cn.hutool.core.img.BackgroundRemoval Maven / Gradle / Ivy
package cn.hutool.core.img;
import cn.hutool.core.io.FileTypeUtil;
import cn.hutool.core.util.ArrayUtil;
import cn.hutool.core.util.StrUtil;
import javax.imageio.ImageIO;
import javax.swing.ImageIcon;
import java.awt.Color;
import java.awt.Graphics;
import java.awt.image.BufferedImage;
import java.io.ByteArrayInputStream;
import java.io.ByteArrayOutputStream;
import java.io.File;
import java.io.IOException;
import java.util.ArrayList;
import java.util.HashMap;
import java.util.List;
import java.util.Map;
/**
* 图片背景识别处理、背景替换、背景设置为矢量图
* 根据一定规则算出图片背景色的RGB值，进行替换
* 2020-05-21 16:36
*
* @author Dai Yuanchuan
**/
public class BackgroundRemoval {
/**
* 目前暂时支持的图片类型数组
* 其他格式的不保证结果
*/
public static String[] IMAGES_TYPE = {"jpg", "png"};
/**
* 背景移除
* 图片去底工具
* 将 "纯色背景的图片" 还原成 "透明背景的图片"
* 将纯色背景的图片转成矢量图
* 取图片边缘的像素点和获取到的图片主题色作为要替换的背景色
* 再加入一定的容差值,然后将所有像素点与该颜色进行比较
* 发现相同则将颜色不透明度设置为0,使颜色完全透明.
*
* @param inputPath 要处理图片的路径
* @param outputPath 输出图片的路径
* @param tolerance 容差值[根据图片的主题色,加入容差值,值的范围在0~255之间]
* @return 返回处理结果 true:图片处理完成 false:图片处理失败
*/
public static boolean backgroundRemoval(String inputPath, String outputPath, int tolerance) {
return backgroundRemoval(new File(inputPath), new File(outputPath), tolerance);
}
/**
* 背景移除
* 图片去底工具
* 将 "纯色背景的图片" 还原成 "透明背景的图片"
* 将纯色背景的图片转成矢量图
* 取图片边缘的像素点和获取到的图片主题色作为要替换的背景色
* 再加入一定的容差值,然后将所有像素点与该颜色进行比较
* 发现相同则将颜色不透明度设置为0,使颜色完全透明.
*
* @param input 需要进行操作的图片
* @param output 最后输出的文件
* @param tolerance 容差值[根据图片的主题色,加入容差值,值的取值范围在0~255之间]
* @return 返回处理结果 true:图片处理完成 false:图片处理失败
*/
public static boolean backgroundRemoval(File input, File output, int tolerance) {
return backgroundRemoval(input, output, null, tolerance);
}
/**
* 背景移除
* 图片去底工具
* 将 "纯色背景的图片" 还原成 "透明背景的图片"
* 将纯色背景的图片转成矢量图
* 取图片边缘的像素点和获取到的图片主题色作为要替换的背景色
* 再加入一定的容差值,然后将所有像素点与该颜色进行比较
* 发现相同则将颜色不透明度设置为0,使颜色完全透明.
*
* @param input 需要进行操作的图片
* @param output 最后输出的文件
* @param override 指定替换成的背景颜色 为null时背景为透明
* @param tolerance 容差值[根据图片的主题色,加入容差值,值的取值范围在0~255之间]
* @return 返回处理结果 true:图片处理完成 false:图片处理失败
*/
public static boolean backgroundRemoval(File input, File output, Color override, int tolerance) {
if (fileTypeValidation(input, IMAGES_TYPE)) {
return false;
}
try {
// 获取图片左上、中上、右上、右中、右下、下中、左下、左中、8个像素点rgb的16进制值
BufferedImage bufferedImage = ImageIO.read(input);
// 图片输出的格式为 png
return ImageIO.write(backgroundRemoval(bufferedImage, override, tolerance), "png", output);
} catch (IOException e) {
e.printStackTrace();
return false;
}
}
/**
* 背景移除
* 图片去底工具
* 将 "纯色背景的图片" 还原成 "透明背景的图片"
* 将纯色背景的图片转成矢量图
* 取图片边缘的像素点和获取到的图片主题色作为要替换的背景色
* 再加入一定的容差值,然后将所有像素点与该颜色进行比较
* 发现相同则将颜色不透明度设置为0,使颜色完全透明.
*
* @param bufferedImage 需要进行处理的图片流
* @param override 指定替换成的背景颜色 为null时背景为透明
* @param tolerance 容差值[根据图片的主题色,加入容差值,值的取值范围在0~255之间]
* @return 返回处理好的图片流
*/
public static BufferedImage backgroundRemoval(BufferedImage bufferedImage, Color override, int tolerance) {
// 容差值 最大255 最小0
tolerance = Math.min(255, Math.max(tolerance, 0));
// 绘制icon
ImageIcon imageIcon = new ImageIcon(bufferedImage);
BufferedImage image = new BufferedImage(imageIcon.getIconWidth(), imageIcon.getIconHeight(),
BufferedImage.TYPE_4BYTE_ABGR);
// 绘图工具
Graphics graphics = image.getGraphics();
graphics.drawImage(imageIcon.getImage(), 0, 0, imageIcon.getImageObserver());
// 需要删除的RGB元素
String[] removeRgb = getRemoveRgb(bufferedImage);
// 获取图片的大概主色调
String mainColor = getMainColor(bufferedImage);
int alpha = 0;
for (int y = image.getMinY(); y < image.getHeight(); y++) {
for (int x = image.getMinX(); x < image.getWidth(); x++) {
// 获取像素的16进制
int rgb = image.getRGB(x, y);
String hex = ImgUtil.toHex((rgb & 0xff0000) >> 16, (rgb & 0xff00) >> 8, (rgb & 0xff));
boolean isTrue = ArrayUtil.contains(removeRgb, hex) ||
areColorsWithinTolerance(hexToRgb(mainColor), new Color(Integer.parseInt(hex.substring(1), 16)), tolerance);
if (isTrue) {
rgb = override == null ? ((alpha + 1) << 24) | (rgb & 0x00ffffff) : override.getRGB();
}
image.setRGB(x, y, rgb);
}
}
graphics.drawImage(image, 0, 0, imageIcon.getImageObserver());
return image;
}
/**
* 背景移除
* 图片去底工具
* 将 "纯色背景的图片" 还原成 "透明背景的图片"
* 将纯色背景的图片转成矢量图
* 取图片边缘的像素点和获取到的图片主题色作为要替换的背景色
* 再加入一定的容差值,然后将所有像素点与该颜色进行比较
* 发现相同则将颜色不透明度设置为0,使颜色完全透明.
*
* @param outputStream 需要进行处理的图片字节数组流
* @param override 指定替换成的背景颜色 为null时背景为透明
* @param tolerance 容差值[根据图片的主题色,加入容差值,值的取值范围在0~255之间]
* @return 返回处理好的图片流
*/
public static BufferedImage backgroundRemoval(ByteArrayOutputStream outputStream, Color override, int tolerance) {
try {
return backgroundRemoval(ImageIO.read(new ByteArrayInputStream(outputStream.toByteArray())), override, tolerance);
} catch (IOException e) {
e.printStackTrace();
return null;
}
}
/**
* 获取要删除的 RGB 元素
* 分别获取图片左上、中上、右上、右中、右下、下中、左下、左中、8个像素点rgb的16进制值
*
* @param image 图片流
* @return String数组 包含 各个位置的rgb数值
*/
private static String[] getRemoveRgb(BufferedImage image) {
// 获取图片流的宽和高
int width = image.getWidth() - 1;
int height = image.getHeight() - 1;
// 左上
int leftUpPixel = image.getRGB(1, 1);
String leftUp = ImgUtil.toHex((leftUpPixel & 0xff0000) >> 16, (leftUpPixel & 0xff00) >> 8, (leftUpPixel & 0xff));
// 上中
int upMiddlePixel = image.getRGB(width / 2, 1);
String upMiddle = ImgUtil.toHex((upMiddlePixel & 0xff0000) >> 16, (upMiddlePixel & 0xff00) >> 8, (upMiddlePixel & 0xff));
// 右上
int rightUpPixel = image.getRGB(width, 1);
String rightUp = ImgUtil.toHex((rightUpPixel & 0xff0000) >> 16, (rightUpPixel & 0xff00) >> 8, (rightUpPixel & 0xff));
// 右中
int rightMiddlePixel = image.getRGB(width, height / 2);
String rightMiddle = ImgUtil.toHex((rightMiddlePixel & 0xff0000) >> 16, (rightMiddlePixel & 0xff00) >> 8, (rightMiddlePixel & 0xff));
// 右下
int lowerRightPixel = image.getRGB(width, height);
String lowerRight = ImgUtil.toHex((lowerRightPixel & 0xff0000) >> 16, (lowerRightPixel & 0xff00) >> 8, (lowerRightPixel & 0xff));
// 下中
int lowerMiddlePixel = image.getRGB(width / 2, height);
String lowerMiddle = ImgUtil.toHex((lowerMiddlePixel & 0xff0000) >> 16, (lowerMiddlePixel & 0xff00) >> 8, (lowerMiddlePixel & 0xff));
// 左下
int leftLowerPixel = image.getRGB(1, height);
String leftLower = ImgUtil.toHex((leftLowerPixel & 0xff0000) >> 16, (leftLowerPixel & 0xff00) >> 8, (leftLowerPixel & 0xff));
// 左中
int leftMiddlePixel = image.getRGB(1, height / 2);
String leftMiddle = ImgUtil.toHex((leftMiddlePixel & 0xff0000) >> 16, (leftMiddlePixel & 0xff00) >> 8, (leftMiddlePixel & 0xff));
// 需要删除的RGB元素
return new String[]{leftUp, upMiddle, rightUp, rightMiddle, lowerRight, lowerMiddle, leftLower, leftMiddle};
}
/**
* 十六进制颜色码转RGB颜色值
*
* @param hex 十六进制颜色码
* @return 返回 RGB颜色值
*/
public static Color hexToRgb(String hex) {
return new Color(Integer.parseInt(hex.substring(1), 16));
}
/**
* 判断颜色是否在容差范围内
* 对比两个颜色的相似度，判断这个相似度是否小于 tolerance 容差值
*
* @param color1 颜色1
* @param color2 颜色2
* @param tolerance 容差值
* @return 返回true:两个颜色在容差值之内 false: 不在
*/
public static boolean areColorsWithinTolerance(Color color1, Color color2, int tolerance) {
return areColorsWithinTolerance(color1, color2, new Color(tolerance, tolerance, tolerance));
}
/**
* 判断颜色是否在容差范围内
* 对比两个颜色的相似度，判断这个相似度是否小于 tolerance 容差值
*
* @param color1 颜色1
* @param color2 颜色2
* @param tolerance 容差色值
* @return 返回true:两个颜色在容差值之内 false: 不在
*/
public static boolean areColorsWithinTolerance(Color color1, Color color2, Color tolerance) {
return (color1.getRed() - color2.getRed() < tolerance.getRed() && color1
.getRed() - color2.getRed() > -tolerance.getRed())
&& (color1.getBlue() - color2.getBlue() < tolerance
.getBlue() && color1.getBlue() - color2.getBlue() > -tolerance
.getBlue())
&& (color1.getGreen() - color2.getGreen() < tolerance
.getGreen() && color1.getGreen()
- color2.getGreen() > -tolerance.getGreen());
}
/**
* 获取图片大概的主题色
* 循环所有的像素点,取出出现次数最多的一个像素点的RGB值
*
* @param input 图片文件路径
* @return 返回一个图片的大概的色值 一个16进制的颜色码
*/
public static String getMainColor(String input) {
return getMainColor(new File(input));
}
/**
* 获取图片大概的主题色
* 循环所有的像素点,取出出现次数最多的一个像素点的RGB值
*
* @param input 图片文件
* @return 返回一个图片的大概的色值 一个16进制的颜色码
*/
public static String getMainColor(File input) {
try {
return getMainColor(ImageIO.read(input));
} catch (IOException e) {
e.printStackTrace();
}
return "";
}
/**
* 获取图片大概的主题色
* 循环所有的像素点,取出出现次数最多的一个像素点的RGB值
*
* @param bufferedImage 图片流
* @return 返回一个图片的大概的色值 一个16进制的颜色码
*/
public static String getMainColor(BufferedImage bufferedImage) {
if (bufferedImage == null) {
throw new IllegalArgumentException("图片流是空的");
}
// 存储图片的所有RGB元素
List list = new ArrayList<>();
for (int y = bufferedImage.getMinY(); y < bufferedImage.getHeight(); y++) {
for (int x = bufferedImage.getMinX(); x < bufferedImage.getWidth(); x++) {
int pixel = bufferedImage.getRGB(x, y);
list.add(((pixel & 0xff0000) >> 16) + "-" + ((pixel & 0xff00) >> 8) + "-" + (pixel & 0xff));
}
}
final Map map = new HashMap<>(list.size(), 1);
for (String string : list) {
Integer integer = map.get(string);
if (integer == null) {
integer = 1;
} else {
integer++;
}
map.put(string, integer);
}
String max = StrUtil.EMPTY;
long num = 0;
for (Map.Entry entry : map.entrySet()) {
String key = entry.getKey();
Integer temp = entry.getValue();
if (StrUtil.isBlank(max) || temp > num) {
max = key;
num = temp;
}
}
String[] strings = max.split("-");
// rgb 的数量只有3个
int rgbLength = 3;
if (strings.length == rgbLength) {
return ImgUtil.toHex(Integer.parseInt(strings[0]), Integer.parseInt(strings[1]),
Integer.parseInt(strings[2]));
}
return StrUtil.EMPTY;
}
// -------------------------------------------------------------------------- private
/**
* 文件类型验证
* 根据给定文件类型数据，验证给定文件类型.
*
* @param input 需要进行验证的文件
* @param imagesType 文件包含的类型数组
* @return 返回布尔值 false:给定文件的文件类型在文件数组中 true:给定文件的文件类型 不在给定数组中。
*/
private static boolean fileTypeValidation(File input, String[] imagesType) {
if (!input.exists()) {
throw new IllegalArgumentException("给定文件为空");
}
// 获取图片类型
String type = FileTypeUtil.getType(input);
// 类型对比
if (!ArrayUtil.contains(imagesType, type)) {
throw new IllegalArgumentException(StrUtil.format("文件类型{}不支持", type));
}
return false;
}
}