使用PNGJ而不使用BufferedImage读取PNG像素

Question

我一直在尝试使用PNGJ编写等效的代码。我不想使用ImageIO.read和BufferedImage.getRGB，而是想纯粹地使用PNGJ获取像素。下面的代码是我的ImageIO+BufferedImage版本。

BufferedImage bi = ImageIO.read( imageFile );
...
int[] pixels = new int[arrSize];
bi.getRGB( 0, 0, width, height, pixels, 0, width );

我想要类似于PNGJ的东西。

lint = (ImageLineInt) reader.readRow();
scanLine = lint.getScanline();
...
???

这是我的测试图片详情：
ImageInfo [列数=1530，行数=1980，位深度=8，通道数=3，每像素位数=24，每像素字节数=3，每行字节数=4590，每行样本数=4590，每行样本数P=4590，透明度=false，灰度=false，索引=false，打包=false]

- Ezekiel Baniaga

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如果我理解你对@FiReTiTi答案的评论，你的问题并不是如何使用PNGJ，而更多地是“如何更快地访问像素”？如果是这种情况，有几件事情可以做来加快ImageIO.read的速度。最大的收益通常是通过使用ImageIO.setUseCache(false)来实现的。 - Harald K

感谢@haraldK，我尝试了您发布的代码，您是正确的，它确实更快。在我的测试中，大约为50毫秒。虽然PNGJ仍比使用setUseCache(false)的ImageIO快（快了约40毫秒）。我成功地转换了PNGJ返回的整数。稍后我会发布它。 - Ezekiel Baniaga

Answer 1

如Zek的回答所指出的，PNGJ与BufferedImage不同：它更低级，因为它不尝试以抽象的通用格式（独立于具体的PNG格式）表示图像像素，而是直接给出映射到PNG格式和颜色模型的格式中的值。

这意味着，例如，如果PNG图像是RGB，则会将三个RGB分量作为连续的（整数）值返回。如果PNG图像是索引的，则会得到索引（指向调色板的整数值）。如果PNG图像是灰度，则会得到单个整数的灰度值。等等。

如果您想以更通用的方式处理像素值（给我RGB值，不管底层颜色模型如何），您可以自己进行转换，或者利用ImageLineHelper类中的辅助方法。具体来说，请查看convert2rgba()和getPixelARGB8()方法。

请注意，这个类只是一堆辅助方法，可能对您有用，也可能没有。要完全通用地转换为RGB很困难，因为存在许多复杂性和启发式方法——PNG允许多种透明度模式、深度、颜色空间……（如果图像是2位深度怎么办？如果它是16位呢？如果它有一个非标准的颜色配置文件或伽马校正，或者它只有一个透明度块，或者……等等）？如果您想支持完整的PNG图像集，几乎需要理解底层格式和复杂性。

（但是，但是...你说BufferedImage可以完全通用地、没有歧义和问题地做到这一点？not exactly）

如果您可以接受限制为自己的颜色模型（RGB，8位，没有alpha通道）（并且没有透明的TRNS块或伽马特异性，或者您不关心），那么就很简单：

 for (int i = 0,j=0 ; i <  reader.imgInfo.cols; i++, j+=channels ) {
      int r = scanLine[j];
      int g = scanLine[j+1];
      int b = scanLine[j+2];
     // ...
 }

免责声明：我是PNGJ的编码者。

- leonbloy

Answer 2

到目前为止，我已经找到了以下内容：https://code.google.com/p/pngj/wiki/FAQ 问：如何读写像素值？每个PngReader的readRow（）调用都会返回一个IImageLine，它代表一行PNG图像；具体实现是可扩展的。但是默认的包含实现（PngReader或PngReaderInt）返回一个ImageLineInt。此类包装了一个scaline（getScanline（）），即int []数组。该数组的每个元素对应于图像样本；因此，该数组长度为（至少）列x通道。

另一种格式是ImageLineByte，它完全相同，除了它将每个样本存储在一个字节中（优点：使用更少的内存，适用于8位图像的最佳速度；缺点：如果图像为16位每通道，则失去分辨率，并且执行算术操作更麻烦-Java中的字节是有符号的）。

扫描线中样本值的布局如下：

对于真彩色图像，RGB / RGBA样本按RGB（A）顺序排列：R G B R G B ...（没有alpha），或者R G B A R G B A ...（有alpha）；这些值未进行缩放：如果bitdepth = 8，则仅处于0-255范围内（如果bitdepth = 16，则为0-65535，如果bitdepth = 4，则为0-15等）。对于索引图像，每个样本值对应于调色板索引II .... 对于灰度G / GA图像，它是灰度值GGG ...（没有alpha），或GA GA ...（有alpha）。

这是我使用的代码，稍后可以将其提供给BufferedImage（带有Transparency.TRANSLUCENT）：

PngReader reader = new PngReader( inputPNGFile );
arrSize = (int) reader.imgInfo.getTotalPixels();

width = reader.imgInfo.cols;
height = reader.imgInfo.rows;
channels = reader.imgInfo.channels;    

ImageLineInt lint;
while ( reader.hasMoreRows() ) {
    lint = (ImageLineInt) reader.readRow();
    scanLine = lint.getScanline();

    for ( i = 0; i < width; i++ ) {
        offset = i * channels;

        // Adjust the following code depending on your source image.
        // I need the to set the alpha channel to 0xFF000000 since my destination image
        // is TRANSLUCENT : BufferedImage bi = CONFIG.createCompatibleImage( width, height, Transparency.TRANSLUCENT );
        // my source was 3 channels RGB without transparency
        nextPixel = ( scanLine[offset] << 16 ) | ( scanLine[offset + 1] << 8 ) | ( scanLine[offset + 2] ) | 0xFF000000;

        // I'm placing the pixels on a memory mapped file
        mem.putInt( nextPixel ); 
     }

}

- Ezekiel Baniaga

Answer 3

你可以使用BufferedImage来纯粹获取像素。使用getRGB是访问像素值最慢的方式之一。你想要的是访问DataBuffer。

BufferedImage bi = ImageIO.read( imageFile );
byte[] pixels = ((DataBufferByte)bi.getRaster().getDataBuffer()).getData() ;

在编程中，你需要注意图像编码（Byte、Int或Short）。

- FiReTiTi

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谢谢你的回答，但我不想在访问像素之前读取文件并将其转换为BufferedImage。这一行：BufferedImage bi = ImageIO.read（imageFile）; 在我的测试中使用1530x1980的图像大约需要~200ms。使用PNGJ，我可以读取PNG的像素，但是我不知道如何处理PNGJ返回的int数组。我的目标是将其与BufferedImage.getRGB的返回值匹配。我正在重构我的代码，以便将BufferedImage.getRGB替换为PNGJ。 - Ezekiel Baniaga

我不使用PNGJ。为了帮助你进行测试，你可以使用getRaster().getSample(x,y,c)而不是getRGB()。这样会更容易检查值并比较结果。请记住，Java不使用无符号值。 - FiReTiTi

顺便提一下，在我的笔记本电脑上，我使用ImageIO读取42张1024x1024的RGB图像只需约560毫秒，因此每张图像只需约13.3毫秒（SSD硬盘）。也许你的问题出在别处... BufferedImage只是一个1D数组。 - FiReTiTi