java - BufferedImage 报告不正确的颜色模型类型

Question

我正在使用一些第三方软件将图像转换为 PDF，我注意到一些文件大小过大。经过一番挖掘，我确认图像的颜色模型没有被保留。黑白(1 位)图像正在转换为 RGB 颜色模型。

挖掘图书馆显示了一些颜色模型检测:

switch (awtColorSpace.getType()) {
    case ColorSpace.TYPE_RGB:
        return PDDeviceRGB.INSTANCE;
    case ColorSpace.TYPE_GRAY:
        return PDDeviceGray.INSTANCE;
    case ColorSpace.TYPE_CMYK:
        return PDDeviceCMYK.INSTANCE;
    default:
        throw new UnsupportedOperationException("color space not implemented: "
                + awtColorSpace.getType());
}

这些图像总是以 RGB 格式返回。我决定编写一些测试，它们似乎证实了这一点:

package com.acme;

import org.junit.Test;

import javax.imageio.ImageIO;
import java.awt.color.ColorSpace;
import java.awt.image.BufferedImage;
import java.io.IOException;
import java.io.InputStream;

import static org.junit.Assert.*;

public class ImageColorDetectionTest {

    @Test
    public void colorImage() throws Exception {
        // Colorspace: sRGB, Depth: 8-bit, Channel depth: Red: 8-bit Green: 8-bit Blue: 8-bit
        BufferedImage image = readImage("/color.png");
        assertEquals(ColorSpace.TYPE_RGB, image.getColorModel().getColorSpace().getType());
    }

    @Test
    public void greyscaleImage() throws Exception {
        // Colorspace: Gray, Depth: 8-bit, Channel depth: Gray: 8-bit
        BufferedImage image = readImage("/greyscale.png");
        assertEquals(ColorSpace.TYPE_GRAY, image.getColorModel().getColorSpace().getType());
    }

    @Test
    public void blackAndWhiteImage() throws Exception {
        // Colorspace: Gray, Depth: 8/1-bit, Channel depth: Gray: 1-bit
        BufferedImage image = readImage("/bw.png");
        assertEquals(ColorSpace.TYPE_GRAY, image.getColorModel().getColorSpace().getType());
    }

    protected BufferedImage readImage(String path) throws IOException {
        try (InputStream content = this.getClass().getResourceAsStream(path)) {
            return ImageIO.read(content);
        }
    }

}

blackAndWhiteImage 测试总是失败。色彩空间类型为 5 (RGB)。这是 JDK 中的错误还是我在这里遗漏了一些基本的东西？

测试图片:

色彩空间:sRGB，深度:8 位， channel 深度:红色:8 位绿色:8 位蓝色:8 位

色彩空间:灰色，深度:8 位， channel 深度:灰色:8 位

色彩空间:灰色，深度:8/1 位， channel 深度:灰色:1 位

Imagemagick 识别:

magick identify -verbose bw.png
Image: bw.png
  Format: PNG (Portable Network Graphics)
  Mime type: image/png
  Class: PseudoClass
  Geometry: 329x247+0+0
  Units: Undefined
  Type: Bilevel
  Base type: Palette
  Endianess: Undefined
  Colorspace: Gray
  Depth: 8/1-bit
  Channel depth:
    Gray: 1-bit
  Channel statistics:
    Pixels: 81263
    Gray:
      min: 0 (0)
      max: 255 (1)
      mean: 110.66 (0.433961)
      standard deviation: 126.384 (0.495623)
      kurtosis: -1.92901
      skewness: 0.266484
      entropy: 0.98738
  Colors: 2
  Histogram:
     45998: (  0,  0,  0) #000000 gray(0)
     35265: (255,255,255) #FFFFFF gray(255)
  Colormap entries: 2
  Colormap:
         0: (  0,  0,  0,255) #000000FF graya(0,1)
         1: (255,255,255,255) #FFFFFFFF graya(255,1)
  Rendering intent: Undefined
  Gamma: 0.45455
  Chromaticity:
    red primary: (0.64,0.33)
    green primary: (0.3,0.6)
    blue primary: (0.15,0.06)
    white point: (0.3127,0.329)
  Matte color: grey74
  Background color: white
  Border color: srgb(223,223,223)
  Transparent color: none
  Interlace: None
  Intensity: Undefined
  Compose: Over
  Page geometry: 329x247+0+0
  Dispose: Undefined
  Iterations: 0
  Compression: Zip
  Orientation: Undefined
  Properties:
    date:create: 2017-06-22T09:33:09-05:00
    date:modify: 2017-06-22T09:33:09-05:00
    png:bKGD: chunk was found (see Background color, above)
    png:cHRM: chunk was found (see Chromaticity, above)
    png:gAMA: gamma=0.45455 (See Gamma, above)
    png:IHDR.bit-depth-orig: 1
    png:IHDR.bit_depth: 1
    png:IHDR.color-type-orig: 0
    png:IHDR.color_type: 0 (Grayscale)
    png:IHDR.interlace_method: 0 (Not interlaced)
    png:IHDR.width,height: 329, 247
    png:text: 2 tEXt/zTXt/iTXt chunks were found
    png:tIME: 2017-06-21T10:12:36Z
    signature: 689d59f57ef9b4d58011f92e26f937d9d58cf1ca1ccbcaad6bad7bdd0552fcfa
  Artifacts:
    verbose: true
  Tainted: False
  Filesize: 3.69KB
  Number pixels: 81.3K
  User time: 0.000u
  Elapsed time: 0:01.000
  Version: ImageMagick 7.0.5-4 Q16 x86_64 2017-03-25 http://www.imagemagick.org

Answer 1

我看到您已经有了一个可接受的答案，但无论如何我都会尝试解释一下。这不是错误。但我同意，这有时是违反直觉的。

您的测试使用图像的解码内存表示的颜色空间，并将其与编码文件中的预期颜色空间进行比较。解码文件时(在您的示例中使用 ImageIO.read)，ImageReader插件通常会将图像转换为内存中的表示形式，可以快速在屏幕上绘制。这可能与存储在磁盘上时空间效率最高的表示完全不同。

例如，每个样本使用少于 8 位的灰度图像通常会转换为 IndexColorModel , 即使 PNG 文件不包含 PLTE block 。而且，IndexColorModel始终使用 sRGB 颜色空间(RGB 类型)，即使它仅包含灰度值。这对于显示的像素无关紧要，无论如何像素都是黑白的，但它对您的测试很重要。

可以使用 ImageIO 获取文件中实际编码的颜色空间应用程序接口(interface):

try (ImageInputStream content = ImageIO.createImageInputStream(this.getClass().getResourceAsStream(path))) {
    ImageReader reader = ImageIO.getImageReaders(input).next(); // Assumes PNGImageReader is always there
    reader.setInput(input);

    IIOMetadata metadata = reader.getImageMetadata(0);
    Node nativeTree = metadata.getAsTree(metadata.getNativeMetadataFormatName());
    Node standardTree = metadata.getAsTree(IIOMetadataFormatImpl.standardMetadataFormatName);

    // ... Get color space information as needed using DOM traversal
}

我跳过阅读实际值，因为它变得非常冗长，但它非常简单明了。所有值都是 String秒。查看 IIOMetadata 类文档以获取详细信息。

bw.png 的元数据文件以两种不同的输出表示形式包含以下内容。

native 元数据:

<javax_imageio_png_1.0>
        <IHDR width="329" height="247" bitDepth="1" colorType="Grayscale" compressionMethod="deflate" filterMethod="adaptive" interlaceMethod="none"/>
        <bKGD>
                <bKGD_Grayscale gray="1"/>
        </bKGD>
        <cHRM whitePointX="31270" whitePointY="32900" redX="64000" redY="33000" greenX="30000" greenY="60000" blueX="15000" blueY="6000"/>
        <gAMA value="45455"/>
        <tIME year="2017" month="6" day="21" hour="10" minute="12" second="36"/>
</javax_imageio_png_1.0>

标准的“插件中立”元数据(跳过不相关的值):

<javax_imageio_1.0>
        <Chroma>
                <ColorSpaceType name="GRAY"/>
                <NumChannels value="1"/>
                <Gamma value="0.45455"/>
                <BlackIsZero value="TRUE"/>
                <BackgroundColor red="1" green="1" blue="1"/>
        </Chroma>
        <Compression ... />
        <Data>
                <PlanarConfiguration value="PixelInterleaved"/>
                <SampleFormat value="UnsignedIntegral"/>
                <BitsPerSample value="1"/>
        </Data>
        <Dimension ... />
        <Document ... />
        <Transparency>
                <Alpha value="none"/>
        </Transparency>
</javax_imageio_1.0>

如果您的实际图像是 TIFF 或多种其他格式，最好使用标准元数据格式，通过获取 ColorSpaceType名称来自 Chroma节点。