高级图像处理图像I/O API RC 1.0

高级图像处理图像I/O API RC 1.0

作者：John  Zukowski
2003年1月

如果你对图像处理感兴趣，而且需要使用GIF、JPEG和PNG以外的其它图像格式，或者希望改善JPEG图像处理的性能但不知道到哪里寻找适当的方法，或者需要通过几何运算（包括非线性变换）来处理图像，不必再为此苦恼了，答案就在这里——来自Sun公司的Java高级图像处理API和JAI图像I/O  API  1.0  RC。

JAI  API是Java  Media  API的一部分，与之相伴的还包括Java  2D  API、Java  3D  API、Java  Speech  API和其他一些API。Java高级图像处理API是作为Java规范请求（JSP）34的一部分而开发的，是对J2SE  version  1.3+版的扩展，主要用于处理图像。最初发布的版本是1.0，JDC（Java  Developer  Connection）提供了一个预览版1.1.2  beta。（最新进展情况请查阅README.html文件。）与AWT和Java  2D相比，JAI  API提供了更丰富的图像处理，包括对许多通用图像操作的内在支持。

不过本文的目的不是讨论JAI  API，而是伴随这些API但分离到它自己的可安装库中的一组图像读写器（codec）类，即Java高级图像处理图像I/O工具1.0  RC。该RC提供了可以插接到J2SE  1.4的图像I/O框架上的一些功能。作为JSR-15一部分而开发的图像I/O  API提供了一个支持不同图像格式的可插拔框架。标准J2SE  1.4版本身支持GIF、JPEG和PNG图像格式，而JAI图像I/O  RC则提供了更多主流图像格式的编码解码器。只要加上针对操作平台的适当版本，以前开发的应用程序就可以处理这些新的图像格式。

要理解JAI图像I/O工具的使用，需要首先了解图像I/O库。在安装和介绍图像I/O工具包之前，我们先看一看图像I/O库。
图像I/O库

图像I/O库是J2SE  1.4的标准API，放在javax.imageio包内。虽然这个包提供了两个接口和9个类，整个API实际上就是ImageIO类。通过这个类可以弄清读写所支持的图像格式并对这些图像进行读写，实际上这也就是整个API的全部内容。

由于图像I/O库是一个可插拔的框架，所支持的图像格式集不是固定不变的。尽管随J2SE  1.4发布了一些标准格式，但任何人都可以增加新的支持格式。要查看有哪些格式可用，可以使用下面的代码：

import   javax.imageio. * ;
import   java.util.Arrays;

public    class   GetFormats   {
       public  static  void  main(String  args[])  {
               String  readFormats[]  =  ImageIO.getReaderMIMETypes();
               String  writeFormats[]  =  ImageIO.getWriterMIMETypes();
               System.out.println("Readers:  "  +  
                               Arrays.asList(readFormats));
               System.out.println("Writers:  "  +  
                               Arrays.asList(writeFormats));
       }
}

运行该程序，你会发现这个库支持读取GIF、JPEG和PNG图像，也支持写JPEG和PNG图像，但是不支持写GIF文件。

除了与像image/jpeg这样的MIME类型协同工作外，ImageIO类还允许通过getReaderFormatNames和  getWriterFormatNames方法使用JPEG这样的非正式名称。此外，通过getImageReadersBySuffix和  getImageWritersBySuffix还可以了解是否存在针对特定文件扩展名的reader/writer存在。

利用ImageIO类，你所要做的事情不过是读javax.imageio.stream.ImageInputStream、  java.io.InputStream、java.io.File或者java.net.URL，结果会得到一个  java.awt.image.BufferedImage。一旦拥有了BufferedImage，你就可以指定需要的格式名把图像写回去。（不仅仅是  BufferImage，任何实现RenderedImage接口的类都可以写。）新的格式既可以与读取的格式相同，也可以是不同的格式以便进行格式转换。如果指定的格式没有可用的writer，那么write方法就返回false，否则如果找到了相应的writer就返回true。

String  inputFilename   =   ;
BufferedImage  image   =   ImageIO.read(inputFilename);

String  formatName   =    " jpg " ;  //  desired format
String  outputFilename   =   ;
File  outputFile   =    new   File(outputFilename);
boolean   writerExists   =   ImageIO.write(image,formatName,  outputFile);

为了说明图像I/O库的用法，下面的例子使用JFileChooser提示输入图像文件名。选中文件后再选择目标输出格式，然后按下“Save（保存）”按钮。保存完成后，将重新读取图像并在一个新窗口内显示。

import   java.awt. * ;
import   java.awt.event. * ;
import   java.awt.image. * ;
import   javax.swing. * ;
import   java.io. * ;
import   java.net. * ;
import   javax.imageio. * ;

public    class   Converting   extends   JFrame   {
       JLabel  promptLabel;
       JTextField  prompt;
       JButton  promptButton;
       JFileChooser  fileChooser;
       JComboBox  comboBox;?
       JButton  saveButton;?
       public  Converting()  {
               super("Image  Conversion");
               setDefaultCloseOperation(EXIT_ON_CLOSE);
               Container  contentPane  =  getContentPane();
               JPanel  inputPanel  =  new  JPanel();
               promptLabel  =  new  JLabel("Filename:");
               inputPanel.add(promptLabel);
               prompt  =  new  JTextField(20);
               inputPanel.add(prompt);
               promptButton  =  new  JButton("Browse");
               inputPanel.add(promptButton);
               contentPane.add(inputPanel,  BorderLayout.NORTH);

               fileChooser  =  new  JFileChooser();
               promptButton.addActionListener(
                       new  ActionListener()  {
                               public  void  actionPerformed(ActionEvent  e)  {
                                       int  returnValue  =  
                                                   fileChooser.showOpenDialog(null);
                                       if  (returnValue  ==  
                                                 JFileChooser.APPROVE_OPTION)  {
                                           File  selectedFile  =  
                                                       fileChooser.getSelectedFile();
                                             if  (selectedFile  !=  null)  {
                                                   prompt.setText(selectedFile.getAbsolutePath());
                                             }
                                       }
                               }
                       }
               );

               JPanel  outputPanel  =  new  JPanel();
               String  writerFormats[]  =  
                               ImageIO.getWriterFormatNames();
               ComboBoxModel  comboBoxModel  =  new  
                               DefaultComboBoxModel(writerFormats);
               comboBox  =  new  JComboBox(comboBoxModel);
               outputPanel.add(comboBox);
               saveButton  =  new  JButton("Save");
               outputPanel.add(saveButton);
               saveButton.addActionListener(
                       new  ActionListener()  {
                               public  void  actionPerformed(ActionEvent  e)  {
                                       try  {
                                       String  name  =  prompt.getText();
                                       File  file  =  new  File(name);
                                       if  (file.exists())  {
                                               BufferedImage  image  =  
                                                               ImageIO.read(file.toURL());
                                       if  (image  ==  null)  {
                                               System.err.println("Invalid  input  
                                                               file  format");
                                       }  else  {
                                             String  selection  =  
                                                         (String)comboBox.getSelectedItem();
                                               String  outputFilename  =  name  +  
                                                             "."  +  selection;
                                               File  outputFile  =  new  File(outputFilename);
                                               boolean  found  =  ImageIO.write(image,  
                                                               selection,  outputFile);
                                               if  (found)  {
                                                   JDialog  window  =  new  JDialog();
                                                   Container  windowContent  =  
                                                                     window.getContentPane();
                                                   BufferedImage  newImage  =  
                                                                     ImageIO.read(outputFile);
                                                   JLabel  label  =  new  JLabel(new  
                                                                     ImageIcon(newImage));
                                                 JScrollPane  pane  =  new  
                                                                     JScrollPane(label);
                                               windowContent.add(pane,  
                                                                 BorderLayout.CENTER);
                                               window.setSize(300,  300);
                                               window.show();
                                       }  else  {
                                           System.err.println("Error  saving");
                                       }
                                 }
                           }  else  {
                                 System.err.println("Bad  filename");
                           }
                     }  catch  (MalformedURLException  mur)  {
                           System.err.println("Bad  filename");
                   }  catch  (IOException  ioe)  {
                         System.err.println("Error  reading  file");
                 }
           }
       }
   );

   contentPane.add(outputPanel,  BorderLayout.SOUTH);

   }
   public  static  void  main(String  args[])  {
           JFrame  frame  =  new  Converting();
           frame.pack();
           frame.show();
   }
}

注意，该程序没有硬编码任何文件类型，而是询问图像I/O框架支持哪些文件类型。安装Java高级图像处理图像I/O工具RC后，还可以重新运行该程序，你将会看到更多的存储格式。读取其它格式的图像基本上无需改变代码也能工作，用户只要选择不同的文件类型就可以了。

注意：图像I/O库中的内容比这里说明的要多得多。比方说可以通过写图像的参数设置压缩率，或者用读写进度监视器来监听事件。关于图像I/O用法的更多信息，请参阅Java  Image  I/O  API  Guide。
Java高级图像处理图像I/O工具包1.0概览

这就引出了本文要讨论的主题，Java高级图像处理图像I/O工具包1.0（RC）。JAI图像I/O工具主要用于为J2SE1.4的图像I/O库提供更多的图像readers/writers（编码解码器codecs）。只要运行时平台安装了该工具，你的程序就能够支持这些新的编码解码器。

JAI图像I/O工具提供的新编码解码器包括：

       *  支持对位图（BMP）编码解码（MIME类型image/bmp）；
       *  通过本机代码加速的JPEG的读写支持（MIME类型image/jpeg），同时也支持无损JPEG（ISO  10918-1）和JPEG-LS（ISO  14495-1），对支持的所有JPEG变体都能处理12位色深；
       *  支持对JPEG  2000的编码与解码（MIME类型image/jpeg2000）；
       *  用本机代码提高对PNG的编码解码速度（MIME类型image/png）；
       *  可移植位图（PNM）编码解码器支持可移植位图（PBM）、可移植灰度位图（PGM）、可移植像素位图（PPM）（MIME类型分别为image/x-  portable-anymap、image/x-portable-bitmap、image/x-portable-graymap、image/x  -portable-pixmap）；
       *  原始格式（无MIME类型）；
       *  支持TIFF编码解码（MIME类型image/tiff）；
       *  支持无线位图（WBMP）编码解码（MIME类型image/vnd.wap.wbmp）。

该工具库还使得流插件可以与NIO库一起使用，详情参阅com.sun.media.imageio.stream包中的  FileChannelImageInputStream、FileChannelImageOutputStream和  RawImageInputStream。前两个分别以java.nio.channels.FileChannel作为输入和输出，最后一个供原始格式解码器javax.imageio.ImageReader读取原始数据。同时该工具还支持JAI操作"ImageRead"  和"ImageWrite"  ，这两个操作都包含在包内，分别对应于现有的JAI操作集{"Stream",  "FileLoad",  "URL"}和{"Encode",  "FileStore"}。
安装Java高级图像处理图像I/O工具包1.0

要使用Java高级图像处理图像I/O工具包，首先必须根据使用的操作系统平台从Early  Access  page  for  the  RC下在适当的版本。支持的操作系统有Solaris  SPARC、Solaris  x86、Linux和Windows，大小也随着版本而异，  Solaris  SPARC版有5MB之多，而其他版本则只有1MB左右。下载页面的README-jai_imageio.html文件提供了有关的下载信息和安装说明，同时还给出了所支持的编码解码插件的版本信息，比如BMP的编码解码器可以读取版本号从3到5的图像，但是只能写版本号3的图像。

安装后除了本机库之外还有三个JAR文件。如果安全设置禁止使用，这些本机库就不会发生作用，而回复到仅仅使用内建的纯Java版JPG和PNG格式的状态。

如果是安装到Unix机器上，则需要把上述的三个JAR文件安装到jre/lib/ext目录下。对于Solaris-SPARC用户，需要把6个.so文件复制到jre/lib/sparc目录中。Solaris-x86和Linux用户应把libclib_jiio.so文件复制到  jre/lib/i386中。

如果要安装到Microsoft  Windows的机器上，同样需要把三个JAR文件复制到jre\lib\ext目录中，另外把clib_jiio.dll文件放到jre\bin下。

注意：上述目录都是相对于JRE的根目录而言的。

只要把这些文件放到了规定的位置，JAI图像I/O工具包就安装完成了。

Java高级图像处理图像I/O工具包1.0的用法

安装Java高级图像处理图像I/O工具包并不改变图像I/O库的用法。正确编写的代码无需变更也能正常运行。可能唯一需要改变的就是新的图像格式使用何种扩展名，你可以使用getWriterFormatNames之类的函数所返回的名称，也可以对各种格式进行硬编码。

为了说明已有的代码仍能工作，首先重新运行一遍前面的GetFormats程序，就可以看到对新的MIME类型的支持：

Readers:  [image/png,  image/x-portable-graymap,  
   mage/jpeg,  image/jpeg2000,  image/x-png,  
   mage/tiff,  image/vnd.wap.wbmp,  image/x-portable-pixmap,  
   mage/x-portable-bitmap,  image/bmp,  image/gif,  
   mage/x-portable-anymap,  ]
Writers:  [image/png,  image/x-portable-graymap,  image/jpeg,  
   mage/jpeg2000,  image/x-png,  image/tiff,  
   mage/vnd.wap.wbmp,  image/x-portable-pixmap,  
   mage/x-portable-bitmap,  image/bmp,  
   mage/x-portable-anymap,  ]

然后运行Converting程序，现在可以把图像转换成更多的格式。

尽管对于默认的编码解码器而言，那些缺省的读写设置通常已经足够了，但是也许你希望改变新增编码解码器的设置。改变这些设置无需调用ImageIO的  read和write方法，而只要针对指定的MIME类型从ImageIO获得相应的ImageReader或ImageWriter对象，然后改变这些对象的设置就可以了。一旦改变了默认的ImageReadParam或者ImageWriteParam，就可以返回去调用ImageIO的read和  Write方法。否则的话，就只能在ImageReader和ImageWriter中进行读写操作。比如，JPEG的ImageWriter会要求你通知编码器生成优化的图像Huffman表。其它的编码解码器也会提供它们自己的相应设置。
结论

对Java  平台可用的扩展而言，Java高级图像处理图像I/O工具包1.0  RC是一个受欢迎的增强。一旦通过RC阶段，新增的图像格式支持将是对标准运行时环境的一个令人鼓舞的改进。库的内容分别放在几个  com.sun.media.imageio包内，有一些还是本机代码库。但是所有库的使用都通过J2SE  1.4引入的标准图像I/O框架。只需要把库添加到JRE中就可以使用它们了。
资源

       *  Java  Media  APIs
       *  Java  Advanced  Imaging  API
       *  Java  Advanced  Imaging  Image  I/O  API  RC  1.0
       *  Java  Advanced  Imaging  Image  I/O  Tools  API  Documentation
       *  JSR  15:  Image  I/O  Framework  Specification
       *  JSR  34:  Java  Advanced  Imaging  API  1.1
       *  Java  Advanced  Imaging  Interest  Group
       *  Java  Image  I/O  API  Guide