BMP图像直方图均衡化算法程序为什么出来的图片无法显示呀
#include 该回答引用ChatGPT
您的程序存在一些问题，导致输出的 BMP 文件无法正确显示。以下是我发现的几个问题：
1、文件头信息块（BITMAPFILEHEADER）和图像描述信息块（BITMAPINFOHEADER）中的成员应该按照 BMP 文件格式的要求进行对齐。对于结构体成员变量，编译器会默认进行字节对齐，但是结构体中不同成员之间的空隙大小需要手动计算。具体而言，BITMAPFILEHEADER 和 BITMAPINFOHEADER 结构体中的成员变量应该按照如下方式进行定义：
typedef struct tBITMAPFILEHEADER
{
WORD bfType; // 文件类型，应该为 0x4d42
DWORD bfSize; // BMP 文件大小，单位是字节
WORD bfReserved1; // 保留，必须设置为 0
WORD bfReserved2; // 保留，必须设置为 0
DWORD bfOffBits; // 位图数据的起始位置，单位是字节
} TBH;
typedef struct tBITMAPINFOHEADER
{
DWORD biSize; // 信息头大小，一般为 40 字节
LONG biWidth; // 图像宽度，单位是像素
LONG biHeight; // 图像高度，单位是像素，如果是正数，表示图像自下向上排列；如果是负数，表示图像自上向下排列
WORD biPlanes; // 图像数据平面数，一般设置为 1
WORD biBitCount; // 图像数据位数，一般设置为 24
DWORD biCompression; // 图像压缩类型，一般设置为 0
DWORD biSizeImage; // 图像数据大小，单位是字节
LONG biXPelsPerMeter; // 水平分辨率，单位是像素/米
LONG biYPelsPerMeter; // 垂直分辨率，单位是像素/米
DWORD biClrUsed; // 颜色表中实际使用的颜色数，一般为 0
DWORD biClrImportant; // 颜色表中重要的颜色数，一般为 0
} TBI;
2、BMP 文件中的像素数据的存储方式有点复杂。一般而言，像素数据按照行顺序存储，每一行的像素从左到右依次存储，每个像素按照 BGR 顺序依次存储。每一行的像素数应该满足 4 字节对齐（也就是说，每行像素的字节数应该是 4 的倍数），如果不足 4 字节，则需要用 0 填充。在读取像素数据时，需要先计算每行像素占用的字节数（即 biWidth 像素实际像素占用的字节数，如果不足 4 的倍数则需要补齐），然后按照行顺序读取每个像素的 BGR 值。在写入像素数据时，需要按照行顺序写入每个像素的 BGR 值，注意写入时的字节顺序应该是 BGR。
3、在计算像素灰度直方图时，需要根据像素的 BGR 值进行统计，然后计算各个灰度级别的像素占比。您在代码中使用了浮点数数组来记录灰度级别占比，但是没有将像素灰度值进行归一化，导致计算结果不正确。具体而言，您需要先计算像素总数，然后统计各个灰度级别像素的数量，最后将像素数量除以像素总数即可得到对应的像素占比。
4、最后一个问题是，您的程序没有对 BMP 文件的读取位置进行正确的设置。在读取 BMP 文件时，需要先读取文件头信息块和图像描述信息块，然后才能读取像素数据。在写入 BMP 文件时，需要先将文件头信息块和图像描述信息块写入文件，然后才能写入像素数据。因此，在读取和写入文件时需要使用 fseek 函数来设置读取/写入位置。
修改后的代码
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <stdint.h>
typedef unsigned char BYTE; // 定义BYTE为一个字节的类型
typedef unsigned short WORD; // 定义WORD为两个字节的类型
typedef unsigned int DWORD; // 定义DWORD为四个字节的类型
#pragma pack(push, 1) // 取消对齐
//14 Bytes 文件头信息块
typedef struct tBITMAPFILEHEADER
{
WORD bfType; // 文件类型，应该为 0x4d42
DWORD bfSize; // BMP 文件大小，单位是字节
WORD bfReserved1; // 保留，必须设置为 0
WORD bfReserved2; // 保留，必须设置为 0
DWORD bfOffBits; // 位图数据的起始位置，单位是字节
} TBH;
//40 Bytes 图像描述信息块
typedef struct tBITMAPINFOHEADER
{
DWORD biSize; // 信息头大小，一般为 40 字节
int32_t biWidth; // 图像宽度，单位是像素
int32_t biHeight; // 图像高度，单位是像素，如果是正数，表示图像自下向上排列；如果是负数，表示图像自上向下排列
WORD biPlanes; // 图像数据平面数，一般设置为 1
WORD biBitCount; // 图像数据位数，一般设置为 24
DWORD biCompression; // 图像压缩类型，一般设置为 0
DWORD biSizeImage; // 图像数据大小，单位是字节
int32_t biXPelsPerMeter; // 水平分辨率，单位是像素/米
int32_t biYPelsPerMeter; // 垂直分辨率，单位是像素/米
DWORD biClrUsed; // 颜色表中实际使用的颜色数，一般为 0
DWORD biClrImportant; // 颜色表中重要的颜色数，一般为 0
} TBI;
typedef struct PerPixelgbr
{
BYTE b;
BYTE g;
BYTE r;
} BGR;
int main()
{
FILE* in;
FILE* out;
TBH BITMAPFILEHEADER;
TBI BITMAPINFOHEADER;
BGR* pixels;
fopen_s(&in, "input.bmp", "rb");
if (!in) {
printf("Error opening input file!\n");
return 1;
}
// 读取文件头信息块
fread(&BITMAPFILEHEADER, sizeof(TBH), 1, in);
if (BITMAPFILEHEADER.bfType != 0x4d42) {
printf("Error: Not a BMP file!\n");
fclose(in);
return 1;
}
// 读取图像描述信息块
fread(&BITMAPINFOHEADER, sizeof(TBI), 1, in);
// 计算像素数据大小
uint32_t imageSize = BITMAPINFOHEADER.biWidth * BITMAPINFOHEADER.biHeight * 3;
// 计算每行字节对齐所需的填充字节数
uint32_t paddingSize = (4 - (imageSize % 4)) % 4;
// 分配像素数据缓存区
pixels = (BGR*)malloc(imageSize);
// 读取像素数据
fread(pixels, 1, imageSize, in);
fclose(in);
// 对每个通道进行直方图均衡化
uint32_t B_ZFT[256] = { 0 }, G_ZFT[256] = { 0 }, R_ZFT[256] = { 0 };
double B_GL[256], G_GL[256], R_GL[256];
for (int i = 0; i < BITMAPINFOHEADER.biWidth * BITMAPINFOHEADER.biHeight; i++)
{
B_ZFT[pixels[i].b]++;
G_ZFT[pixels[i].g]++;
R_ZFT[pixels[i].r]++;
}
double gailvhe = 0;
for (int i = 0; i < 256; i++)
{
gailvhe += (double)B_ZFT[i] / ((double)BITMAPINFOHEADER.biWidth * (double)BITMAPINFOHEADER.biHeight);
B_GL[i] = gailvhe;
}
gailvhe = 0;
for (int i = 0; i < 256; i++)
{
gailvhe += (double)G_ZFT[i] / ((double)BITMAPINFOHEADER.biWidth * (double)BITMAPINFOHEADER.biHeight);
G_GL[i] = gailvhe;
}
gailvhe = 0;
for (int i = 0; i < 256; i++)
{
gailvhe += (double)R_ZFT[i] / ((double)BITMAPINFOHEADER.biWidth * (double)BITMAPINFOHEADER.biHeight);
R_GL[i] = gailvhe;
}
uint32_t B_CS[256], G_CS[256], R_CS[256];
for (int i = 0; i < 256; i++)
{
B_CS[i] = (uint32_t)(B_GL[i] * 255);
G_CS[i] = (uint32_t)(G_GL[i] * 255);
R_CS[i] = (uint32_t)(R_GL[i] * 255);
}
// 创建输出文件
fopen_s(&out, "output.bmp", "wb");
if (!out) {
printf("Error creating output file!\n");
free(pixels);
return 1;
}
// 写入文件头信息块
fwrite(&BITMAPFILEHEADER, sizeof(TBH), 1, out);
// 写入图像描述信息块
fwrite(&BITMAPINFOHEADER, sizeof(TBI), 1, out);
// 写入像素数据
for (int i = 0; i < BITMAPINFOHEADER.biWidth * BITMAPINFOHEADER.biHeight; i++)
{
pixels[i].b = B_CS[pixels[i].b];
pixels[i].g = G_CS[pixels[i].g];
pixels[i].r = R_CS[pixels[i].r];
}
fwrite(pixels, 1, imageSize, out);
// 写入填充字节
BYTE padding[3] = { 0 };
for (int i = 0; i < paddingSize; i++) {
fwrite(padding, 1, 1, out);
}
fclose(out);
free(pixels);
printf("Done!\n");
return 0;
}
参考GPT和自己的思路，从您提供的代码中，我们发现了一些可能导致无法显示图像的问题：
1.程序没有为读取的图像像素数据开辟内存空间，所以没有存储像素数据。在实现直方图均衡化之前，需要读取图像像素数据并将其存储在内存中。
2.程序中没有处理图像像素数据。直方图均衡化算法需要对读取的图像像素数据进行处理，从而获得均衡化后的像素数据。
3.程序中没有将处理后的像素数据写回到输出文件中。在处理完像素数据后，需要将像素数据写回到输出文件中，才能显示处理后的图像。
下面是对您提供的代码的修改建议：
在读取图像像素数据前，需要先为像素数据开辟内存空间，可以使用如下代码：
int imageSize = BITMAPINFOHEADER->biSizeImage;
BYTE* imageData = (BYTE*)malloc(imageSize);
fread(imageData, sizeof(BYTE), imageSize, in);
对于读取的图像像素数据，需要将其转化为 BGR 格式的像素数据，可以使用如下代码：
BGR* pixels = (BGR*)malloc(sizeof(BGR) * W * H);
for (int i = 0; i < H; i++) {
for (int j = 0; j < W; j++) {
int index = i * W + j;
int offset = (H - i - 1) * W * 3 + j * 3;
pixels[index].b = imageData[offset];
pixels[index].g = imageData[offset + 1];
pixels[index].r = imageData[offset + 2];
}
}
在对像素数据进行处理后，需要将处理后的像素数据写回到输出文件中，可以使用如下代码：
fwrite(imageData, sizeof(BYTE), imageSize, out);