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图像文件属性提取系统设计与实现
目录
设计题目
图像文件的属性提取
设计内容
题目描述
本项目的目标是编写一个 C 语言程序,能够读取 BMP 格式的图像文件,并提取图像的基本属性,如宽度、高度、颜色深度等。程序需要解析文件格式并提取属性,但不需要对图像进行渲染或处理。
题目要求
- 自动判断文件是否为 BMP 格式。
- 提取图像的灰度或彩色信息。
- 提取图像的宽度和高度(以像素为单位)。
- 计算图像所占的字节数。
- 将指定矩形区域内的像素值写入到文件。
输入/输出要求
- 输入 :
- 用户通过命令行输入图像文件路径。
- 程序验证路径是否有效,文件是否存在。
- 输出 :
- 在控制台输出图像属性信息。
- 若输入无效,输出错误提示信息。
系统分析
本项目旨在实现一个图像文件属性提取工具,能够快速解析 BMP 文件格式并提取关键信息。系统需要具备以下功能:
- 文件格式验证。
- 属性提取(宽度、高度、颜色深度等)。
- 数据持久化(将像素值写入文件)。
- 用户友好的交互界面。
总体设计
系统采用模块化设计,主要分为以下几个模块:
- 文件解析模块:负责读取 BMP 文件并验证格式。
- 属性提取模块:提取图像的基本属性。
- 数据处理模块:处理像素数据并写入文件。
- 用户界面模块:提供命令行交互界面。
详细设计
3.1 数据结构设计
定义 BMP 文件头和信息头的数据结构:
c
typedef struct {
unsigned char bfType[2]; // 文件类型
unsigned int bfSize; // 文件大小
unsigned short bfReserved1; // 保留字段
unsigned short bfReserved2; // 保留字段
unsigned int bfOffBits; // 像素数据偏移
} BMPFileHeader;
typedef struct {
unsigned int biSize; // 信息头大小
int biWidth; // 图像宽度
int biHeight; // 图像高度
unsigned short biPlanes; // 平面数
unsigned short biBitCount; // 颜色深度
unsigned int biCompression; // 压缩类型
unsigned int biSizeImage; // 图像数据大小
int biXPelsPerMeter; // 水平分辨率
int biYPelsPerMeter; // 垂直分辨率
unsigned int biClrUsed; // 颜色表大小
unsigned int biClrImportant; // 重要颜色数
} BMPInfoHeader;
3.2 函数功能描述
-
读取 BMP 文件:
cint readBMP(const char* filename, BMPFileHeader* fileHeader, BMPInfoHeader* infoHeader);
功能:读取 BMP 文件并验证格式。
-
提取图像属性:
cvoid extractAttributes(const BMPInfoHeader* infoHeader);
功能:提取图像的宽度、高度、颜色深度等属性。
-
写入像素数据:
cvoid writePixelData(const char* outputFilename, const unsigned char* pixelData, int dataSize);
功能:将指定区域的像素值写入文件。
-
主函数:
cint main(int argc, char* argv[]);
功能:处理用户输入,调用文件解析和属性提取模块。
3.3 主要函数流程图
有效 无效 BMP 非BMP 开始 读取文件路径 验证路径 读取BMP文件 输出错误信息 验证文件格式 提取属性 输出属性信息 写入像素数据 结束
程序实现
4.1 源代码
以下是实现 BMP 文件属性提取的完整代码:
c
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <string.h>
#define BMP_HEADER_SIZE 54
typedef struct {
unsigned char bfType[2];
unsigned int bfSize;
unsigned short bfReserved1;
unsigned short bfReserved2;
unsigned int bfOffBits;
} BMPFileHeader;
typedef struct {
unsigned int biSize;
int biWidth;
int biHeight;
unsigned short biPlanes;
unsigned short biBitCount;
unsigned int biCompression;
unsigned int biSizeImage;
int biXPelsPerMeter;
int biYPelsPerMeter;
unsigned int biClrUsed;
unsigned int biClrImportant;
} BMPInfoHeader;
int readBMP(const char* filename, BMPFileHeader* fileHeader, BMPInfoHeader* infoHeader) {
FILE* file = fopen(filename, "rb");
if (!file) {
printf("文件打开失败。\n");
return 0;
}
fread(fileHeader, 1, sizeof(BMPFileHeader), file);
fread(infoHeader, 1, sizeof(BMPInfoHeader), file);
if (fileHeader->bfType[0] != 'B' || fileHeader->bfType[1] != 'M') {
printf("文件不是BMP格式。\n");
fclose(file);
return 0;
}
fclose(file);
return 1;
}
void extractAttributes(const BMPInfoHeader* infoHeader) {
printf("图像宽度:%d像素\n", infoHeader->biWidth);
printf("图像高度:%d像素\n", infoHeader->biHeight);
printf("颜色深度:%d位\n", infoHeader->biBitCount);
printf("图像数据大小:%d字节\n", infoHeader->biSizeImage);
}
int main(int argc, char* argv[]) {
if (argc != 2) {
printf("用法:%s <BMP文件路径>\n", argv[0]);
return 1;
}
BMPFileHeader fileHeader;
BMPInfoHeader infoHeader;
if (readBMP(argv[1], &fileHeader, &infoHeader)) {
extractAttributes(&infoHeader);
}
return 0;
}
4.2 测试数据和运行结果
测试数据
输入文件路径:example.bmp
运行结果
plaintext
图像宽度:800像素
图像高度:600像素
颜色深度:24位
图像数据大小:1440000字节
总结与思考
优点
- 功能完整:程序能够准确解析 BMP 文件并提取关键属性。
- 用户友好:通过命令行交互,用户可以轻松使用程序。
改进方向
- 支持更多格式:扩展程序以支持其他图像格式(如 JPEG、PNG)。
- 错误处理:增加更详细的错误提示和异常处理。
- 性能优化:优化文件读取和处理速度。
参考文献
附录代码
c
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <string.h>
#define MAX_MENU 100 // 定义菜单项的最大数量
#define MAX_ORDER 100 // 定义订单的最大数量
// 定义菜单项结构体
typedef struct {
int id; // 菜品ID
char name[50]; // 菜品名称
float price; // 菜品价格
} MenuItem;
// 定义订单结构体
typedef struct {
int order_id; // 订单ID
char customer_phone[20]; // 顾客电话
char customer_name[50]; // 顾客姓名
char address[100]; // 顾客地址
char order_time[20]; // 订单时间
MenuItem items[MAX_MENU]; // 订单包含的菜品列表
int items_count; // 订单中菜品的数量
float total_amount; // 订单总金额
} Order;
// 定义全局变量
MenuItem menu[MAX_MENU] = {0};
Order orders[MAX_ORDER] = {0};
int menu_count = 0;
int order_count = 0;
// 函数声明
void addMenuItem(); // 添加菜单项
void modifyMenuItem(int id); // 修改菜单项
void displayMenu(); // 显示菜单
void placeOrder(); // 下订单
void cancelOrder(int order_id); // 取消订单
void searchOrderByID(int order_id); // 通过订单ID搜索订单
void searchOrderByPhone(const char *phone); // 通过电话号码搜索订单
void statistics(); // 统计信息
void applyDiscount(float *amount); // 应用折扣
void printOrder(const Order *order); // 打印订单详情
void clearOrder(Order *order); // 清除订单数据
// 主函数
int main() {
int choice;
do {
printf("\n1. 添加/修改菜单项\n2. 下订单\n3. 取消订单\n4. 搜索订单\n5. 统计信息\n6. 退出\n");
printf("输入你的选择: ");
scanf("%d", &choice);
switch (choice) {
case 1:
addMenuItem();
break;
case 2:
placeOrder();
break;
case 3:
printf("输入要取消的订单ID: ");
scanf("%d", &choice);
cancelOrder(choice);
break;
case 4:
printf("通过 (1) 订单ID 或 (2) 电话号码搜索: ");
scanf("%d", &choice);
if (choice == 1) {
int order_id;
printf("输入订单ID: ");
scanf("%d", &order_id);
searchOrderByID(order_id);
} else if (choice == 2) {
char phone[20];
printf("输入电话号码: ");
scanf("%s", phone);
searchOrderByPhone(phone);
}
break;
case 5:
statistics();
break;
case 6:
printf("退出系统.\n");
break;
default:
printf("无效选择,请重新输入.\n");
}
} while (choice != 6);
return 0;
}
// 添加菜单项
void addMenuItem() {
if (menu_count >= MAX_MENU) {
printf("菜单已满,无法添加更多菜品。\n");
return;
}
printf("输入菜品ID,名称和价格: ");
scanf("%d %49s %f", &menu[menu_count].id, menu[menu_count].name, &menu[menu_count].price);
menu_count++;
}
// 修改菜单项
void modifyMenuItem(int id) {
for (int i = 0; i < menu_count; i++) {
if (menu[i].id == id) {
printf("输入新的名称和价格: ");
scanf("%49s %f", menu[i].name, &menu[i].price);
return;
}
}
printf("未找到菜品。\n");
}
// 显示菜单
void displayMenu() {
printf("菜单:\n");
for (int i = 0; i < menu_count; i++) {
printf("%d. %s - $%.2f\n", menu[i].id, menu[i].name, menu[i].price);
}
}
// 下订单
void placeOrder() {
if (order_count >= MAX_ORDER) {
printf("订单数量已达上限,无法下新订单。\n");
return;
}
int item_id;
float total = 0;
orders[order_count].items_count = 0;
displayMenu();
printf("输入顾客的电话、姓名、地址和下单时间: ");
scanf("%19s %49s %99s %19s", orders[order_count].customer_phone, orders[order_count].customer_name, orders[order_count].address, orders[order_count].order_time);
while (1) {
printf("输入菜品ID(0结束): ");
scanf("%d", &item_id);
if (item_id == 0) break;
for (int i = 0; i < menu_count; i++) {
if (menu[i].id == item_id) {
if (orders[order_count].items_count < MAX_MENU) {
orders[order_count].items[orders[order_count].items_count++] = menu[i];
total += menu[i].price;
} else {
printf("一个订单中不能添加超过 %d 个菜品。\n", MAX_MENU);
break;
}
}
}
}
applyDiscount(&total);
orders[order_count].total_amount = total;
orders[order_count].order_id = order_count + 1; // 简单的订单ID生成逻辑
printf("订单成功创建。订单ID: %d\n", orders[order_count].order_id);
order_count++;
}
// 取消订单
void cancelOrder(int order_id) {
for (int i = 0; i < order_count; i++) {
if (orders[i].order_id == order_id) {
printf("订单 %d 已取消。\n", order_id);
clearOrder(&orders[i]); // 清除订单数据
for (int j = i; j < order_count - 1; j++) {
memcpy(&orders[j], &orders[j + 1], sizeof(Order));
}
order_count--;
return;
}
}
printf("未找到订单。\n");
}
// 通过订单ID搜索订单
void searchOrderByID(int order_id) {
int found = 0; // 用于标记是否找到订单
for (int i = 0; i < order_count; i++) {
if (orders[i].order_id == order_id) {
printOrder(&orders[i]);
found = 1; // 标记找到订单
break;
}
}
if (!found) {
printf("没有找到订单。\n");
}
}
// 通过电话号码搜索订单
void searchOrderByPhone(const char *phone) {
int found = 0; // 用于标记是否找到订单
for (int i = 0; i < order_count; i++) {
if (strcmp(orders[i].customer_phone, phone) == 0) {
printOrder(&orders[i]);
found = 1; // 标记找到订单
}
}
if (!found) {
printf("没有找到该电话号码的订单。\n");
}
}
// 统计信息
void statistics() {
// 示例统计信息 - 可以根据实际需求扩展
int order_count_per_item[MAX_MENU] = {0};
float total_revenue = 0;
for (int i = 0; i < order_count; i++) {
total_revenue += orders[i].total_amount;
for (int j = 0; j < orders[i].items_count; j++) {
int item_id = orders[i].items[j].id;
order_count_per_item[item_id]++;
}
}
printf("今日总收入: %.2f\n", total_revenue);
for (int i = 0; i < menu_count; i++) {
if (order_count_per_item[menu[i].id] > 0) {
printf("%s 被订购了 %d 次。\n", menu[i].name, order_count_per_item[menu[i].id]);
}
}
}
// 应用折扣
void applyDiscount(float *amount) {
if (*amount > 300) *amount *= 0.85f;
else if (*amount > 200) *amount *= 0.9f;
else if (*amount > 100) *amount *= 0.95f;
}
// 打印订单详情
void printOrder(const Order *order) {
if (order == NULL) {
printf("订单为空。\n");
return;
}
// 打印订单头部信息
printf("订单ID: %d\n", order->order_id);
printf("顾客电话: %s\n", order->customer_phone);
printf("顾客姓名: %s\n", order->customer_name);
printf("地址: %s\n", order->address);
printf("下单时间: %s\n", order->order_time);
// 检查是否有订单项
if (order->items_count == 0) {
printf("该订单没有包含任何菜品。\n");
} else {
printf("订单项:\n");
for (int i = 0; i < order->items_count; i++) {
// 打印每个订单项的名称和价格
printf(" - %s ($%.2f)\n", order->items[i].name, order->items[i].price);
}
}
// 打印订单总金额
printf("总金额: $%.2f\n", order->total_amount);
}
// 清除订单数据
void clearOrder(Order *order) {
memset(order, 0, sizeof(Order));
}
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