从图像字节数组中提取然后堆叠高字节和低字节

Question

我对字节级别的图像压缩比较陌生，目前正在研究一个 java 图像预处理器，它将获取 bmp 图像，将其转换为 8 位无符号灰度，然后根据高位堆叠其字节在导出和压缩之前低。经过一些广泛的研究和测试各种字节提取方法后，我仍然没有看到我需要的结果。在继续之前，需要注意的是，所有这些图像最初都是 DICOM 格式，我使用 ij.plugin.DICOM 包将像素数据提取为 bmp 图像。

下面的描述由下面的代码表示。目前，我正在将原始图像作为缓冲图像读取，将其转换为灰度，然后从光栅中获取图像字节。然后我获取这些字节，并使用我在 stackoverflow 上找到的一些其他代码并将它们“转换”为二进制位的字符串表示形式。然后我将该字符串发送到字符数组。下一步可能是无关紧要的，但我想在删除它之前获得您的意见（因为我是新手）。我制作了一个 Bitset 并遍历“二进制”字符数组。如果字符值为“1”，我将 BitSet 中的该位置设置为 true。然后我将 BitSet 发送到另一个字节数组。

然后我创建了两个新的字节数组，一个用于高字节，一个用于低字节。使用 for 循环，我遍历“位”数组并在高字节或低字节中存储每 4 个“位”，具体取决于我们在数组中的位置。

最后，我将 DICOM 标签数据，从中制作一个字节数组，然后将标签数组、高字节数组和低字节数组堆叠在一起。我的预期结果是让图像矩阵被“拆分”，上半部分包含所有高字节，下半部分包含所有低字节。我被告知标签字节会非常小，它们不应该影响最终结果（为了确定，我已经测试了没有它们的图像，并且没有明显的差异）。

下面是代码。如果您有任何问题，请告诉我，我会相应地修改我的帖子。我试图包括所有相关数据。如果您需要更多，请告诉我。

        BufferedImage originalImage = getGrayScale(img.getBufferedImage());//returns an 8-bit unsigned grayscale conversion of the original image
        byte[] imageInByte = ((DataBufferByte) originalImage.getRaster().getDataBuffer()).getData();
        String binary = toBinary(imageInByte); //converts to a String representation of the binary bits
        char[] binCharArray = binary.toCharArray();
        BitSet bits = new BitSet(binCharArray.length);
        for (int i = 0; i < binCharArray.length; i++) {
            if (binCharArray[i] == '1') {
                bits.set(i);
            }
        }
        imageInByte = bits.toByteArray();

        byte[] high = new byte[(int) imageInByte.length/2];
        byte[] low = new byte[(int) imageInByte.length/2];

        int highC = 0;
        int lowC = 0;
        boolean change = false; //start out storing in the high bit
        //change will = true on very first run. While true, load in the high byte array. Else low byte
        for(int i = 0; i < imageInByte.length; i++){
            if(i % 4 == 0){
                change = !change;
            }
            if(change){
                high[highC] = imageInByte[i];
                highC++;
            } else {
                low[lowC] = imageInByte[i];
                lowC++;
            }
        }
        //old code from a previous attempt. 
     // for (int j = 0; j < imageInByte.length; j++) {
     //       byte h = (byte) (imageInByte[j] & 0xFF);
     //       byte l = (byte) ((imageInByte[j] >> 8) & 0xFF);
     //       high[j] = h;
     //       low[j] = l;
     // }

        OutputStream out = null;
        //add this array to the image array. It goes at the beginning.
        byte[] tagBytes = dicomTags.getBytes();
        currProcessingImageTagLength = tagBytes.length;
        imageInByte = new byte[high.length + low.length + tagBytes.length];
        System.arraycopy(tagBytes, 0, imageInByte, 0, tagBytes.length);
        System.arraycopy(high, 0, imageInByte, tagBytes.length, high.length);
        System.arraycopy(low, 0, imageInByte, tagBytes.length + high.length, low.length);

        BufferedImage bImageFromConvert = new BufferedImage(dimWidth, dimHeight, BufferedImage.TYPE_BYTE_GRAY);//dimWidth and dimHeight are the image dimensions, stored much earlier in this function
        byte[] bufferHolder = ((DataBufferByte) bImageFromConvert.getRaster().getDataBuffer()).getData();
        System.arraycopy(imageInByte, 0, bufferHolder, 0, bufferHolder.length);
     //This is where I try and write the final image before sending it off to an image compressor
        ImageIO.write(bImageFromConvert, "bmp", new File(
                directory + fileName + "_Compressed.bmp"));
        return new File(directory + fileName + "_Compressed.bmp");

如果您感兴趣，下面是 toBinary 函数：

  private static String toBinary(byte[] bytes) {
    StringBuilder sb = new StringBuilder(bytes.length * Byte.SIZE);
    for (int i = 0; i < Byte.SIZE * bytes.length; i++) {
        sb.append((bytes[i / Byte.SIZE] << i % Byte.SIZE & 0x80) == 0 ? '0' : '1');
    }
    return sb.toString();
}

非常感谢您的帮助！我现在已经花了将近 20 个小时试图解决这个问题。这是一个非常令人头疼的问题，如果您有任何见解，我们将不胜感激。

编辑：这是 getGreyScale 函数：

public static BufferedImage getGrayScale(BufferedImage inputImage) {
    BufferedImage img = new BufferedImage(inputImage.getWidth(), inputImage.getHeight(), BufferedImage.TYPE_BYTE_GRAY);
    Graphics g = img.getGraphics();
    g.drawImage(inputImage, 0, 0, null);
    g.dispose();
    return img;
}

编辑 2：我根据要求添加了一些图片。

当前输出：

current image

请注意，由于我的声誉低于 10，我无法发布具有“预期”高字节和低字节结果的图像。

Answer 1

这表示每 4 个字节更改一次；这不是你想要的：

    for(int i = 0; i < imageInByte.length; i++){
        if(i % 4 == 0){
            change = !change;
        }
        if(change){
            high[highC] = imageInByte[i];
            highC++;
        } else {
            low[lowC] = imageInByte[i];
            lowC++;
        }
    }

我会用你之前的尝试替换它

  for (int j = 0; j < imageInByte.length; j+=2) {
        byte h = (byte) (imageInByte[j] & 0xF0);
        byte h2 = (byte) (imageInByte[j+1] & 0xF0);
        byte l = (byte) (imageInByte[j] & 0x0f);
        byte l2 = (byte) (imageInByte[j+1] & 0x0f);
        high[j/2] = h|(h2>>4);
        low[j/2] = (l<<4)|l2;
  }