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

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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

图像类型常量	图像类型常量描述	最佳插值算法常量	插值算法名称
BufferedImage.TYPE_BYTE_GRAY	一个8位灰度图像，每个像素值存储在8位无符号字节中	RenderingHints.VALUE_INTERPOLATION_NEAREST_NEIGHBOR	最近邻插值
BufferedImage.TYPE_USHORT_GRAY	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	RenderingHints.VALUE_INTERPOLATION_NEAREST_NEIGHBOR
BufferedImage.TYPE_3BYTE_BGR	一个8位BGR颜色分量的图像，颜色存储在24位字节数组中	RenderingHints.VALUE_INTERPOLATION_BILINEAR	双线性插值
BufferedImage.TYPE_4BYTE_ABGR	一个8位ABGR颜色分量的图像，颜色存储在32位字节数组中	RenderingHints.VALUE_INTERPOLATION_BILINEAR
BufferedImage.TYPE_INT_ARGB	一个8位RGBA颜色分量的图像，颜色存储在32位整数中	RenderingHints.VALUE_INTERPOLATION_BICUBIC	双三次插值
BufferedImage.TYPE_INT_RGB	一个8位RGB颜色分量的图像，颜色存储在32位整数中	RenderingHints.VALUE_INTERPOLATION_BICUBIC
BufferedImage.TYPE_CUSTOM	一个自定义类型的图像，其颜色模型由开发人员指定	RenderingHints.VALUE_INTERPOLATION_BICUBIC

常用插值算法及其优缺点

插值算法	算法描述	优缺点	主要应用场景
最近邻插值（Nearest Neighbor Interpolation）	像素点直接采用原来最近的像素点的值	计算简单，速度快，但容易出现锯齿状走样效果	图像缩小、实时计算等场景
双线性插值（Bilinear Interpolation）	在横向和纵向上分别进行一次线性插值	图像质量较高，但计算复杂度较高，可能会出现平滑效果不够好的情况	图像缩放、图像旋转等场景
双三次插值（Bicubic Interpolation）	在横向和纵向上分别进行三次函数插值，使用周围 16 个像素计算新像素值	图像质量最高，能有效地解决图像缩放时出现的失真和锐度变化问题，但计算复杂度最高，避免图像出现锯齿状的伪影	图像放大、图像修复等对图像质量要求较高的场景
Lanczos 插值 (Lanczos resampling)	基于 Sinc 函数加窗并截断产生的样条插值方法	图像质量较高，能有效地处理图像拉伸、缩小等过程中出现的失真和锐度变化的问题，但计算复杂度较高	图像缩放、图像旋转等需要考虑图像质量的场景
立方卷积插值（Cubic Convolution Interpolation	使用立方体函数进行插值	计算速度较快，能有效地处理图像缩放时出现的失真和锐度变化问题，但图像质量可能稍逊于双三次插值	图像缩放、图像修复等对图像质量要求不太高的场景
Spline 插值	基于样条函数进行插值，包括自然边界、非自然边界、周期性等多种类型	具有平滑效果较好、插值精度较高的优点，但计算复杂度较高	图像缩放、图像修复等需要保持连续性和平滑性的场景

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

文章目录

概述

上代码实现

主要使用方法讲解

1. Graphics2D 类的 drawImage 方法

2. BufferedImage 类的 getSubimage 方法

3. ImageIO 类的 write 方法

图片缩放插值算法选择

常用插值算法及其优缺点

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