java - 如何缩放PNG图像直到达到目标文件大小

Question

正如标题所说，我正在尝试调整 PNG 图像的大小以达到目标文件大小(以兆字节为单位)。
我在 SO 和网络上搜索了很多，找到了很多代码，但所有代码都没有考虑最终文件的大小。
我已经安排了一些代码，但试图优化性能。

例子:

源图像尺寸 = 30 MB

目标文件输出大小 = 5 MB

当前流量:

1 - 将 PNG 图像加载为 BufferedImage

2 - 递归使用 Scalr.resize(...)为了调整图像大小

2.1 - 对于每一步使用 ImageIO.write将压缩的 PNG 存储在临时文件中

2.2 - 使用 File.length 检查尺寸, 如果磁盘大小 > 5 MB 返回到步骤 2

3 - 使用 ImageIO.write(...) 保存图像

这个方法行得通，微调一些参数(比如比例因子)我就可以完成任务了。
我试图了解是否可以通过计算/猜测最终文件大小而不将图像存储在临时文件中来改进所有内容。
有一个byte[] obj 存储到 BufferedImage我可以使用的 obj BufferedImage.getData().getDataBuffer()表示图像的内容，但显然由于 PNG 压缩算法，该数组的大小比文件的最终大小大 2 倍或 3 倍。
我尝试了一些公式来计算值，例如:w * h * bitDepth * 8 / 1024 / 1024但我确信我丢失了很多数据并且帐户没有加起来!

目前我主要使用以下代码:

static void resize(BufferedImage image, String outPath, int scalingFactor) throws Exception {
    image = Scalr.resize(image, image.getWidth() - scalingFactor);

    // image.getData().getDataBuffer() - the byteArray containing image

    File tempFile = File.createTempFile("" + System.currentTimeMillis(), ".png");
    ImageIO.write(image, "png", tempFile);

    System.out.println("Calculated size in bytes is: " + tempFile.length() + " - factor: " + scalingFactor);

    // MAX_SIZE defined in bytes
    if (tempFile.length() > MAX_SIZE) {
        // recursion starts here
        resize(image, outPath, chooseFactor(tempFile, 4));
    } else {
        // break the recursive cycle
        ImageIO.write(image, "png", new File(outPath));
    }
}

static int chooseFactor(File image, int scale) {
    // MEGABYTE is 1024*1024
    double mbSize = (double) image.length() / MEGABYTE;
    return (int) ((mbSize / scale) * 100);
}

有一种方法可以计算/猜测从 BufferedImage 开始的最终文件大小目的？
请告诉我我是否已说明清楚，或者我是否可以提供更多信息。
如果您认为问题的解释性不够，还可以为问题推荐一个更合适的标题。
谢谢。

Answer 1

任何沿图像宽度/高度的单调函数都可用于执行二分搜索。

This approach will work well for many changes that may be needed (changing from PNG to JPG, adding compression, changing optimization targets) versus an ad-hoc solution such as directly predicting the size of a PNG (which, for example, could simply change depending on what library is installed on your production servers or on the client that your application uses).

预计存储的字节是单调的(无论如何，我的实现在没有单调函数的情况下是安全的 [但不是最佳的])。
此函数执行二分查找 到下域 (例如不放大图像)使用任何函数:

static BufferedImage downScaleSearch(BufferedImage source, Function<BufferedImage, Boolean> downScale) {

    int initialSize = Math.max(source.getWidth(), source.getHeight());

    int a = 1;
    int b = initialSize;

    BufferedImage image = source;
    while(true) {
        int c = (a + b) / 2 - 1;

        // fix point
        if(c <= a)
            return image;

        BufferedImage scaled = Scalr.resize(source, c);
        if(downScale.apply(scaled)) {
            b = c;
        } else {
            // the last candidate will be the not greater than limit
            image = scaled;
            a = c;
        }
    }
}

如果我们对 final 感兴趣 PNG 文件大小，搜索功能将为 PNG 尺寸:

static final Path output = Paths.get("/tmp/downscaled.png");

static long persistAndReturnSize(BufferedImage image) {
    if(ImageIO.write(image, "png", output.toFile()))
        return Files.size(output);
    throw new RuntimeException("Cannot write PNG file!");
}

(您可以坚持使用内存而不是文件系统)。
现在，我们可以生成大小不超过任何固定值的图像

public static void main(String... args) throws IOException {

    BufferedImage image = ImageIO.read(Paths.get("/home/josejuan/tmp/test.png").toFile());

    for(long sz: asList(10_000, 30_000, 80_000, 150_000)) {
        final long MAX_SIZE = sz;
        BufferedImage bestFit = downScaleSearch(image, i -> persistAndReturnSize(i) >= MAX_SIZE);
        ImageIO.write(bestFit, "png", output.toFile());
        System.out.println("Size: " + sz + " >= " + Files.size(output));
    }

}

带输出

Size: 10000 >= 9794
Size: 30000 >= 29518
Size: 80000 >= 79050
Size: 150000 >= 143277

注意:如果你不使用压缩或者你承认一个近似值，你可能可以替换 persistAndReturnSize函数由 estimator没有坚持形象。
注意:我们的搜索空间是 size = 1, 2, ...但是你可以使用更多的参数来执行类似的搜索，比如压缩级别、像素颜色空间等(尽管，你的域可能不是单调的，你应该使用 https://en.wikipedia.org/wiki/Gradient_descent 或类似的)。