如何在 Java 中有效地从 BufferedImage 中提取像素数据作为整数数组？

如何从 Java 中的图像中提取像素数据作为整数数组

BufferedImage 提供了各种处理像素数据的方法。然而，其中一些方法对于有效访问像素信息可能不是最佳的。在 Java 中提取像素数据有两种主要方法：

1. 使用 BufferedImage 的 getRGB() 方法：

   此方法以整数形式检索像素颜色，结合 alpha、红色、绿色和蓝色值。虽然方便，但这种方法速度较慢，因为它需要解码颜色信息并将其重新排列到单独的通道中。

2. 直接访问像素数组：

   要直接访问像素数组，可以使用以下代码：

   byte[] pixels = ((DataBufferByte) bufferedImage.getRaster().getDataBuffer()).getData();

   此方法提供原始访问每个像素的红色、绿色和蓝色值。如果有 Alpha 通道，它也会包含在字节数组中。虽然此方法需要更复杂的索引计算，但它比使用 getRGB() 快得多。

性能比较

基准测试显示出显着差异两种方法之间的处理时间。从 getRGB() 切换到直接数组访问使得处理大图像时的速度提高了 90% 以上。以下是比较性能的示例代码：

import java.awt.image.BufferedImage;
import java.awt.image.DataBufferByte;
import java.io.IOException;

public class PerformanceComparison {

    public static void main(String[] args) throws IOException {
        BufferedImage image = ImageIO.read(PerformanceComparison.class.getResource("large_image.jpg"));

        // Using getRGB()
        long startTime = System.nanoTime();
        int[][] resultRGB = convertTo2DUsingGetRGB(image);
        long endTime = System.nanoTime();
        System.out.println("getRGB(): " + toString(endTime - startTime));

        // Using direct array access
        startTime = System.nanoTime();
        int[][] resultArray = convertTo2DWithoutUsingGetRGB(image);
        endTime = System.nanoTime();
        System.out.println("Direct Array Access: " + toString(endTime - startTime));
    }

    private static int[][] convertTo2DUsingGetRGB(BufferedImage image) {
        int width = image.getWidth();
        int height = image.getHeight();
        int[][] result = new int[height][width];

        for (int row = 0; row < height; row++) {
            for (int col = 0; col < width; col++) {
                result[row][col] = image.getRGB(col, row);
            }
        }

        return result;
    }

    private static int[][] convertTo2DWithoutUsingGetRGB(BufferedImage image) {
        final byte[] pixels = ((DataBufferByte) image.getRaster().getDataBuffer()).getData();
        final int width = image.getWidth();
        final int height = image.getHeight();
        int[][] result = new int[height][width];

        int index = 0;
        for (int y = 0; y < height; y++) {
            for (int x = 0; x < width; x++) {
                int alpha = pixels[index++] & 0xFF;
                int blue = pixels[index++] & 0xFF;
                int green = pixels[index++] & 0xFF;
                int red = pixels[index++] & 0xFF;
                result[y][x] = (alpha << 24) | (blue << 16) | (green << 8) | red;
            }
        }

        return result;
    }

    private static String toString(long nanos) {
        return String.format("%d min %d s %d ms", nanos / 60000000000L, (nanos % 60000000000L) / 1000000000L, (nanos % 1000000000L) / 1000000L);
    }
}

请记住，提取像素数据的最佳方法取决于您的具体需求以及您正在使用的图像的大小和复杂性。

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