Пользовательские таблицы квантования для сжатия JPEG в Java

Question

Как следует из названия, я пытаюсь использовать пользовательские таблицы квантования для сжатия изображения в формате JPEG.Моя проблема в том, что результирующий файл не может быть открыт, и ошибка заключается в следующем:

Quantization table 0x00 was not defined

Вот как выглядит мой код:

        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()));

Я предполагаю, что это как-то связано с метаданными, но мне не повезло найти решение.

Спасибо, Р.

ОБНОВЛЕНИЕ:Используя шестнадцатеричный просмотрщик, я определил, что таблица квантования (раздел DQT - 0xFF, 0xDB) не записывается в выходной файл.Я предполагаю, что мне нужно каким-то образом заставить его быть написанным.

ОБНОВЛЕНИЕ 2:Итак, после фактического выполнения отладки я обнаружил, что если таблицы заданы в объекте parameters, то метаданные не генерируются ни для квантования, ни для таблиц Хаффмана.Если метаданные отсутствуют, значит, таблицы не записываются в файл.Дело в том, что я не вижу способа настроить содержимое метаданных.

Answer 1

Очень интересный вопрос, и, к сожалению, нетривиальный...Вот что я нашел:

Прежде всего, используя JPEGImageWriteParam.setEncodeTables(...) так не пойдет.Из JavaDoc:

Устанавливает таблицы квантования и Хаффмана для использования при кодировании сокращенных потоков.

И дальше от Спецификация формата метаданных JPEG и примечания по использованию:

Этот порядок реализует дизайнерское намерение, согласно которому таблицы должны быть включены в JPEGImageWriteParams только как средство указания таблиц, когда другой источник недоступен, и это может произойти только при записи в сокращенный поток без таблиц с использованием известных нестандартных таблиц для сжатия.

Т.е. параметр param может только может использоваться для записи "сокращенных потоков" (обычные JPEG-файлы без таблиц, при условии, что таблицы будут предоставлены при обратном чтении).Вывод:Единственный способ, которым мы можем указать таблицы, которые будут закодированы с помощью JPEG, - это передать их в метаданных.

Из того же документа, упомянутого выше, таблицы в метаданных будут проигнорированы и заменены, если не выбран режим сжатия MODE_COPY_FROM_METADATA, поэтому нам нужно уточнить это.

Увидеть Метаданные изображения DTD для получения документации по структуре метаданных.Важными частями являются dqt и dht узлы с подузлами и их "Пользовательские объекты" (не путать с обычными DOM-"пользовательскими данными").Нам нужно обновить эти узлы новыми таблицами, которые мы хотим использовать.

Вот код, который я придумал:

// 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()));