Java 圖片處理——如何生成高清晰度而占有磁盤小的縮略圖

現在的web項目，圖片越來越多，圖片大小也越來越大，隨便就能達到1M,2M，甚至更大。用戶上傳的圖片，一般是無法直接使用的。一般要生成兩三種對應的縮略圖，分別適配不同的終端，不同的場景。比如PC，手機，平板等等不同的終端；在比如圖片列表和圖片詳情，肯定一個要使用縮略圖，一個要使用高清圖。

一般圖片優化的第一步，就是在適當的地方使用縮略圖，盡量不要在web端使用CSS縮放高清原始圖片。下面分析了Java中如何生成不同的縮略圖的技術。

常見的圖片格式有： ".*\\.(?i)(jpg|jpeg|gif|bmp|png)"

這其中有分為了兩種，png 和 gif 是一種，其它格式是一種，因為 png 和 gif 存在透明度的問題，如果按照jpg一樣處理，就會導致生成黑色背景的圖片。

1. 指定高度的等比例 縮放圖片：

    /**
     * 按指定高度 等比例縮放圖片
     * 
     * @param imageFile
     * @param newPath
     * @param newWidth 新圖的寬度
     * @throws IOException
     */
    public static void zoomImageScale(File imageFile, String newPath, int newWidth) throws IOException {
         if(!imageFile.canRead())
             return;
        BufferedImage bufferedImage = ImageIO.read(imageFile);
        if (null == bufferedImage) 
            return;
        
        int originalWidth = bufferedImage.getWidth();
        int originalHeight = bufferedImage.getHeight();
        double scale = (double)originalWidth / (double)newWidth;    // 縮放的比例
        
        int newHeight =  (int)(originalHeight / scale);

        zoomImageUtils(imageFile, newPath, bufferedImage, newWidth, newHeight);
    }

    private static void zoomImageUtils(File imageFile, String newPath, BufferedImage bufferedImage, int width, int height)
            throws IOException{
        
         String suffix = StringUtils.substringAfterLast(imageFile.getName(), ".");
        
         // 處理 png 背景變黑的問題
        if(suffix != null && (suffix.trim().toLowerCase().endsWith("png") || suffix.trim().toLowerCase().endsWith("gif"))){
            BufferedImage to= new BufferedImage(width, height, BufferedImage.TYPE_INT_RGB); 
            Graphics2D g2d = to.createGraphics(); 
            to = g2d.getDeviceConfiguration().createCompatibleImage(width, height, Transparency.TRANSLUCENT); 
            g2d.dispose(); 
            
            g2d = to.createGraphics(); 
            Image from = bufferedImage.getScaledInstance(width, height, Image.SCALE_AREA_AVERAGING); 
            g2d.drawImage(from, 0, 0, null);
            g2d.dispose(); 
            
            ImageIO.write(to, suffix, new File(newPath));
        }else{
            // 高質量壓縮，其實對清晰度而言沒有太多的幫助
//            BufferedImage tag = new BufferedImage(width, height, BufferedImage.TYPE_INT_RGB);
//            tag.getGraphics().drawImage(bufferedImage, 0, 0, width, height, null);
//
//            FileOutputStream out = new FileOutputStream(newPath);    // 將圖片寫入 newPath
//            JPEGImageEncoder encoder = JPEGCodec.createJPEGEncoder(out);
//            JPEGEncodeParam jep = JPEGCodec.getDefaultJPEGEncodeParam(tag);
//            jep.setQuality(1f, true);    //壓縮質量, 1 是最高值
//            encoder.encode(tag, jep);
//            out.close();
            
            BufferedImage newImage = new BufferedImage(width, height, bufferedImage.getType());
            Graphics g = newImage.getGraphics();
            g.drawImage(bufferedImage, 0, 0, width, height, null);
            g.dispose();
            ImageIO.write(newImage, suffix, new File(newPath));
        }
    }

上面中 zoomImageScale可以指定生成圖片的高度，然后寬度按照原始圖的 高寬比 計算出新圖片的寬度；同理也可以 指定生成圖片的寬度，來等比例生成新圖片。zoomImageUtils 方法中涉及到了三種圖片處理方法：

1）圖片的按照指定高度，寬度 進行普通的重繪：

            BufferedImage newImage = new BufferedImage(width, height, bufferedImage.getType());
            Graphics g = newImage.getGraphics();
            g.drawImage(bufferedImage, 0, 0, width, height, null);
            g.dispose();
            ImageIO.write(newImage, suffix, new File(newPath));

2）利用JPEGImageEncoder生成所謂的“高質量”的圖片：

            // 高質量壓縮，其實對清晰度而言沒有太多的幫助
//            BufferedImage tag = new BufferedImage(width, height, BufferedImage.TYPE_INT_RGB);
//            tag.getGraphics().drawImage(bufferedImage, 0, 0, width, height, null);
//
//            FileOutputStream out = new FileOutputStream(newPath);    // 將圖片寫入 newPath
//            JPEGImageEncoder encoder = JPEGCodec.createJPEGEncoder(out);
//            JPEGEncodeParam jep = JPEGCodec.getDefaultJPEGEncodeParam(tag);
//            jep.setQuality(1f, true);    //壓縮質量, 1 是最高值
//            encoder.encode(tag, jep);
//            out.close();

這種方法，其實僅僅是生成的圖片所占硬盤更大而已，但是實際上，對圖片的清晰度而已，沒有實際的作用。

3）png 和 gif 圖片不能采用上面說到的 圖片處理方法，因為會導致生成的圖片背景變成黑色，要另外處理(指定透明處理)：

            BufferedImage to = new BufferedImage(width, height, BufferedImage.TYPE_INT_RGB); 
            Graphics2D g2d = to.createGraphics(); 
            to = g2d.getDeviceConfiguration().createCompatibleImage(width,height, Transparency.TRANSLUCENT); 
            g2d.dispose(); 
            
            g2d = to.createGraphics(); 
            Image from = bufferedImage.getScaledInstance(width, height, Image.SCALE_AREA_AVERAGING); 
            g2d.drawImage(from, 0, 0, null);
            g2d.dispose(); 
            
            ImageIO.write(to, suffix, new File(newPath));

4）線性處理，本方法也不能處理 png 圖片：

    /**
     * 等比例改變圖片尺寸
     * @param nw 新圖片的寬度
     * @param oldImage 原圖片
     * @throws IOException
     */
    public static void constrainProportios(int nw, String oldImage) throws IOException {
        AffineTransform transform = new AffineTransform();
        BufferedImage bis = ImageIO.read(new File(oldImage));
        int w = bis.getWidth();
        int h = bis.getHeight();
        int nh = (nw * h) / w;
        double sx = (double) nw / w;
        double sy = (double) nh / h;
        transform.setToScale(sx, sy);
        AffineTransformOp ato = new AffineTransformOp(transform, null);
        BufferedImage bid = new BufferedImage(nw, nh, BufferedImage.TYPE_3BYTE_BGR);
        ato.filter(bis, bid);
        
        String newPath = StringUtils.substringBeforeLast(oldImage,".")+"_3."+StringUtils.substringAfterLast(oldImage,".");
        ImageIO.write(bid, "jpeg", new File(newPath));
//        ImageIO.write(bid, "jpeg", response.getOutputStream());
    }

上面有4中圖片的生成方法，除了png需要另外處理之外，其它幾種圖片的處理方法，用實際生成的圖片的清晰度比較而言，實際上是差別不大，基本沒有明顯的差別。實際的測試發現，如果要生成的圖片和原始圖片，在清晰度上要達到用肉眼不能明顯區分它們的效果的話，關鍵的不是使用哪種圖片生成方法，關鍵的是不要讓生成的圖片的 width 和 height 太小！這個才是關鍵，實際測試發現，生成的圖片的 width 和 height 最好不要小於500，一定不要小於 400。

2. 按照指定的高度和寬度生成圖片：

    /**
     * 按尺寸縮放圖片
     * 
     * @param imageFile
     * @param newPath
     * @param times
     * @throws IOException
     */
    public static void zoomImage(File imageFile, String newPath, int width, int height) throws IOException {
        if (imageFile != null && !imageFile.canRead())
            return;
        BufferedImage bufferedImage = ImageIO.read(imageFile);
        if (null == bufferedImage) 
            return;

        zoomImageUtils(imageFile, newPath, bufferedImage, width, height);
    }

這里沒有按照原始圖片的 高寬比 來生成圖片，而是按照指定的 高度和寬度來生成圖片。一般而言，最好不要選擇這種處理方法，因為圖片會被壓縮或者拉伸，圖片會變得比較難看。

3. 實際效果比較：

1）原始圖片：600 x 800, 220k

2) 按照指定高度等比例生成的圖片，指定高度為448, 33.7k

3) 寬度和高度小於400的普通重繪的圖片，224 x 300, 12.9k

4) 寬度和高度小於400的 JPEGImageEncoder生成所謂的“高質量”的圖片，224 x 300, 63.4k

5）上面四種圖片在網頁中，按照同樣的指定的圖片CSS下面的表現:

img {
    height: auto;
    max-height: 300px;
    max-width: 224px;
    width: auto;
}

可以比較明顯的看出，第一張和第二張圖片的清晰度是極其接近的，你甚至無法說出那張圖片更加清晰；而第三張和第四種圖片，從額前的頭發而言，就明顯的比第一張和第二張要差一些。

實際的圖片分別為：

第一張：按照指定高度等比例生成的圖片，指定高度為 448, 33.7k

第二張：原始圖片：600 x 800, 220k

第三張：寬度和高度小於400的普通重繪的圖片，224 x 300, 12.9k

第四張：寬度和高度小於400的 JPEGImageEncoder生成所謂的“高質量”的圖片，224 x 300, 63.4k

結論：

生成的圖片的清晰度，主要取決於生成的圖片的高度和寬度的大小，而不是取決於圖片生成的算法；

如果要想達到肉眼無法分別的效果，生成圖片的高寬最好不要小於500，一定不要小於400；

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第四張圖片達到了63.4K，但是清晰度明顯差於第一張大小只有33.7K的圖片。圖片的寬度和高度的大小才是清晰度的決定因數。

第三張圖片只有 12.9K，而清晰度和第四張63.4K的圖片清晰度幾乎一樣，因為它們的尺寸是一樣的，都是224 x 300，盡管生成圖片的算法不一樣。

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圖片處理時，可能會遇到的兩個問題：

1）上面的代碼處理 png 圖片時，如果png 圖片的寬度或者高度，數值特別大時，可能會導致內存溢出，比如我在處理一張 320 x 16606 的png時，

    jvm拋出了內存溢出，所以如何在上面的代碼中加入一個判斷，如果圖片的寬度或者高度，數值特別大，跳過就行了。

2）JPG圖片可能會遇到：javax.imageio.IIOException: Unsupported Image Type  錯誤，

javax.imageio.IIOException: Unsupported Image Type
    at com.sun.imageio.plugins.jpeg.JPEGImageReader.readInternal(JPEGImageReader.java:1068)
    at com.sun.imageio.plugins.jpeg.JPEGImageReader.read(JPEGImageReader.java:1039)
    at javax.imageio.ImageIO.read(ImageIO.java:1448)
    at javax.imageio.ImageIO.read(ImageIO.java:1308)

該錯誤的原因是 圖片的模式錯了，PS保存圖片為jpg格式時，默認的模式是CMYK模式（注意，這是給印刷機用的）。所以我們應該講模式改成：RGB. 在圖像-->模式中改為RGB模式才是顯示器用的。

參考：http://blog.sina.com.cn/s/blog_600ff075010153wn.html

http://iaiai.iteye.com/blog/1461370

http://zhangmingji.iteye.com/blog/1969693

也可以使用 imageMagick軟件的命令來處理：

C:\Users\Administrator>mogrify -colorspace RGB -quality 100 F:\upload\images\20150728\2015072822arrsOH.jpg