定。如果它等于 0,则根据
  // bitsperpixel 计算颜色数。
  int nNumColors = 0;
  if (nclrused > 0)
  {
  nNumColors = nclrused;
  }
  else
  {
  nNumColors = (1&0xff)< < nbitcount;
  }
  System.out.println("The number of Colors is"+nNumColors);
  
  // 某些位图不计算 sizeimage 域,请找出
  // 这些情况并对它们进行修正。
  if (nsizeimage == 0)
  {
  nsizeimage = ((((nwidth*nbitcount)+31) & ~31 ) >> 3);
  nsizeimage *= nheight;
  System.out.println("nsizeimage (backup) is"+nsizeimage);
  }
  
  // 读取调色板颜色。
  int npalette[] = new int [nNumColors];
  byte bpalette[] = new byte [nNumColors*4];
  fs.read (bpalette, 0, nNumColors*4);
  int nindex8 = 0;
  for (int n = 0; n < nNumColors; n++)
  {
  npalette[n] = (255&0xff)< < 24
  | (((int)bpalette[nindex8+2]&0xff)< < 16)
  | (((int)bpalette[nindex8+1]&0xff)< < 8)
  | (int)bpa

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