Java 數字影像處理 - 開源庫

在本章中，我們將探討一些廣泛使用的免費影像處理庫，這些庫可以輕鬆地整合到專案中。這些庫包括：

ImageJ
Fiji
Commons Imaging
ImageMagick
Endrov
LeadTools
OpenCv

ImageJ

ImageJ 是一個公共領域的 Java 影像處理程式，其靈感來自於 Macintosh 上的 NIH Image。它可以顯示、編輯、分析、處理、儲存和列印 8 位、16 位和 32 點陣圖像。

ImageJ 的一些基本功能如下所述：

序號	功能與描述
1	隨處執行 ImageJ 使用 Java 編寫，這使得它可以在 Linux、Mac OS X 和 Windows 上執行，並且支援 32 位和 64 位模式。
2	開源 ImageJ 及其 Java 原始碼是免費提供的，並且屬於公共領域。
3	工具包使用 ImageJ 作為影像處理工具包（類庫）來開發小程式、servlet 或應用程式。
4	資料型別 8 位灰度或索引顏色、16 位無符號整數、32 位浮點數和 RGB 顏色。
5	檔案格式開啟和儲存 GIF、JPEG、BMP、PNG、PGM、FITS 和 ASCII。開啟 DICOM。使用 URL 開啟 TIFF、GIF、JPEG、DICOM 和原始資料。
6	選擇建立矩形、橢圓形或不規則區域選擇。建立線和點選擇。
7	影像增強支援對 8 位灰度和 RGB 彩色影像進行平滑、銳化、邊緣檢測、中值濾波和閾值處理。
8	顏色處理將 32 位彩色影像拆分為 RGB 或 HSV 分量。將 8 位分量合併為彩色影像。

Fiji

Fiji 是一個影像處理軟體包。它可以被描述為 ImageJ（和 ImageJ2）以及 Java、Java3D 和許多外掛的組合，這些外掛被組織成一個連貫的選單結構。Fiji 與 ImageJ 的關係類似於 Ubuntu 與 Linux 的關係。

除了 ImageJ 的基本功能外，Fiji 的一些高階功能如下所述：

序號	功能與描述
1	配準 3D 影像這涉及彈性對齊和拼接、特徵提取、影像穩定器等。
2	影像分割它提供了 35 多種型別的分割方法。
3	有用的鍵盤快捷鍵 Fuji 擁有許多鍵盤快捷鍵。
4	指令碼編寫允許使用宏、JavaScript、JRuby、Jython、Clojure 和 Beanshell 進行指令碼編寫。
5	開發外掛使用指令碼編輯器開始開發外掛，然後執行外掛。
6	ImageJ 技巧 ImageJ 易於使用，但有時您希望使用一些實際上已實現的功能，但您不知道如何觸發。

Commons Imaging

Apache Commons Imaging，以前稱為 Apache Commons Sanselan，是一個庫，可以讀取和寫入各種影像格式，包括快速解析影像資訊（如大小、顏色、空間、ICC 配置檔案等）和元資料。

ImageJ 的一些基本功能如下所述：

序號	功能與描述
1	Java Apache Commons Imaging 使用 100% 純 Java 編寫。它可以在任何 JVM 和任何平臺上執行，無需修改。
2	影像格式它讀取和寫入各種影像格式，並支援其他所有或大多數庫都忽略的一些變體和編碼。
3	元資料支援它支援以結構化的方式讀取和寫入各種元資料，包括 EXIF 元資料。
4	網路友好它對網路友好。Commons Imaging 只讀取它需要的資料，並快取已讀取的資料，因此它不會給網路帶來太大的負擔。
5	易於使用它設計得非常易於使用。它具有簡單、清晰的介面。大多數操作都是單個 Imaging 方法呼叫。
6	透明 Commons Imaging 旨在保持透明。沒有隱藏的緩衝區需要釋放，沒有本機記憶體需要釋放，也沒有後臺執行緒。
7	開源它是免費軟體/開源軟體。它在 Apache 軟體許可證下可用。
8	顏色轉換 ColorConversions 類提供方法在以下顏色空間之間進行轉換：CIE-LCH、CIE-Lab、CIE-L*uv、CMY、CMYK、HSL、HSV、Hunter-Lab、RGB、XYZ 和 YXY。

ImageMagick

ImageMagick 是一個用於建立、編輯、合成或轉換點陣圖影像的軟體套件。它可以讀取和寫入 100 多種格式的影像，包括 DPX、EXR、GIF、JPEG、JPEG-2000、PDF、PNG、Postscript、SVG 和 TIFF。使用 ImageMagick 可以調整影像大小、翻轉、映象、旋轉、扭曲、剪下和變換影像，調整影像顏色，應用各種特殊效果，或繪製文字、線條、多邊形、橢圓和貝塞爾曲線。

ImageMagick 的一些基本功能如下所述：

序號	功能與描述
1	格式轉換它將影像從一種格式轉換為另一種格式（例如，PNG 到 JPEG）。
2	變換它可以調整影像大小、旋轉、裁剪、翻轉或修剪影像。
3	透明度它使影像的某些部分不可見。
4	繪製它向影像新增形狀或文字。
5	裝飾它向影像新增邊框或框架。
6	特殊效果它可以模糊、銳化、閾值化或著色影像。
7	動畫它可以從一組影像建立 GIF 動畫序列。
8	合成它可以將一個影像疊加在另一個影像上。
9	形狀形態它提取特徵、描述形狀並在影像中識別模式。
10	加密或解密影像它將普通影像轉換為難以理解的亂碼，然後再轉換回來。

Endrov

Endrov 是一個多用途的影像分析程式。它是獨立編寫的，旨在解決其他免費軟體和許多商業軟體包的許多缺點。

Endrov 的一些基本功能如下所述：

序號	功能與描述
1	檢視資料它以 2D 和 3D 方式檢視資料。旨在處理複雜的 4D 資料方案和無限數量的通道，其中每個通道可以具有自己的 X、Y 和 Z 解析度。
2	註釋影像它自動或手動註釋影像，以理解影像並獲取統計資訊。
3	撤銷和重做它可以對所有操作進行撤銷和重做。
4	惰性求值它從一開始就被設計用於處理大型影像集。Endrov 使用惰性求值，這主要在研究程式語言中可用。
5	指令碼語言它支援圖形化指令碼語言以及傳統指令碼語言。
6	Java 使用 Java 編寫。外掛架構允許使用新的 Java 外掛輕鬆擴充套件。它可以與 Matlab 互動。
7	格式它使用 Bio-formats 訪問幾乎所有商業和開放檔案格式。
8	顯微鏡處理它可以使用一個程式控制所有顯微鏡，並進行即時影像分析。

LEADTOOLS

LEADTOOLS 在多個類別中提供了 200 多個影像處理功能，包括文件清理、醫學影像增強、顏色轉換和校正、降噪、邊緣檢測等等。

LEADTOOLS 的一些基本功能如下所述：

序號	功能與描述
1	掃描文件影像處理這套強大的功能可以讀取掃描文件中的人工製品和瑕疵，例如打孔、傾斜角度、邊框、灰塵斑點等等。
2	醫學影像處理透過平移、選擇、減去和去除背景來增強影像或突出細節，以獲得更好的視覺效果。
3	幾何變換這些功能可用於清理、對齊、校正影像或應用藝術 3D 效果。
4	亮度和對比度這些功能可用於增強影像、應用藝術效果或幫助醫學影像的診斷評估。
5	顏色空間轉換它們可以為單執行緒和多執行緒應用程式（包括 IIS 和 Windows WF 託管應用程式）新增影像顏色空間功能。
6	顏色校正這些功能用於校正顏色通道交換、平衡顏色強度或執行各種影像分析任務的影像。
7	影像增強這些功能用於校正攝影中常見的錯誤，例如紅眼和顏色不平衡，以及幫助醫學影像的診斷評估。
8	感興趣區域這些功能用於在影像中建立和修改感興趣區域，以便對影像的特定部分執行影像處理功能，節省條形碼和 OCR 識別的時間，或執行各種影像分析任務。

OpenCV

OpenCV 在 BSD 許可證下發布，因此它可以免費用於學術和商業用途。它具有 C++、C、Python 和 Java 介面，並且支援 Windows、Linux、Mac OS、iOS 和 Android。OpenCV 旨在提高計算效率，並著重於即時應用程式。使用最佳化的 C/C++ 編寫，該庫可以利用多核處理。

OpenCV的一些基本功能簡要描述如下：

序號	功能與描述
1	影像平滑這包括應用模糊、高斯模糊、中值模糊和雙邊濾波。
2	腐蝕和膨脹它可以應用兩種非常常見的形態學運算子：膨脹和腐蝕。
3	形態學變換 OpenCV函式morphologyEx用於應用形態學變換，例如開運算、閉運算、頂帽運算和黑帽運算等。
4	影像金字塔 OpenCV函式pyrUp和pyrDown用於對給定影像進行下采樣或上取樣。
4	基本的閾值操作使用OpenCV函式threshold執行基本的閾值操作。
5	為影像新增邊框 OpenCV函式copyMakeBorder用於設定邊框（影像的額外填充）。
7	重新對映在OpenCV中，函式remap提供了一個簡單的重新對映實現。
8	直方圖計算為了簡單起見，OpenCV實現了函式calcHist，該函式計算一組陣列（通常是影像或影像平面）的直方圖。它最多可以操作32個維度。

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