我可以使用 libjpeg 读取带有 Alpha 通道的 JPEG 吗？

Question

关于带有 Alpha 通道的 JPEG 是否有效似乎存在一些争论。我一直认为正确的答案是 JPEG 中的答案FAQ，本质上是“否”。 （Stack Overflow 上的另一个问题重申了这一点。）

但是， Sun 的 ImageIO 库中的 Java JPEGImageWriter 可以轻松地写入和读取带有 alpha 通道的灰度和 RGB 图像，尽管到目前为止我尝试过的 Linux 上几乎没有任何应用程序可以正确加载此类 JPEG。过去这已被报告为错误，但 Sun 的回应是 这些是有效文件：

这不是图像 I/O 错误，而是其他应用程序的缺陷 提交者提到。 IIO JPEGImageWriter 能够使用以下方式写入图像 包含 alpha 通道的颜色模型（在 IJG 原生中引用） 源代码中称为“NIFTY”颜色空间，例如 RGBA、YCbCrA 等），但许多应用程序并不知道这些颜色空间。所以即使这些图像 由 IIO JPEG writer 编写的图像符合 JPEG 规范（ 对各种色彩空间的可能性视而不见），某些应用程序可能不会 识别包含 Alpha 通道的颜色空间，并可能会抛出 错误或渲染损坏的图像，如提交者所述。

希望与其他 alpha 版本保持兼容的开发人员 应用程序应该编写不包含 Alpha 通道的图像（例如 类型_INT_RGB）。想要写入/读取图像功能的开发人员 包含 JPEG 格式的 Alpha 通道可以使用图像 I/O 来实现 API，但需要注意的是，许多本机应用程序并不完全 兼容YCbCrA和RGBA格式。

有关详细信息，请参阅图像 I/O JPEG 元数据格式规范和使用说明： http:// java.sun.com/j2se/1.4.1/docs/api/javax/imageio/metadata/doc-files/jpeg_metadata.html

以“不是错误”结束。 xxxxx@xxxxx 2003-03-24

我正在使用一个创建此类文件的 Java 应用程序，并且想要编写一些 C 代码来尽可能快地加载这些文件。 （本质上，问题在于 Java ImageIO 库解压缩这些文件的速度非常慢，我们希望通过 JNI 用本机代码替换加载器，以改善这一点 - 目前这是一个性能瓶颈。）

这里有一些示例文件- 向任何coulrophobic的人道歉：

• http://mythic-beasts.com/~mark/example-jpegs/

在这里您可以看到尝试查看我相信使用 libjpeg 的各种 Linux 软件的灰度+alpha 和 RGB+alpha 图像：

带有各种程序的 alpha 通道视图的灰度图像 http://mythic-beasts.com/~mark/all-alpha-bridges.png

_{（来源：在 mythic-beasts.com 标记 )}

所以看起来颜色空间在每种情况下都被误解了。 jpeglib.h 中唯一允许的值是：

/* Known color spaces. */

typedef enum {
        JCS_UNKNOWN,            /* error/unspecified */
        JCS_GRAYSCALE,          /* monochrome */
        JCS_RGB,                /* red/green/blue */
        JCS_YCbCr,              /* Y/Cb/Cr (also known as YUV) */
        JCS_CMYK,               /* C/M/Y/K */
        JCS_YCCK                /* Y/Cb/Cr/K */
} J_COLOR_SPACE;

...这看起来不太有希望。

如果我使用 libjpeg 中稍加修改的 example.c 版本加载这些图像，则 cinfo.jpeg_color_space 和 cinfo 的值。读取标题后每个图像的 out_color_space 如下：

gray-normal.jpg: jpeg_color_space is JCS_GRAYSCALE, out_color_space is JCS_GRAYSCALE
gray-alpha.jpg: jpeg_color_space is JCS_CMYK, out_color_space is JCS_CMYK

rgb-normal.jpg: jpeg_color_space is JCS_YCbCr, out_color_space is JCS_RGB
rgb-alpha.jpg: jpeg_color_space is JCS_CMYK, out_color_space is JCS_CMYK

那么，我的问题是：

• 可以使用 libjpeg 正确读取这些文件吗？
• 如果没有，是否有我可以使用的替代 C 库来处理它们？

显然，对于更普遍的问题，至少还有两个其他解决方案：

1. 更改软件以输出正常的 JPEG + 代表 alpha 通道的 PNG 文件
2. 以某种方式提高 Sun 的 ImageIO 的性能

...但第一个会涉及大量代码更改，目前还不清楚如何处理后者。无论如何，我认为如何使用 libjpeg 加载此类文件的问题可能是更普遍的兴趣之一。

任何建议将不胜感激。

Answer 1

即使您将图像存储为 4 通道 jpeg 图像，我也没有知道如何在 jpeg 文件中指定颜色格式的标准化方法。

JFIF 标准假定 YCbCr。

Answer 2

您已经尝试过 libjpeg-turbo 吗？它应该能够解码 RGBA，并且已经有一个 Java 包装器。

Answer 3

我尝试在具有 alpha 通道且已使用 java 的 ImageIO 保存为 jpeg 的彩色图像上运行 libjpeg-turbo。

这就是我为 Linux 64 位编译 libjpeg-turbo 的方式：

$ autoreconf -fiv
$ mkdir build
$ cd build
$ sh ../configure --with-java CPPFLAGS="-I$JAVA_HOME/include -I$JAVA_HOME/include/linux"
$ make
$ cd ..
$ mkdir my-install
$ cd build
$ make install prefix=$PWD/../my-install libdir=$PWD/../my-install/lib64

这就是我使用正确的库路径和类路径运行 Fiji 的方式，以包含 libjpeg-turbo：

$ cd Programming/fiji
$ export LD_LIBRARY_PATH=$LD_LIBRARY_PATH:$PWD/../java/libjpeg-turbo/libjpeg-turbo/my-install/lib64
$ ./fiji -cp $PWD/../java/libjpeg-turbo/libjpeg-turbo/my-install/classes/turbojpeg.jar

这是一个用于读取此类 jpeg+alpha 文件的小 jython 脚本：

######
path = "/home/albert/Desktop/t2/trakem2.1263462814399.1347985440.1111111/trakem2.mipmaps/0/17.07may04b_GridID02043_Insertion001_00013gr_00005sq_00014ex.tif.jpg"

from org.libjpegturbo.turbojpeg import TJDecompressor, TJ
from java.io import File, FileInputStream
from java.awt.image import BufferedImage
from jarray import zeros

f = File(path)
fis = FileInputStream(f)
b = zeros(fis.available(), 'b')
print len(b)
fis.read(b)
fis.close()

d = TJDecompressor(b)
print d.getWidth(), d.getHeight()
bi = d.decompress(d.getWidth(), d.getHeight(), BufferedImage.TYPE_INT_ARGB, 0)

ImagePlus("that", ColorProcessor(bi)).show()
####

问题：无论我使用 TJ 类中的哪个标志（上面调用解压缩时的“0”）（请参阅 http://libjpeg-turbo.svn.sourceforge.net/viewvc/libjpeg-turbo/trunk/java/doc/org/ libjpegturbo/turbojpeg/TJ.html)，我无法加载 jpeg。

这是错误消息：

Started turbojpeg.py at Thu Jun 02 12:36:58 EDT 2011
Traceback (most recent call last):
  File "", line 15, in 
    at org.libjpegturbo.turbojpeg.TJDecompressor.decompressHeader(Native Method)
    at org.libjpegturbo.turbojpeg.TJDecompressor.setJPEGImage(TJDecompressor.java:89)
    at org.libjpegturbo.turbojpeg.TJDecompressor.(TJDecompressor.java:58)
    at sun.reflect.GeneratedConstructorAccessor10.newInstance(Unknown Source)
    at sun.reflect.DelegatingConstructorAccessorImpl.newInstance(DelegatingConstructorAccessorImpl.java:27)
    at java.lang.reflect.Constructor.newInstance(Constructor.java:513)
    at org.python.core.PyReflectedConstructor.constructProxy(PyReflectedConstructor.java:210)

java.lang.Exception: java.lang.Exception: tjDecompressHeader2(): Could not determine subsampling type for JPEG image 

所以看来 libjpeg-turbo 无法读取由 ImageIO 保存的带有 alpha 的 jpeg，或者在调用“解压缩”时有一个非常不明显的设置，我无法理解。