Java实现图片缩放裁剪，图片像素比例变更，批量转换图片像素比

概述

很多时候，我们从不同地方获取到的图片，它的尺寸比例（宽高比）可能都是各种各样的参数，而我们想要切换成我们需要的比例，比如：9:16 / 16/9这种尺寸，这时候发现用工具很麻烦，且需要一个个的处理，所以用程序写一个能够实现批量处理。
效果：*将图片根据传入的宽高，进行缩放，然后从中心开始裁剪，生成满足你需要的图片尺寸

上代码实现

package com.xgf.file;

import com.xgf.common.LogUtil;
import com.xgf.constant.StringConstantUtil;
import com.xgf.constant.enumclass.FileTypeEnum;
import com.xgf.system.SystemUtil;

import javax.imageio.ImageIO;
import java.awt.*;
import java.awt.image.BufferedImage;
import java.io.File;
import java.io.IOException;
import java.util.Arrays;
import java.util.HashMap;
import java.util.Map;

/**
 * @author strive_day
 * @create 2023-04-08 1:00
 * @description 图片文件工具类
 */
public class ImageFileUtil {


    public static void main(String[] args) {
    	// 处理目录下的所有jpg格式文件，裁剪图片尺寸变为3840:2160
        String sourceImgDir = "F:\\wqq";
        String targetImgDir = "F:\\wqq\\11";
        Arrays.stream(new File(sourceImgDir).listFiles()).filter(p -> p.getName().endsWith(".jpg"))
                .forEach(p -> {
                    try {
                        imgDpiModify(p, new File(StringConstantUtil.defaultEndWith(targetImgDir, SystemUtil.getFileSeparator()) + p.getName()), 3840, 2160, Boolean.TRUE);
                    } catch (Exception e) {
                        e.printStackTrace();
                    }
                });
    }


    public static void imgDpiModify(String sourceImgPath, String targetImgPath, Integer targetWidth, Integer targetHeight, Boolean dealOptimizeFlag) throws IOException {
        imgDpiModify(new File(sourceImgPath), new File(targetImgPath), targetWidth, targetHeight, dealOptimizeFlag);
    }

    /**
     * 图片按照中心点进行缩放和裁剪，达到需要的图片宽高像素比
     *
     * @param sourceImgFile 原图片文件
     * @param targetImgFile 目标图片文件
     * @param targetWidth 目标图片像素宽度
     * @param targetHeight 目标图片像素高度
     * @return true: 成功，false: 失败
     * @param dealOptimizeFlag 处理优化标识，true：处理优化，如果原图片宽高宽高比大，则自动替换宽和高的值
     *                         eg: 图片宽度: 1000，高度: 800，传入参数: targetWidth: 3840, targetHeight: 2160，那么会优化成：targetWidth: 2160, targetHeight: 3840，保证最佳展示
     * @throws IOException IO异常
     */
    public static boolean imgDpiModify(File sourceImgFile, File targetImgFile, Integer targetWidth, Integer targetHeight, Boolean dealOptimizeFlag) throws IOException {

        BufferedImage sourceBufImg = ImageIO.read(sourceImgFile);
        int originalWidth = sourceBufImg.getWidth();
        int originalHeight = sourceBufImg.getHeight();

        // 优化宽高比
        if (Boolean.TRUE.equals(dealOptimizeFlag)) {
            // 原图片宽度比高度大，那么应该满足: targetWidth >= targetHeight，如果不满足，则替换，反之，原图片宽度比高度小，那么应该满足: targetWidth <= targetHeight，否则替换
            if ((originalWidth > originalHeight && targetWidth < targetHeight)
                    || (originalWidth < originalHeight && targetWidth > targetHeight)) {
                Integer temp = targetWidth;
                targetWidth = targetHeight;
                targetHeight = temp;
            }
        }


        // 计算图片需要的缩放比例（宽高和原宽高做对比，取大值）【就是满足目标宽度和高度，需要对图片进行的缩放比】
        double imgScaleValue = Math.max((double) targetWidth / originalWidth, (double) targetHeight / originalHeight);
        // 缩放后的图片宽度
        int scaledImgWidth = (int) Math.round(originalWidth * imgScaleValue);
        // 缩放后的图片高度
        int scaledImgHeight = (int) Math.round(originalHeight * imgScaleValue);

        // 取中间区域的左上角坐标x，y开始截图下标【缩放后变更为要求的图片比例尺寸，进行截取的开始坐标】
        int xStartIndex = (scaledImgWidth - targetWidth) / 2;
        int yStartIndex = (scaledImgHeight - targetHeight) / 2;

        // 对图像进行缩放，获取缩放后的图片BufferedImage
        BufferedImage scaleBufImg = ImageScaleUtil.scale(sourceBufImg, scaledImgWidth, scaledImgHeight);

        // 对缩放后的图片，从中间区域开始截取（用于获取原始图像中指定区域的子图像），达到希望得到的目标图片的宽高比例
        // 参数分别是：截取图像左上角的 x 坐标、y 坐标， 截取图像的宽度、高度
        BufferedImage croppedTargetBufImg = scaleBufImg.getSubimage(xStartIndex, yStartIndex, targetWidth, targetHeight);

        // 将截取好的目标图像写入到目标文件中，参数1 (RenderedImage): 要写入文件或输出流的图像数据。
        // 参数2 (formatName): 指定要写入的图像格式的名称，如 jpg、png、bmp、gif，（这里默认使用JPG），告知 ImageIO 使用哪个图像编解码器来处理图像数据
        // 参数3 (output): 要写入的文件或输出流。可以是一个 File 对象或 OutputStream 对象
        boolean writeFlag = ImageIO.write(croppedTargetBufImg, FileTypeEnum.JPG.getCode(), targetImgFile);

        LogUtil.info("====== sourcePath = {}, targetPath = {}, result success = {}", sourceImgFile.getPath(), targetImgFile.getPath(), writeFlag);

        return writeFlag;
    }

    /**
     * 图片缩放工具类
     */
    public static class ImageScaleUtil {

        /**
         * 定义默认的最优插值算法映射表（根据图像类型自动选择最优插值算法，以获得最佳效果）
         *
         * 主要是三种插值算法：
         * 1. RenderingHints.VALUE_INTERPOLATION_NEAREST_NEIGHBOR（最近邻插值算法），特点: 像素值直接采用原来最近的像素值，优势和场景: 速度快，适用于图像放大倍数不超过2倍的情况
         * 2. RenderingHints.VALUE_INTERPOLATION_BILINEAR（双线性插值算法），特点：根据周围4个像素计算新像素值， 优势和场景：速度快，适用于图像放大倍数不超过2倍的情况
         * 3. RenderingHints.VALUE_INTERPOLATION_BICUBIC（双三次插值算法）， 特点：根据周围16个像素计算新像素值，图像质量高，适用于图像放大倍数较大的情况
         */
        private static final Map<Integer, Object> DEFAULT_INTERPOLATION_MAP = new HashMap<>();

        static {
            // 将 BufferedImage.TYPE_BYTE_GRAY（表示一个 8 位灰度图像，每个像素值存储在 8 位无符号字节中） 类型的图像对应的最优插值算法设置为 NEAREST_NEIGHBOR（最近邻插值）
            DEFAULT_INTERPOLATION_MAP.put(BufferedImage.TYPE_BYTE_GRAY, RenderingHints.VALUE_INTERPOLATION_NEAREST_NEIGHBOR);
            // 将 BufferedImage.TYPE_USHORT_GRAY（表示一个 16 位灰度图像，每个像素值存储在 16 位无符号 short 类型中） 类型的图像对应的最优插值算法设置为 NEAREST_NEIGHBOR（最近邻插值）
            DEFAULT_INTERPOLATION_MAP.put(BufferedImage.TYPE_USHORT_GRAY, RenderingHints.VALUE_INTERPOLATION_NEAREST_NEIGHBOR);
            // 将 BufferedImage.TYPE_3BYTE_BGR（表示一个 8 位 BGR 颜色分量的图像，颜色存储在 24 位字节数组中） 类型的图像对应的最优插值算法设置为 BILINEAR（双线性插值）
            DEFAULT_INTERPOLATION_MAP.put(BufferedImage.TYPE_3BYTE_BGR, RenderingHints.VALUE_INTERPOLATION_BILINEAR);
            // 将 BufferedImage.TYPE_4BYTE_ABGR（表示一个 8 位 ABGR 颜色分量的图像，颜色存储在 32 位字节数组中） 类型的图像对应的最优插值算法设置为 BILINEAR（双线性插值）
            DEFAULT_INTERPOLATION_MAP.put(BufferedImage.TYPE_4BYTE_ABGR, RenderingHints.VALUE_INTERPOLATION_BILINEAR);
            // 将 BufferedImage.TYPE_INT_ARGB（表示一个 8 位 RGBA 颜色分量的图像，颜色存储在 32 位整数中） 类型的图像对应的最优插值算法设置为 BICUBIC（双三次插值）
            DEFAULT_INTERPOLATION_MAP.put(BufferedImage.TYPE_INT_ARGB, RenderingHints.VALUE_INTERPOLATION_BICUBIC);
            // 将 BufferedImage.TYPE_INT_RGB（表示一个 8 位 RGB 颜色分量的图像，颜色存储在 32 位整数中） 类型的图像对应的最优插值算法设置为 BICUBIC（双三次插值）
            DEFAULT_INTERPOLATION_MAP.put(BufferedImage.TYPE_INT_RGB, RenderingHints.VALUE_INTERPOLATION_BICUBIC);
            // 将 BufferedImage.TYPE_CUSTOM（表示一个自定义类型的图像，其颜色模型由开发人员指定） 类型的图像对应的最优插值算法设置为 BICUBIC（双三次插值）
            DEFAULT_INTERPOLATION_MAP.put(BufferedImage.TYPE_CUSTOM, RenderingHints.VALUE_INTERPOLATION_BICUBIC);
        }

        /**
         * 对图像进行最优缩放，返回缩放后的图片
         *
         * @param sourceImg 原始图像 BufferedImage
         * @param width 缩放后的宽度
         * @param height 缩放后的高度
         * @return 缩放后的图像 BufferedImage
         */
        public static BufferedImage scale(BufferedImage sourceImg, int width, int height) {
            // 根据图像类型选择最优插值算法，默认为 RenderingHints.VALUE_INTERPOLATION_BICUBICC（双三次插值）
            RenderingHints renderingHints = new RenderingHints(RenderingHints.KEY_INTERPOLATION,
                    DEFAULT_INTERPOLATION_MAP.getOrDefault(sourceImg.getType(), RenderingHints.VALUE_INTERPOLATION_BICUBIC));

            // 创建 BufferedImage，对图片宽高进行缩放，并使用原始图像相同的颜色模型，参数分别为：图像宽度、图像高度、图像的颜色模型类型（这里使用原图像类型）
            BufferedImage scaledImage = new BufferedImage(width, height, sourceImg.getType());

            // 创建缩放图像上进行绘制操作的 Graphics2D 对象（图形上下文）
            Graphics2D graphics2D = scaledImage.createGraphics();
            try {
                // 设置 最优插值算法
                graphics2D.setRenderingHints(renderingHints);
                // 缩放裁剪图片，将指定的图像绘制在Graphics2D对象的当前坐标系中，在目标矩形区域内进行缩放和裁剪。
                // 就是：如果目标矩形区域和源图像的宽高比不同，则源图像将按照目标区域的宽高比例进行缩放。如果目标矩形区域超出了源图像的边界，则会进行裁剪
                // observer为null，表示使用默认的图像观察者（java.awt.image.ImageObserver）
                graphics2D.drawImage(sourceImg, 0, 0, width, height, null);
            } finally {
                // 释放 Graphics2D 资源
                graphics2D.dispose();
            }

            // 返回缩放完成后的图片内容
            return scaledImage;
        }
    }

}

主要使用方法讲解

1. Graphics2D 类的 drawImage 方法

public abstract boolean drawImage(Image img, int x, int y,
                                   int width, int height,
                                   ImageObserver observer);

方法含义:
对图像进行缩放和裁剪：将指定的图像绘制在 Graphics2D 对象的当前坐标系中，在目标矩形区域内进行缩放和裁剪
eg: 如果目标矩形区域和源图像的宽高比不同，则源图像将按照目标区域的宽高比例进行缩放。如果目标矩形区域超出了源图像的边界，则会进行裁剪

参数：

• img：要绘制的图像对象
• x：目标矩形区域左上角的 x 坐标
• y：目标矩形区域左上角的 y 坐标
• width：目标矩形区域的宽度
• height：目标矩形区域的高度
• observer：是一个ImageObserver接口，用于接收有关加载和绘制图像的通知。可以自定义实现ImageObserver接口，该对象将被通知图像的加载和绘制进度。如果为null，表示使用默认的图像观察者（java.awt.image.ImageObserver默认实现）

2. BufferedImage 类的 getSubimage 方法

public BufferedImage getSubimage (int x, int y, int w, int h) {
     return new BufferedImage (colorModel,
                               raster.createWritableChild(x, y, w, h,
                                                          0, 0, null),
                               colorModel.isAlphaPremultiplied(),
                               properties);
 }

方法含义:
java.awt.image.BufferedImage.BufferedImage 是一个带有可访问或可修改图像数据缓冲区的图像。getSubimage()方法，用于获取原始图像中指定区域的子图像

参数:

• xStartIndex：子图像左上角的 x 坐标
• yStartIndex：子图像左上角的 y 坐标
• targetWidth：子图像的宽度
• targetHeight：子图像的高度

【注意】使用 getSubimage() 方法时，要确保指定的子图像区域不超出原始图像的边界。否则，将抛出 RasterFormatException 异常。

3. ImageIO 类的 write 方法

public static boolean write(RenderedImage im,
                             String formatName,
                             File output) throws IOException {}

方法含义:
javax.imageio.ImageIO 类提供了一组静态方法，用于读取、写入和处理图像，write()方法用于将 BufferedImage 对象写入到目标文件中

参数:

• RenderedImage：要写入目标文件的 BufferedImage 对象

• formatName：目标文件格式，如jpg（jpeg）、png、bmp、gif

• output：目标文件路径信息

  【注意】使用 ImageIO.write() 方法时，必须确保指定的 BufferedImage 对象已经完全加载到内存，并且目标文件路径已经存在并且可以写入。如果图像过大或目标文件路径无法写入，则可能导致方法抛出 异常。

formatName取值，常用图片格式和使用场景：如果希望在保证图像质量的前提下，尽可能地减小图像文件大小，可以考虑使用

• jpg：jpg/jpeg 格式可通过调整压缩比例来控制图像文件大小和质量，但是在高压缩比例下会出现失真问题
• png：PNG格式支持透明度通道，并且压缩后文件大小相对较小，但是读写速度可能较慢，适用于 需要支持透明背景或者需要保存非常小的图像文件的场景
• bmp：BMP格式对图像数据没有压缩，因此可以保留最高的图像质量，但是文件大小相对较大。如果要保存位图图像，则可以考虑使用BMP格式。
• gif：GIF格式支持多帧动画和透明背景，并且文件大小相对较小，但是只支持256种颜色，不适用于复杂的图像。如果要保存动画或者简单的图形元素，则可以考虑使用GIF格式。

图片缩放插值算法选择

常用插值算法及其优缺点