Tabelas de quantização personalizadas para compactação JPEG em Java

Question

Como o título diz, estou tentando usar tabelas de quantização personalizadas para compactar uma imagem no formato JPEG.Meu problema é que o arquivo resultante não pode ser aberto e o erro é:

Quantization table 0x00 was not defined

É assim que meu código se parece:

        JPEGImageWriteParam params = new JPEGImageWriteParam(null);
        if (mQMatrix != null) {
            JPEGHuffmanTable[] huffmanDcTables = {JPEGHuffmanTable.StdDCLuminance, JPEGHuffmanTable.StdDCChrominance};
            JPEGHuffmanTable[] huffmanAcTables = {JPEGHuffmanTable.StdACLuminance, JPEGHuffmanTable.StdACChrominance};
            dumpMatrices(mQMatrix);
            params.setEncodeTables(mQMatrix, huffmanDcTables, huffmanAcTables);
        }

        ByteArrayOutputStream outputStream = new ByteArrayOutputStream();

        Iterator writers = ImageIO.getImageWritersByFormatName("JPEG");
        ImageWriter imageWriter = (ImageWriter) writers.next();

        ImageOutputStream imageOutputStream = ImageIO.createImageOutputStream(outputStream);
        imageWriter.setOutput(imageOutputStream);
        imageWriter.write(null, new IIOImage(mSourceImage, null, null), params);

        mCompressedImageSize = outputStream.size();

        try (FileOutputStream fileOutputStream = new FileOutputStream(mOutFileName)) {
            fileOutputStream.write(outputStream.toByteArray());

        }
        mCompressedImage = ImageIO.read(new ByteArrayInputStream(outputStream.toByteArray()));

Meu palpite é que tem algo a ver com os metadados, mas não tive sorte em encontrar uma solução.

Obrigado, R.

ATUALIZAR:Usando um visualizador hexadecimal, determinei que a tabela de quantização (seção DQT - 0xFF, 0xDB) não está sendo gravada no arquivo de saída.Presumo que tenha que forçá-lo a ser escrito de alguma forma.

ATUALIZAÇÃO 2:Então, depois de realmente depurar a execução, o que descobri é que se as tabelas forem definidas no objeto de parâmetros, os metadados não serão gerados nem para a quantização nem para as tabelas de Huffman.Se os metadados estiverem faltando, as tabelas não estão sendo gravadas no arquivo.O problema é que não vejo como personalizar o conteúdo dos metadados.

Answer 1

Pergunta muito interessante e, infelizmente, não trivial ...Aqui está o que encontrei:

Em primeiro lugar, usando JPEGImageWriteParam.setEncodeTables(...) não servirá.De JavaDoc:

Define as tabelas de quantização e Huffman a serem usadas na codificação de fluxos abreviados.

E mais longe Especificação do formato de metadados JPEG e notas de uso:

Esta ordenação implementa a intenção do projeto de que as tabelas sejam incluídas em JPEGImageWriteParams apenas como um meio de especificar tabelas quando nenhuma outra fonte está disponível, e isso pode ocorrer apenas ao gravar em um fluxo abreviado sem tabelas usando tabelas não padrão conhecidas para compactação.

Ou seja, a opção param pode apenas ser usado para escrever "fluxos abreviados" (JPEGs personalizados sem tabelas, assumindo que as tabelas serão fornecidas durante a leitura).Conclusão:A única maneira de especificar tabelas a serem codificadas com JPEG é transmitindo-as nos metadados.

Do mesmo documento mencionado acima, as tabelas nos metadados serão ignoradas e substituídas, a menos que o modo de compactação seja MODE_COPY_FROM_METADATA, então precisamos especificar isso.

Veja o DTD de metadados de imagem para documentação sobre a estrutura de metadados.As partes importantes são dqt e dht nós com subnós e seus "objetos de usuário" (não deve ser confundido com "userData" do DOM normal).Precisamos atualizar esses nós, com as novas tabelas que queremos usar.

Aqui está o código que eu criei:

// Obtain qtables
mQMatrix = ...;

// Read source image
ImageInputStream imageInputStream = ImageIO.createImageInputStream(...);
ImageReader reader = ImageIO.getImageReaders(imageInputStream).next();
reader.setInput(imageInputStream);

mSourceImage = reader.read(0);
IIOMetadata metadata = null;

// We need the imageWriter to create the default JPEG metadata
ImageWriter imageWriter = ImageIO.getImageWritersByFormatName("JPEG").next();

if (mQMatrix != null) {
    dumpMatrices(mQMatrix);

    // Obtain default image metadata data, in native JPEG format
    metadata = imageWriter.getDefaultImageMetadata(ImageTypeSpecifier.createFromRenderedImage(m‌​SourceImage), null);
    IIOMetadataNode nativeMeta = (IIOMetadataNode) metadata.getAsTree("javax_imageio_jpeg_image_1.0");

    // Update dqt to values from mQMatrix
    NodeList dqtables = nativeMeta.getElementsByTagName("dqtable");
    for (int i = 0; i < dqtables.getLength(); i++) {
        IIOMetadataNode dqt = (IIOMetadataNode) dqtables.item(i);
        int dqtId = Integer.parseInt(dqt.getAttribute("qtableId"));
        dqt.setUserObject(mQMatrix[dqtId]);
    }

    // For some reason, we need dht explicitly defined, when using MODE_COPY_FROM_METADATA...
    NodeList dhtables = nativeMeta.getElementsByTagName("dhtable");

    // Just use defaults for dht
    JPEGHuffmanTable[] huffmanDcTables = {JPEGHuffmanTable.StdDCLuminance, JPEGHuffmanTable.StdDCChrominance};
    JPEGHuffmanTable[] huffmanAcTables = {JPEGHuffmanTable.StdACLuminance, JPEGHuffmanTable.StdACChrominance};

    // Update dht
    for (int i = 0; i < dhtables.getLength(); i++) {
        IIOMetadataNode dht = (IIOMetadataNode) dhtables.item(i);
        int dhtClass = Integer.parseInt(dht.getAttribute("class")); // 0: DC, 1: AC
        int dhtId = Integer.parseInt(dht.getAttribute("htableId"));

        dht.setUserObject(dhtClass == 0 ? huffmanDcTables[dhtId] : huffmanAcTables[dhtId]);
    }

    // Merge updated tree back (important!)
    metadata.mergeTree("javax_imageio_jpeg_image_1.0", nativeMeta);
}

ByteArrayOutputStream outputStream = new ByteArrayOutputStream();
ImageOutputStream imageOutputStream = ImageIO.createImageOutputStream(outputStream);
imageWriter.setOutput(imageOutputStream);

// See http://docs.oracle.com/javase/6/docs/api/javax/imageio/metadata/doc-files/jpeg_metadata.html#tables
JPEGImageWriteParam params = new JPEGImageWriteParam(null);
params.setCompressionMode(metadata == null ? MODE_DEFAULT : MODE_COPY_FROM_METADATA); // Unless MODE_COPY_FROM_METADATA, tables will be created!

imageWriter.write(null, new IIOImage(mSourceImage, null, metadata), params);
imageOutputStream.close();

mCompressedImageSize = outputStream.size();

try (FileOutputStream fileOutputStream = new FileOutputStream(mOutFileName)) {
    fileOutputStream.write(outputStream.toByteArray());
}

mCompressedImage = ImageIO.read(new ByteArrayInputStream(outputStream.toByteArray()));