如何正確地在Java中從CMYK轉換為RGB？

Question

我將用於將CMYK jpeg轉換為RGB的Java代碼導致輸出圖像太亮 - 請參閱下面的代碼。 任何人都可以建議正確的轉換方式嗎？

以下代碼需要Java Advanced Image IO來讀取jpeg和example-cmyk.jpg

import java.awt.image.BufferedImage;
import java.awt.image.ColorConvertOp;
import java.io.File;

import javax.imageio.ImageIO;

public class TestCmykToRgb {

    public static void main(String[] args) throws Exception {
        BufferedImage cmykImage = ImageIO.read(new File(
                "j:\\temp\\example-cmyk.jpg"));


        BufferedImage rgbImage = new BufferedImage(cmykImage.getWidth(),
                cmykImage.getHeight(), BufferedImage.TYPE_INT_RGB);

        ColorConvertOp op = new ColorConvertOp(null);
        op.filter(cmykImage, rgbImage);

        ImageIO.write(rgbImage, "JPEG", new File("j:\\temp\\example-rgb.jpg"));

    }
}

Answer 1

現有答案中已有很多好東西。 但它們都不是處理不同類型的CMYK JPEG圖像的完整解決方案。

對於CMYK JPEG圖像，您需要區分常規CMYK，Adobe CMYK（具有反轉值，即255表示無墨水，0表示最大墨水）和Adobe CYYK（某些變體具有反轉顏色）。

這里的解決方案需要Sanselan（或現在稱為Apache Commons Imaging），它需要合理的CMYK顏色配置文件（.icc文件）。 您可以從Adobe或eci.org獲取后者。

public class JpegReader {

    public static final int COLOR_TYPE_RGB = 1;
    public static final int COLOR_TYPE_CMYK = 2;
    public static final int COLOR_TYPE_YCCK = 3;

    private int colorType = COLOR_TYPE_RGB;
    private boolean hasAdobeMarker = false;

    public BufferedImage readImage(File file) throws IOException, ImageReadException {
        colorType = COLOR_TYPE_RGB;
        hasAdobeMarker = false;

        ImageInputStream stream = ImageIO.createImageInputStream(file);
        Iterator<ImageReader> iter = ImageIO.getImageReaders(stream);
        while (iter.hasNext()) {
            ImageReader reader = iter.next();
            reader.setInput(stream);

            BufferedImage image;
            ICC_Profile profile = null;
            try {
                image = reader.read(0);
            } catch (IIOException e) {
                colorType = COLOR_TYPE_CMYK;
                checkAdobeMarker(file);
                profile = Sanselan.getICCProfile(file);
                WritableRaster raster = (WritableRaster) reader.readRaster(0, null);
                if (colorType == COLOR_TYPE_YCCK)
                    convertYcckToCmyk(raster);
                if (hasAdobeMarker)
                    convertInvertedColors(raster);
                image = convertCmykToRgb(raster, profile);
            }

            return image;
        }

        return null;
    }

    public void checkAdobeMarker(File file) throws IOException, ImageReadException {
        JpegImageParser parser = new JpegImageParser();
        ByteSource byteSource = new ByteSourceFile(file);
        @SuppressWarnings("rawtypes")
        ArrayList segments = parser.readSegments(byteSource, new int[] { 0xffee }, true);
        if (segments != null && segments.size() >= 1) {
            UnknownSegment app14Segment = (UnknownSegment) segments.get(0);
            byte[] data = app14Segment.bytes;
            if (data.length >= 12 && data[0] == 'A' && data[1] == 'd' && data[2] == 'o' && data[3] == 'b' && data[4] == 'e')
            {
                hasAdobeMarker = true;
                int transform = app14Segment.bytes[11] & 0xff;
                if (transform == 2)
                    colorType = COLOR_TYPE_YCCK;
            }
        }
    }

    public static void convertYcckToCmyk(WritableRaster raster) {
        int height = raster.getHeight();
        int width = raster.getWidth();
        int stride = width * 4;
        int[] pixelRow = new int[stride];
        for (int h = 0; h < height; h++) {
            raster.getPixels(0, h, width, 1, pixelRow);

            for (int x = 0; x < stride; x += 4) {
                int y = pixelRow[x];
                int cb = pixelRow[x + 1];
                int cr = pixelRow[x + 2];

                int c = (int) (y + 1.402 * cr - 178.956);
                int m = (int) (y - 0.34414 * cb - 0.71414 * cr + 135.95984);
                y = (int) (y + 1.772 * cb - 226.316);

                if (c < 0) c = 0; else if (c > 255) c = 255;
                if (m < 0) m = 0; else if (m > 255) m = 255;
                if (y < 0) y = 0; else if (y > 255) y = 255;

                pixelRow[x] = 255 - c;
                pixelRow[x + 1] = 255 - m;
                pixelRow[x + 2] = 255 - y;
            }

            raster.setPixels(0, h, width, 1, pixelRow);
        }
    }

    public static void convertInvertedColors(WritableRaster raster) {
        int height = raster.getHeight();
        int width = raster.getWidth();
        int stride = width * 4;
        int[] pixelRow = new int[stride];
        for (int h = 0; h < height; h++) {
            raster.getPixels(0, h, width, 1, pixelRow);
            for (int x = 0; x < stride; x++)
                pixelRow[x] = 255 - pixelRow[x];
            raster.setPixels(0, h, width, 1, pixelRow);
        }
    }

    public static BufferedImage convertCmykToRgb(Raster cmykRaster, ICC_Profile cmykProfile) throws IOException {
        if (cmykProfile == null)
            cmykProfile = ICC_Profile.getInstance(JpegReader.class.getResourceAsStream("/ISOcoated_v2_300_eci.icc"));

        if (cmykProfile.getProfileClass() != ICC_Profile.CLASS_DISPLAY) {
            byte[] profileData = cmykProfile.getData();

            if (profileData[ICC_Profile.icHdrRenderingIntent] == ICC_Profile.icPerceptual) {
                intToBigEndian(ICC_Profile.icSigDisplayClass, profileData, ICC_Profile.icHdrDeviceClass); // Header is first

                cmykProfile = ICC_Profile.getInstance(profileData);
            }
        }

        ICC_ColorSpace cmykCS = new ICC_ColorSpace(cmykProfile);
        BufferedImage rgbImage = new BufferedImage(cmykRaster.getWidth(), cmykRaster.getHeight(), BufferedImage.TYPE_INT_RGB);
        WritableRaster rgbRaster = rgbImage.getRaster();
        ColorSpace rgbCS = rgbImage.getColorModel().getColorSpace();
        ColorConvertOp cmykToRgb = new ColorConvertOp(cmykCS, rgbCS, null);
        cmykToRgb.filter(cmykRaster, rgbRaster);
        return rgbImage;
    }
}


static void intToBigEndian(int value, byte[] array, int index) {
    array[index]   = (byte) (value >> 24);
    array[index+1] = (byte) (value >> 16);
    array[index+2] = (byte) (value >>  8);
    array[index+3] = (byte) (value);
}

代碼首先嘗試使用常規方法讀取文件，該方法適用於RGB文件。 如果失敗，則會讀取顏色模型的詳細信息（配置文件，Adobe標記，Adobe變體）。 然后它讀取原始像素數據（光柵）並進行所有必要的轉換（YCCK到CMYK，反轉顏色，CMYK到RGB）。

更新：

原始代碼有一個小問題：結果太亮了。 來自12monmonkey-imageio項目的人們遇到了同樣的問題（參見這篇文章 ）並通過修補顏色配置文件來修復它，以便Java使用感知顏色渲染意圖。 該修復程序已集成到上面的代碼中。

Answer 2

我將從另一個帖子中復制我的答案：

為了正確顯示，CMYK圖像應包含顏色空間信息作為ICC配置文件。 因此，最好的方法是使用可以使用Sanselan輕松提取的ICC配置文件：

ICC_Profile iccProfile = Sanselan.getICCProfile(new File("filename.jpg"));
ColorSpace cs = new ICC_ColorSpace(iccProfile);    

如果圖像上沒有附加ICC配置文件，我會使用Adobe配置文件作為默認配置文件 。

現在的問題是你不能只使用ImageIO加載帶有自定義顏色空間的JPEG文件，因為它會失敗拋出異常，抱怨它不支持某些顏色空間或類似的sthing。 Hense你將不得不使用柵格：

JPEGImageDecoder decoder = JPEGCodec.createJPEGDecoder(new ByteArrayInputStream(data));
Raster srcRaster = decoder.decodeAsRaster();

BufferedImage result = new BufferedImage(srcRaster.getWidth(), srcRaster.getHeight(), BufferedImage.TYPE_INT_RGB);
WritableRaster resultRaster = result.getRaster();

ColorConvertOp cmykToRgb = new ColorConvertOp(cs, result.getColorModel().getColorSpace(), null);
cmykToRgb.filter(srcRaster, resultRaster);

然后，您可以在任何需要的地方使用result ，它將轉換顏色。

然而，在實踐中，我遇到了一些圖像（用相機拍攝並用Photoshop處理過），這些圖像以某種方式反轉了顏色值，因此生成的圖像總是被反轉，即使再次反轉它們也太亮了。 雖然我仍然不知道如何確定何時使用它（當我需要反轉像素值時），我有一個算法可以校正這些值並逐個像素地轉換顏色：

JPEGImageDecoder decoder = JPEGCodec.createJPEGDecoder(new ByteArrayInputStream(data));
Raster srcRaster =  decoder.decodeAsRaster();

BufferedImage ret = new BufferedImage(srcRaster.getWidth(), srcRaster.getHeight(), BufferedImage.TYPE_INT_RGB);
WritableRaster resultRaster = ret.getRaster();

for (int x = srcRaster.getMinX(); x < srcRaster.getWidth(); ++x)
    for (int y = srcRaster.getMinY(); y < srcRaster.getHeight(); ++y) {

        float[] p = srcRaster.getPixel(x, y, (float[])null);

        for (int i = 0; i < p.length; ++i)
            p[i] = 1 - p[i] / 255f;

        p = cs.toRGB(p);

        for (int i = 0; i < p.length; ++i)
            p[i] = p[i] * 255f;

        resultRaster.setPixel(x, y, p);
    }

我很確定RasterOp或ColorConvertOp可以用來提高對話效率，但這對我來說已經足夠了。

說真的，沒有必要使用這些簡化的CMYK到RGB轉換算法，因為您可以使用嵌入到圖像中或可從Adobe免費獲得的ICC配置文件。 如果不完美（使用嵌入的配置文件），所得到的圖像將看起來更好。

Answer 3

有一個新的開源庫，支持CMYK處理。 您需要做的就是將依賴項添加到項目中，並將新讀者添加到讀者列表中（而已知的JPEGImageReader不能處理CMYK）。 您可能希望迭代這些讀取器並使用第一個不會拋出異常的讀取器讀取圖像。 這個包是一個候選版本，但是我正在使用它，它解決了我們很難處理的一個巨大問題。

http://mvnrepository.com/artifact/com.twelvemonkeys.imageio/imageio-jpeg/

編輯：正如評論中所述，您現在也可以找到一個穩定的版本而不是RC。

您可以通過這種方式進行迭代以獲取BufferedImage，在您獲得之后，其余部分很容易（您可以使用任何現有的圖像轉換包將其另存為另一種格式）：

try (ImageInputStream input = ImageIO.createImageInputStream(source)) {

        // Find potential readers
        Iterator<ImageReader> readers = ImageIO.getImageReaders(input);

        // For each reader: try to read
        while (readers != null && readers.hasNext()) {
            ImageReader reader = readers.next();
            try {
                reader.setInput(input);
                BufferedImage image = reader.read(0);
                return image;
            } catch (IIOException e) {
                // Try next reader, ignore.
            } catch (Exception e) {
                // Unexpected exception. do not continue
                throw e;
            } finally {
                // Close reader resources
                reader.dispose();
            }
        }

        // Couldn't resize with any of the readers
        throw new IIOException("Unable to resize image");
    }

Answer 4

我的解決方案基於之前的答案。 我使用了“USWebCoatedSWOP.icc”：

        //load source image
        JPEGImageDecoder decoder = JPEGCodec.createJPEGDecoder(srcImageInputStream);
        BufferedImage src = decoder.decodeAsBufferedImage();
        WritableRaster srcRaster = src.getRaster();
        //prepare result image
        BufferedImage result = new BufferedImage(srcRaster.getWidth(), srcRaster.getHeight(), BufferedImage.TYPE_INT_RGB);
        WritableRaster resultRaster = result.getRaster();
        //prepare icc profiles
        ICC_Profile iccProfileCYMK = ICC_Profile.getInstance(new FileInputStream("path_to_cmyk_icc_profile"));
        ColorSpace sRGBColorSpace = ColorSpace.getInstance(ColorSpace.CS_sRGB);

        //invert k channel
        for (int x = srcRaster.getMinX(); x < srcRaster.getWidth(); x++) {
            for (int y = srcRaster.getMinY(); y < srcRaster.getHeight(); y++) {
                float[] pixel = srcRaster.getPixel(x, y, (float[])null);
                pixel[3] = 255f-pixel[3];
                srcRaster.setPixel(x, y, pixel);
            }
        }

        //convert
        ColorConvertOp cmykToRgb = new ColorConvertOp(new ICC_ColorSpace(iccProfileCYMK), sRGBColorSpace, null);
        cmykToRgb.filter(srcRaster, resultRaster);

換一種說法：

1. 將圖像打開為BufferedImage。
2. 獲取它的光柵。
3. 反轉此柵格中的黑色通道。
4. 轉換為rgb

Answer 5

CMYK往返RGB非常困難 - 您需要在加色和減色之間進行轉換。 如果您想要完全匹配，則需要查看每個設備的顏色空間配置文件。 在一個顏色空間中看起來正常的東西通常不會在物理轉換為另一個時（即正確的CMYK輸出 - 而不是顯示器上的天真預覽）。

根據我自己的經驗，天真地將RGB轉換為CMYK往往會導致圖像太暗。 鑒於您在相反的方向上報告相反的情況，可能會找到一個近似的亮度調整曲線，這將做一個公平的工作（但要注意顏色空間內的奇怪的非線性）。 如果您可以訪問Photoshop，我知道它有某種CMYK預覽選項，這可能會加快找出這種近似值的過程。

Answer 6

    import java.awt.color.ColorSpace;
    import java.awt.color.ICC_ColorSpace;
    import java.awt.color.ICC_Profile;
    import java.io.IOException;
    import java.util.Arrays;


    public class ColorConv {
final static String pathToCMYKProfile = "C:\\UncoatedFOGRA29.icc";

public static float[] rgbToCmyk(float... rgb) throws IOException {
    if (rgb.length != 3) {
        throw new IllegalArgumentException();
    }
    ColorSpace instance = new ICC_ColorSpace(ICC_Profile.getInstance(pathToCMYKProfile));
    float[] fromRGB = instance.fromRGB(rgb);
    return fromRGB;
}
public static float[] cmykToRgb(float... cmyk) throws IOException {
    if (cmyk.length != 4) {
        throw new IllegalArgumentException();
    }
    ColorSpace instance = new ICC_ColorSpace(ICC_Profile.getInstance(pathToCMYKProfile));
    float[] fromRGB = instance.toRGB(cmyk);
    return fromRGB;
}

public static void main(String... args) {
    try {
        float[] rgbToCmyk = rgbToCmyk(1.0f, 1.0f, 1.0f);
        System.out.println(Arrays.toString(rgbToCmyk));
        System.out.println(Arrays.toString(cmykToRgb(rgbToCmyk[0], rgbToCmyk[1], rgbToCmyk[2], rgbToCmyk[3])));
    } catch (IOException e) {
        e.printStackTrace();
    }
}
}