选择最佳图像处理工具OpenCV、JAI、ImageJ、Thumbnailator和Graphics2D

1、前言

    SVD(stable video diffusion)开放了图生视频的API，但是限制图片分辨率必须为下面三种1024x576、576x1024、768x768。项目基于Fooocus生成的图片分辨率不满足，然后基于ImageIO+Graphics2D处理了一下，修改图片分辨率，然后再去生成视频。功能调通了，但是发现图片清晰度严重下降。效果如下所示。
    看了下Windows自带画图工具修改分辨率大小功能，修改后的图片清晰度基本上能和原图一致。这个Graphics2D质量差的多。
    然后分析了五种常用的Java图像处理工具：Graphics2D、ImageJ、JAI、OpenCV和Thumbnailator。通过了解它们的基础知识和Java对接实现，对比下来，在修改分辨率后，图片清晰度最高的是OpenCV。图片处理质量依次为OpenCV>JAI>ImageJ>thumbnailator>Graphics2D

• Fooocus生成图片1536 x 2560

• Graphics2D修改分辨率后的图片576 x 1024

2、 图像处理工具效果对比

    此处对一张图片，分别使用五种工具处理，进行结果比对。
    原图如下：1280 x 768分辨率，要求处理为一张1024 x 576的图片。输出图片质量要求尽可能的高。

2.1 Graphics2D实现

2.1.1 说明
    Graphics2D是Java中的2D图形API，用于绘制和操作图形。
    使用Graphics2D可以轻松地修改图像的分辨率，使用的是插值算法重新绘制图片，但是图片失真严重。
    如果图片是webp格式，需要引入下面依赖以兼容webp格式。
2.1.2 依赖

        <dependency><groupId>com.twelvemonkeys.imageio</groupId><artifactId>imageio-webp</artifactId><version>3.10.1</version></dependency>

2.1.3 实现

2.1.4 效果
    基本上能满足压缩图片的需求，但色彩严重不饱和、画质较低，清晰度远远达不到原图。
    Graphics2D绘图支持三种算法，但是效果大差不差。

2.2 Thumbnailator实现

2.2.1 说明
    Thumbnailator是一个用于创建和处理缩略图的Java库。它提供了简单易用的 API，使开发人员能够快速地生成缩略图，并对其进行各种操作，如缩放、旋转、裁剪、水印等。

• 图像缩放，可以根据指定的尺寸生成缩略图
• 图像裁剪，可以根据指定的区域裁剪原始图像。
• 图像旋转、反转、水印、边框等功能

2.2.2 依赖

        <dependency><groupId>net.coobird</groupId><artifactId>thumbnailator</artifactId><version>0.4.9</version></dependency>

2.2.3 实现

2.2.4 效果
    能满足压缩图片的需求，色彩同样严重不饱和、可以清晰的看到像素颗粒度很大。
    和Graphics2D对比，画质效果提升不明显。

2.3 ImageJ实现

2.3.1 说明
    ImageJ是一个开源的图像处理和分析软件，它提供了丰富的图像处理和分析工具，适用于科学研究、医学影像、工程图像处理等领域。

• ImageJ 提供了丰富的图像处理工具，包括图像滤波、增强、分割、配准、变换等功能
• ImageJ 提供了多种图像分析工具，包括图像测量、轮廓分析、颜色分析、纹理分析等功能

2.3.2 依赖

        <dependency><groupId>net.imagej</groupId><artifactId>ij</artifactId><version>1.54i</version></dependency>

2.3.3 实现

2.3.4 效果
    满足压缩图片的需求，色彩饱和，光线强弱对比明显，衣服质感，表情还原基本不错。
    观察脸部，手部、小兔子耳朵可以明显看到，存在锯齿轮廓，画质相对不错，但质量依然不高。

2.4 JAI（Java Advanced Imaging）实现

2.4.1 说明
    Java 高级图像处理工具包（JAI）是用于在 Java 环境中处理图像和图形数据的库。

• JAI 提供了丰富的图像处理和图形操作功能，包括图像过滤、变换、合成、校正、分析等。

2.4.2 依赖

        <dependency><groupId>javax.media</groupId><artifactId>jai-core</artifactId><version>1.1.3</version></dependency><dependency><groupId>com.sun</groupId><artifactId>jai_codec</artifactId><version>1.1.3</version></dependency>

2.4.3 实现

2.4.4 效果
    整体看起来，没有大问题。面部表情细腻，头发、瓶子、手部、后面的光线等能达到较高的清晰度。

2.5 OpenCV实现

2.5.1 说明
    OpenCV(Open Source Computer Vision Library)是一个开源的跨平台计算机视觉库，它提供了丰富的图像处理和计算机视觉算法，可用于开发各种视觉任务的应用程序。

• 提供了易于使用的 C++、Python 和 Java 接口简单易用
• 底层实现采用了高效的 C/C++ 编写，拥有较高的性能
• 功能库非常丰富，提供了超过 2500 个优化过的图像处理和计算机视觉算法，涵盖了各种任务，包括图像处理、特征检测、物体识别、人脸识别、目标跟踪、摄像头校正等
  2.5.2 依赖

        <dependency><groupId>org.openpnp</groupId><artifactId>opencv</artifactId><version>4.9.0-0</version></dependency>

2.5.3 实现

• java.lang.UnsatisfiedLinkError: no opencv_java490 in java.library.path问题处理

    在Windows下开发，需要下载安装OpenCV，下载地址：https://opencv.org/releases/
    以OpenCV – 4.9.0版本为例，在windows x64系统下找到安装路径下的动态链接库文件{home}\opencv\build\java\x64\opencv_java490.dll，移动至java.library.path下，此处移动至JDK的bin路径下即可。
    在linux下库文件是{home}/opencv-4.9.0/build/lib/libopencv java490.so文件

// 查看Java库文件路径
System.getProperty("java.library.path")

2.5.4 效果

    对比JAI，效果好像没有大的提升，我们放大3倍来看。左侧为JAI，右侧为OpenCV。
    OpenCV画质更高，没有明显的模糊区域。JAI存在一定的糊状效果。

3、图像处理工具结果

    仅针对图片分辨率调整处理结果来说，从画质清晰度、色彩、面部表情、阳光、手部细节等角度看，整体效果OpenCV>JAI>ImageJ>Thumbnailator>Graphics2D
    对于OpenCV有更多功能，也很强大，此处仅针对绘图进行比对，更多功能等待后续探索。

参考文章：代码片-OpenCV、JAI、ImageJ、Thumbnailator和Graphics2D
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