Java应用程序中加载位图文件的逐步指南
2024年03月08日
摘要目前，标准的getImage()方法仅支持GIF和JPEG图像。尽管存在用于读取PNG（可移植网络图形）格式的Java例程，但我们还没听说过有用于读取Microsoft Windows位图图像的阅读程序。Jeff West撰写的这篇技巧提供了加载Windows位图图像的代码。
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)bpalette[nindex8]&0xff;
//System.out.println("Palette Color"+n
+"is:"+npalette[n]+"(res,R,G,B)=("
+((int)(bpalette[nindex8+3])&0xff)+","
+((int)(bpalette[nindex8+2])&0xff)+","
+((int)bpalette[nindex8+1]&0xff)+","
+((int)bpalette[nindex8]&0xff)+")");
nindex8+=4;
}
//读取图像数据（实际上是调色板的索引）
//扫描行仍被补足到4个字节。
int npad8=(nsizeimage/nheight)-nwidth;
System.out.println("nPad is:"+npad8);
int ndata8[]=new int[nwidth*nheight];
byte bdata[]=new byte[(nwidth+npad8)*nheight];
fs.read(bdata,0,(nwidth+npad8)*nheight);
nindex8=0;
for(int j8=0;j8<nheight;j8++)
{
for(int i8=0;i8<nwidth;i8++)
{
ndata8[nwidth*(nheight-j8-1)+i8]=
npalette[((int)bdata[nindex8]&0xff)];
nindex8++;
}
nindex8+=npad8;
}
image=createImage
(new MemoryImageSource(nwidth,nheight,
ndata8,0,nwidth));
}
else
{
System.out.println("Not a 24-bit or 8-bit Windows Bitmap,aborting...");
image=(Image)null;
}
fs.close();
return image;
}
catch(Exception e)
{
System.out.println("Caught exception in loadbitmap!");
}
return(Image)null;
}
您已掌握了读取位图文件的技巧。很容易对此方法进行扩展，使它能够读取单色和16色（4位）格式。
