引言

坦白從寬吧，我就是那個花了兩天兩夜把 1M 圖片優(yōu)化到 100kb 的家伙——王小二！

自從因?yàn)橐黄獔蟮赖巧蠠崴押?，我差點(diǎn)抑郁，每天要靠 50 片安眠藥才能入睡。

網(wǎng)絡(luò)上曝光的那些關(guān)于一碼通的消息，有真有假，我這里就不再澄清了。就說說我是怎么把圖片從  1M 優(yōu)化到 100kb 的故事吧。

是的，由于系統(tǒng)群體規(guī)模和訪問規(guī)模的特殊性，每一行代碼、每一張圖片、每一個技術(shù)文檔都反復(fù)核準(zhǔn)，優(yōu)化再優(yōu)化，精益求精。為確保系統(tǒng)運(yùn)行得更高效，我們將一張圖片從1MB壓縮到500KB，再從500KB優(yōu)化到100KB。

這樣的工作在外人看起來，簡單到就好像悄悄給學(xué)妹塞一張情書就能讓她做我女朋友一樣簡單。

但殊不知，這其中蘊(yùn)含著極高的技術(shù)含量！

不信，我給你們普及下。

一、圖像壓縮

圖像壓縮是數(shù)據(jù)壓縮技術(shù)在數(shù)字圖像上的應(yīng)用，目的是減少圖像數(shù)據(jù)中的冗余信息，從而用更加高效的格式存儲和傳輸數(shù)據(jù)。

圖像壓縮可以是有損數(shù)據(jù)壓縮，也可以是無損數(shù)據(jù)壓縮。

怎么樣？

是不是感覺圖像壓縮技術(shù)沒有想象中那么簡單了？

更多關(guān)于圖像壓縮的資料可參考以下鏈接。

http://www.dbjr.com.cn/article/150789.htm

二、Java數(shù)字圖像處理

作為這次“20 多萬外包項(xiàng)目”的“主力開發(fā)人員”，我這里就給大家介紹下 Java 數(shù)字圖像處理技術(shù)吧，一開始我就是用它來處理圖片的。

數(shù)字圖像處理（Digital Image Processing）是通過計(jì)算機(jī)對圖像進(jìn)行去除噪聲、增強(qiáng)、復(fù)原、分割、提取特征等處理的方法和技術(shù)。

輸入的是圖像信號，然后經(jīng)過 DIP 進(jìn)行有效的算法處理后，輸出為數(shù)字信號。

為了壓縮圖像，我們需要讀取圖像并將其轉(zhuǎn)換成 BufferedImage 對象，BufferedImage 是 Image 類的一個子類，描述了一個具有可訪問的圖像數(shù)據(jù)緩沖區(qū)，由 ColorModel 和 Raster 的圖像數(shù)據(jù)組成。

廢話我就不多說了，直接進(jìn)入實(shí)戰(zhàn)吧！

三、圖像壓縮實(shí)戰(zhàn)

剛好我本地有一張之前用過的封面圖，離 1M 只差 236 KB，可以拿來作為測試用。

這其中要用到 ImageIO 類，這是一個靜態(tài)類，提供了一系列方法用來讀和寫圖像，同時還可以對圖像進(jìn)行簡單的編碼和解碼。

比如說通過 ImageIO.read() 可以將圖像讀取到 BufferedImage 對象：

File input = new File("ceshi.jpg");
BufferedImage image = ImageIO.read(input);

比如說通過 ImageIO.getImageWritersByFormatName() 可以返回一個Iterator，其中包含了通過命名格式對圖像進(jìn)行編碼的 ImageWriter。

Iterator<ImageWriter> writers =  ImageIO.getImageWritersByFormatName("jpg");
ImageWriter writer = (ImageWriter) writers.next();

比如說通過 ImageIO.createImageOutputStream() 可以創(chuàng)建一個圖像的輸出流對象，有了該對象后就可以通過 ImageWriter.setOutput() 將其設(shè)置為輸出流。

File compressedImageFile = new File("bbcompress.jpg");
OutputStream os =new FileOutputStream(compressedImageFile);
ImageOutputStream ios = ImageIO.createImageOutputStream(os);
writer.setOutput(ios);

緊接著，可以對 ImageWriter 進(jìn)行一些參數(shù)配置，比如說壓縮模式，壓縮質(zhì)量等等。

ImageWriteParam param = writer.getDefaultWriteParam();
param.setCompressionMode(ImageWriteParam.MODE_EXPLICIT);
param.setCompressionQuality(0.01f);

壓縮模式一共有四種，MODE_EXPLICIT 是其中一種，表示 ImageWriter 可以根據(jù)后續(xù)的 set 的附加信息進(jìn)行平鋪和壓縮，比如說接下來的 setCompressionQuality() 方法。

setCompressionQuality() 方法的參數(shù)是一個 0-1 之間的數(shù)，0.0 表示盡最大程度壓縮，1.0 表示保證圖像質(zhì)量很重要。對于有損壓縮方案，壓縮質(zhì)量應(yīng)該控制文件大小和圖像質(zhì)量之間的權(quán)衡（例如，通過在寫入 JPEG 圖像時選擇量化表）。 對于無損方案，壓縮質(zhì)量可用于控制文件大小和執(zhí)行壓縮所需的時間之間的權(quán)衡（例如，通過優(yōu)化行過濾器并在寫入 PNG 圖像時設(shè)置 ZLIB 壓縮級別）。

整體代碼如下所示：

public class Demo {
    public static void main(String[] args) {
        try {
            File input = new File("ceshi.jpg");
            BufferedImage image = ImageIO.read(input);
            Iterator<ImageWriter> writers = ImageIO.getImageWritersByFormatName("jpg");
            ImageWriter writer = (ImageWriter) writers.next();
            File compressedImageFile = new File("bbcompress.jpg");
            OutputStream os = new FileOutputStream(compressedImageFile);
            ImageOutputStream ios = ImageIO.createImageOutputStream(os);
            writer.setOutput(ios);
            ImageWriteParam param = writer.getDefaultWriteParam();
            param.setCompressionMode(ImageWriteParam.MODE_EXPLICIT);
            param.setCompressionQuality(0.01f);
            writer.write(null, new IIOImage(image, null, null), param);
            os.close();
            ios.close();
            writer.dispose();
        } catch (IOException e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }
}

執(zhí)行壓縮后，可以看到圖片的大小壓縮到了 19 KB：

可以看得出，質(zhì)量因子為 0.01f 的時候圖片已經(jīng)有些失真了，可以適當(dāng)提高質(zhì)量因子比如說 0.5f，再來看一下。

圖片質(zhì)量明顯提高了，但大小依然只有 64 KB，壓縮效果還是值得信賴的。

四、其他開源庫

接下來，推薦一些可以輕松集成到項(xiàng)目中的圖像處理庫吧，它們?nèi)际敲赓M(fèi)的。

1）ImageJ，用 Java 編寫的，可以編輯、分析、處理、保存和打印圖像。

2）Apache Commons Imaging，一個讀取和寫入各種圖像格式的庫，包括快速解析圖像信息（如大小，顏色，空間，ICC配置文件等）和元數(shù)據(jù)。

3）ImageMagick，可以讀取和寫入超過100種格式的圖像，包括DPX、EXR、GIF、JPEG、JPEG-2000、PDF、PNG、Postscript、SVG和TIFF。還可以調(diào)整大小、翻轉(zhuǎn)、鏡像、旋轉(zhuǎn)、扭曲、剪切和變換圖像，調(diào)整圖像顏色，應(yīng)用各種特殊效果，包括繪制文本、線條、多邊形、橢圓和貝塞爾曲線。

4）OpenCV，由BSD許可證發(fā)布，可以免費(fèi)學(xué)習(xí)和商業(yè)使用，提供了包括 C/C++、Python 和 Java 等主流編程語言在內(nèi)的接口。OpenCV 專為計(jì)算效率而設(shè)計(jì)，強(qiáng)調(diào)實(shí)時應(yīng)用，可以充分發(fā)揮多核處理器的優(yōu)勢。

這里就以 OpenCV 為例，來演示一下圖像壓縮。當(dāng)然了，OpenCV 用來壓縮圖像屬于典型的大材小用。

第一步，添加 OpenCV 依賴到我們的項(xiàng)目當(dāng)中，以 Maven 為例。

<dependency>
	<groupId>org.openpnp</groupId>
	<artifactId>opencv</artifactId>
	<version>4.5.1-2</version>
</dependency>

第二步，要想使用 OpenCV，需要先初始化。

OpenCV.loadShared();

第三步，使用 OpenCV 讀取圖片。

Mat src = Imgcodecs.imread(imagePath);

第四步，使用 OpenCV 壓縮圖片。

MatOfInt dstImage = new MatOfInt(Imgcodecs.IMWRITE_JPEG_QUALITY, 1);
Imgcodecs.imwrite("resized_image.jpg", sourceImage, dstImage);

MatOfInt 的構(gòu)造參數(shù)是一個可變參數(shù)，第一個參數(shù) IMWRITE_JPEG_QUALITY 表示對圖片的質(zhì)量進(jìn)行改變，第二個是質(zhì)量因子，1-100，值越大表示質(zhì)量越高。

執(zhí)行代碼后得到的圖片如下所示：

借這個機(jī)會，來對比下 OpenCV 和 JDK 原生 API 在壓縮圖像時所使用的時間。

這是我本機(jī)的配置情況，早年買的頂配 iMac，也是我的主力機(jī)。一開始只有 16 G 內(nèi)存，后來加了一個 16 G 內(nèi)存條，不過最近半年電腦突然死機(jī)重啟的頻率明顯提高了，不知道是不是 Big Sur 這個操作系統(tǒng)的問題還是電腦硬件老了。

結(jié)果如下所示：

opencvCompress壓縮完成，所花時間：1070
jdkCompress壓縮完成，所花時間：322

壓縮后的圖片大小差不多，都是 19 KB，并且質(zhì)量因子都是最低值。

五、一點(diǎn)點(diǎn)心聲

經(jīng)過上面的技術(shù)分析后，相信你們都明白了，把1M圖片優(yōu)化到100kb實(shí)在是一件“不太容易”的事情。。。。

100KB 很小了吧？只有原來的 1/10。

要知道，我可是連續(xù)加班了兩天兩夜，不眠不休。

累到最后，我趴在電腦上都睡著了。

沒想到哈喇子直接給電腦整短路了，我這才算是從夢里面嚇醒來了！

??，生活不易，且行且珍惜吧~

GitHub https://github.com/itwanger/toBeBetterJavaer

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