如何从流中读取图像

有人可能认为BufferedImage是在Java中处理图像的最佳选项。虽然它很方便，但当阅读巨大的图像时，它通常会出现：

Exception in thread "main" java.lang.OutOfMemoryError: Java heap space

增加虚拟机大小不是一个解决方案，因为在我的情况下，一些输入文件确实很大。

因此，我正在寻找如何从流中逐步读取图像的方法。

我怀疑ImageIO中的ImageIO.createImageInputStream()可能符合要求，但我不确定如何使用它来逐步读取块。还有类PNGMetadata&JDK的rt.jar上提供了PNGImageReader，这似乎很有用，但我没有找到它们使用的简单示例。

这是一条路，还是有更好的选择？

用于读取和操作图像的Java API并不像您想象的那样真正基于流。ImageInputStream只是一个方便的包装器，它允许从不同的输入（RandomAccessFiles、InputStreams等）读取bytes和其他基元类型。

我一直在考虑创建一个用于读取"像素流"的API，以允许在不使用太多内存的情况下链接处理过滤器。但这种需求从未严重到值得付出努力的程度。如果你想听到更多的想法或有一个有效的实现，请随时雇用我。；-）

尽管如此，在我看来，你有多种选择来实现你的最终目标，即能够处理大图像：

按原样使用BufferedImage和ImageIO API读取较小部分的图像以节省内存。由于实现的原因，这对于某些格式将非常有效，而对于其他格式则效率较低（即，默认的JPEGImageReader将在将较小的区域移交给Java堆之前读取本地内存中的整个映像，但PNGImageReader可能还可以）。

大致如下：

ImageInputStream stream = ImageIO.createImageInputStream(input);
ImageReader reader = ImageIO.getImageReaders(stream).next(); // TODO: Test hasNext()
reader.setInput(stream);
int width = reader.getWidth(0);
int height = reader.getHeight(0);
ImageReadParam param = reader.getDefaultReadParam();
for (int y = 0; y < height; y += 100) {
     for (int x = 0; x < width; x += 100) {
          param.setSourceRegion(new Rectangle(x, y, 100, 100)); // TODO: Bounds check
          // Read a 100 x 100 tile from the image
          BufferedImage region = reader.read(0, param);
          // ...process region as needed...
     }
}

一次将整个图像读取到内存映射的缓冲区中。请随意尝试我为此目的制作的一些实验课程（使用nio）。读取将比读取纯内存图像慢，并且处理也将更慢。但是，如果你一次对图像的较小区域进行计算，经过一些优化，速度可能与内存中的速度一样快。我已经使用这些类将>1GB的映像读取到32MB的JVM中（实际内存消耗当然要大得多）。

再次举一个例子：

ImageInputStream stream = ImageIO.createImageInputStream(input);
ImageReader reader = ImageIO.getImageReaders(stream).next(); // TODO: Test hasNext()
reader.setInput(stream);
int width = reader.getWidth(0);
int height = reader.getHeight(0);
ImageTypeSpecifier spec = reader.getImageTypes(0).next(); // TODO: Test hasNext(); 
BufferedImage image = MappedImageFactory.createCompatibleMappedImage(width, height, spec)
ImageReadParam param = reader.getDefaultReadParam();
param.setDestination(image);
image = reader.read(0, param); // Will return same image as created above
// ...process image as needed...

某些格式，如未压缩的TIFF、BMP、PPM等，可以将像素保存在文件中，从而可以直接对其进行内存映射以进行操作。需要一些工作，但应该是可能的。TIFF还支持可能有帮助的平铺。我将把这个选项作为练习，可以随意使用我上面链接的课程作为起点或灵感。；-）
JAI可能有什么可以帮助你的。我不是一个大粉丝，因为它有很多未解决的错误，而且缺乏对Oracle的热爱和开发。但值得一看。我认为他们也支持可平铺和基于磁盘的RenderedImage。同样，我将把这个选项留给您进一步探索。

内存问题肯定与解码过程本身无关，而是与将完整图像作为BufferedImage存储在内存中有关。可以逐步读取PNG图像，但是：

这与组织的"块"关系不大，尤其是PNG文件是逐行编码的，因此原则上可以逐行读取。
上述假设在交错PNG的情况下被打破，但人们不应该期望以交错格式存储巨大的PNG图像
虽然一些PNG库允许渐进式（逐行）解码（例如：libpng），但标准的Java API并没有提供这种功能。

我遇到了这个问题，最后我编写了自己的Java库：PNGJ。它非常成熟，可以逐行读取PNG图像，最大限度地减少内存消耗，并以相同的方式写入（即使是交错的PNG也可以读取，但在这种情况下，内存问题不会消失。）如果您只需要进行一些"局部"图像处理（根据当前值和邻居修改每个像素值，然后将其写回），这应该会有所帮助。

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