画像処理ソリューション
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Akira

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【C#】ビットマップファイルをバイナリで開く

これまでOepnCVのようなC言語のライブラリを使う事が多かったので、ライブラリをそのまま使えるC++/CLIでプログラムする事が多かったのですが、アプリっぽいプログラムを作ろうとすると、ところどころで不満な点もあったので、今回はC#のお勉強プログラム第一弾、ビットマップファイル(*.bmp)をバイナリで開くプログラムを作成してみました。

ただし、ビットマップの輝度値を参照したいだけであれば、【C++/CLI】画像の輝度値を取得、設定するのページでも紹介しているようにLockBits~UnlockBitsを使った方が簡単です。

まず、ビットマップファイル(*.bmp)をバイナリで開くためにビットマップファイルのフォーマットを知らないとできません。 このフォーマットについてはビットマップファイルフォーマットのページでも紹介していますが、おさらいです。 ビットマップファイルの構造は
BITMAPFILEHEADER
BITMAPINFOHEADER
カラーパレット(RGBQUAD)
(無い場合もある)
画像データ
(データは画像の左下から順に格納されています)
カラーの場合はBGRBGR・・・の順

C言語でのそれぞれの宣言では、
typedef struct tagBITMAPFILEHEADER {//全14Byte
        WORD    bfType;                //2Byte
        DWORD   bfSize;               //4Byte
        WORD    bfReserved1;     //2Byte
        WORD    bfReserved2;     //2Byte
        DWORD   bfOffBits;           //4Byte
} BITMAPFILEHEADER;

typedef struct tagBITMAPINFOHEADER{//全40Byte
        DWORD   biSize;                      //4Byte
        LONG       biWidth;                    //4Byte
        LONG       biHeight;                  //4Byte
        WORD      biPlanes;                 //2Byte
        WORD      biBitCount;              //2Byte
        DWORD   biCompression;    //4Byte
        DWORD   biSizeImage;          //4Byte
        LONG        biXPelsPerMeter;  //4Byte
        LONG        biYPelsPerMeter;  //4Byte
        DWORD    biClrUsed;             //4Byte
        DWORD    biClrImportant;      //4Byte
} BITMAPINFOHEADER;

typedef struct tagRGBQUAD {
  BYTE    rgbBlue;
  BYTE    rgbGreen;
  BYTE    rgbRed;
  BYTE    rgbReserved;
} RGBQUAD;

のようになっています。 ビットマップファイルは上記の順番でヘッダ情報(画像の幅や高さなど)が記録されているので、ファイルの先頭から順に2byte、4byte、2byte、2byte、4byteとファイルを読み込めばBITMAPFILEHEADERが読み込め、同様にBITMAPINFOHEADERなど、次々とファイルを読みこめばビットマップファイルを開く事が可能となります。

ここで、C言語の型でWORDやLONGなどが出てくるのですが、これはそのままC#では使えないので、.NETで使える型との対比は以下のようになります。

C言語.NETデータサイズ(バイト数)
BYTEByte1
WORDUInt162
DWORDUInt324
LONGInt324
この型についてはVB.NET/VB6.0/CLR/C/C++/Win32API 型一覧表のページが参考になりました。

ファイルの読み書きにはSystem.IO.File.Open、System.IO.FileStream.Close、System.IO.File.Read、System.IO.File.Write、System.IO.File.Disposeの各メソッドを用います。 詳細はMSDNでご確認下さい。↓
File.Openメソッド
http://msdn.microsoft.com/ja-jp/library/system.io.file.open%28VS.80%29.aspx
FileStream.Closeメソッド
http://msdn.microsoft.com/ja-jp/library/system.io.stream.close%28v=VS.80%29.aspx
FileStream.Readメソッド
http://msdn.microsoft.com/ja-jp/library/system.io.filestream.read%28v=VS.80%29.aspx
FileStream.Writeメソッド
http://msdn.microsoft.com/ja-jp/library/system.io.filestream.write%28v=VS.80%29.aspx
FileStream.Disposeメソッド
http://msdn.microsoft.com/ja-jp/library/ms227422%28v=VS.80%29.aspx
ただ、ここで問題が一つ。
FileStream.Readメソッドでは読み込んだ値はバイト配列へ格納されるため、バイト配列からInt32などの型へ変換する必要が出てきます。
同様にFileStream.Writeメソッドでは、バイト配列を指定してファイルへ書き込む必要があります。

ここで、バイト配列から各Int32などの型へ変換するにはSystem.BitConverterクラスのToInt32メソッドなどを用います。 その逆に各型からバイト配列へ変換するにはGetBytesメソッドを用います。
(参考)System.BitConverterクラス
http://msdn.microsoft.com/ja-jp/library/system.bitconverter_members%28v=VS.80%29.aspx

これらを駆使して、やっとビットマップファイル(*.bmp)をバイナリで開く事が可能となります。 このサンプルプログラムはこちら↓
そして、このバイナリファイルの読込、書込のメソッドImagingSolution.BitmapBinary.LoadとImagingSolution.BitmapBinary.Saveを用いた処理例は以下の通りです。
処理的にはぜんぜん意味がないですが、画像の各輝度値を反転させて戻してます。
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