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HTML5画布调整(缩放)图像高质量?

燕涵容
2023-03-14

我使用html5画布元素在浏览器中调整图像大小。原来质量很低。我发现:当缩放 时禁用插值,但这无助于提高质量。

下面是我的css和js代码,以及用Photoshop缩放和在画布API中缩放的图像。

当在浏览器中缩放图像时,我必须做什么来获得最佳质量?

canvas, img {
    image-rendering: optimizeQuality;
    image-rendering: -moz-crisp-edges;
    image-rendering: -webkit-optimize-contrast;
    image-rendering: optimize-contrast;
    -ms-interpolation-mode: nearest-neighbor;
}

JS:

var $img = $('<img>');
var $originalCanvas = $('<canvas>');
$img.load(function() {


   var originalContext = $originalCanvas[0].getContext('2d');   
   originalContext.imageSmoothingEnabled = false;
   originalContext.webkitImageSmoothingEnabled = false;
   originalContext.mozImageSmoothingEnabled = false;
   originalContext.drawImage(this, 0, 0, 379, 500);
});

使用Photoshop调整图像大小:

在画布上调整了图像大小:

function resizeCanvasImage(img, canvas, maxWidth, maxHeight) {
    var imgWidth = img.width, 
        imgHeight = img.height;

    var ratio = 1, ratio1 = 1, ratio2 = 1;
    ratio1 = maxWidth / imgWidth;
    ratio2 = maxHeight / imgHeight;

    // Use the smallest ratio that the image best fit into the maxWidth x maxHeight box.
    if (ratio1 < ratio2) {
        ratio = ratio1;
    }
    else {
        ratio = ratio2;
    }

    var canvasContext = canvas.getContext("2d");
    var canvasCopy = document.createElement("canvas");
    var copyContext = canvasCopy.getContext("2d");
    var canvasCopy2 = document.createElement("canvas");
    var copyContext2 = canvasCopy2.getContext("2d");
    canvasCopy.width = imgWidth;
    canvasCopy.height = imgHeight;  
    copyContext.drawImage(img, 0, 0);

    // init
    canvasCopy2.width = imgWidth;
    canvasCopy2.height = imgHeight;        
    copyContext2.drawImage(canvasCopy, 0, 0, canvasCopy.width, canvasCopy.height, 0, 0, canvasCopy2.width, canvasCopy2.height);


    var rounds = 2;
    var roundRatio = ratio * rounds;
    for (var i = 1; i <= rounds; i++) {
        console.log("Step: "+i);

        // tmp
        canvasCopy.width = imgWidth * roundRatio / i;
        canvasCopy.height = imgHeight * roundRatio / i;

        copyContext.drawImage(canvasCopy2, 0, 0, canvasCopy2.width, canvasCopy2.height, 0, 0, canvasCopy.width, canvasCopy.height);

        // copy back
        canvasCopy2.width = imgWidth * roundRatio / i;
        canvasCopy2.height = imgHeight * roundRatio / i;
        copyContext2.drawImage(canvasCopy, 0, 0, canvasCopy.width, canvasCopy.height, 0, 0, canvasCopy2.width, canvasCopy2.height);

    } // end for


    // copy back to canvas
    canvas.width = imgWidth * roundRatio / rounds;
    canvas.height = imgHeight * roundRatio / rounds;
    canvasContext.drawImage(canvasCopy2, 0, 0, canvasCopy2.width, canvasCopy2.height, 0, 0, canvas.width, canvas.height);


}

下面是我使用2步缩小尺寸的结果:

下面是我使用三步缩小尺寸的结果:

下面是如果我使用4步缩小尺寸的结果:

PhotoShop图像:

GameAlchemist的算法:

共有1个答案

卜季萌
2023-03-14

既然你的问题是缩小你的图像,那么讨论插值是没有意义的--它是关于创建像素的--。这里的问题是下采样。

要对图像进行下采样,我们需要将原始图像中p*p像素的每个平方变成目标图像中的单个像素。

出于性能的原因,浏览器会做一个非常简单的下采样:为了构建更小的图像,它们只会在源中选取一个像素,并将其值用于目标。这会“忘记”一些细节并增加噪音。

但是有一个例外:由于2倍图像下采样非常容易计算(平均4个像素生成一个),并且用于视网膜/HIDPI像素,所以这种情况处理得很好--浏览器确实使用了4个像素生成一个--。

但是...如果您多次使用2倍下采样,您将面临一个问题,即连续的舍入误差将增加太多噪声。
更糟糕的是,您不会总是以2的次方调整大小,并且调整到最近的次方+最后一次调整大小是非常嘈杂的。

您所寻求的是像素完美的下采样,即:将所有输入像素考虑在内的图像的重新采样--无论比例大小--。
为此,我们必须计算每个输入像素对一个、两个或四个目标像素的贡献,这取决于输入像素的缩放投影是否在目标像素内部,是否与X边框、Y边框或两者重叠。
(这里有一个方案很好,但我没有。)

这是一个画布比例尺和我的像素完美比例尺的例子,在僵尸的1/3比例尺上。

请注意,图片可能会在浏览器中缩放,并由S.O.jpeg化。
但我们看到噪声要小得多,特别是袋熊后面的草丛和它右边的树枝。毛皮中的噪声使它更有对比度,但它看起来像是白头发--不像源图--。
右图不那么上口,但肯定更好。

下面是执行像素完美缩放的代码:

拨弄结果:http://jsfiddle.net/gamealchemist/r6avp/embedded/result/
拨弄自身:http://jsfiddle.net/gamealchemist/r6avp/

// scales the image by (float) scale < 1
// returns a canvas containing the scaled image.
function downScaleImage(img, scale) {
    var imgCV = document.createElement('canvas');
    imgCV.width = img.width;
    imgCV.height = img.height;
    var imgCtx = imgCV.getContext('2d');
    imgCtx.drawImage(img, 0, 0);
    return downScaleCanvas(imgCV, scale);
}

// scales the canvas by (float) scale < 1
// returns a new canvas containing the scaled image.
function downScaleCanvas(cv, scale) {
    if (!(scale < 1) || !(scale > 0)) throw ('scale must be a positive number <1 ');
    var sqScale = scale * scale; // square scale = area of source pixel within target
    var sw = cv.width; // source image width
    var sh = cv.height; // source image height
    var tw = Math.floor(sw * scale); // target image width
    var th = Math.floor(sh * scale); // target image height
    var sx = 0, sy = 0, sIndex = 0; // source x,y, index within source array
    var tx = 0, ty = 0, yIndex = 0, tIndex = 0; // target x,y, x,y index within target array
    var tX = 0, tY = 0; // rounded tx, ty
    var w = 0, nw = 0, wx = 0, nwx = 0, wy = 0, nwy = 0; // weight / next weight x / y
    // weight is weight of current source point within target.
    // next weight is weight of current source point within next target's point.
    var crossX = false; // does scaled px cross its current px right border ?
    var crossY = false; // does scaled px cross its current px bottom border ?
    var sBuffer = cv.getContext('2d').
    getImageData(0, 0, sw, sh).data; // source buffer 8 bit rgba
    var tBuffer = new Float32Array(3 * tw * th); // target buffer Float32 rgb
    var sR = 0, sG = 0,  sB = 0; // source's current point r,g,b
    /* untested !
    var sA = 0;  //source alpha  */    

    for (sy = 0; sy < sh; sy++) {
        ty = sy * scale; // y src position within target
        tY = 0 | ty;     // rounded : target pixel's y
        yIndex = 3 * tY * tw;  // line index within target array
        crossY = (tY != (0 | ty + scale)); 
        if (crossY) { // if pixel is crossing botton target pixel
            wy = (tY + 1 - ty); // weight of point within target pixel
            nwy = (ty + scale - tY - 1); // ... within y+1 target pixel
        }
        for (sx = 0; sx < sw; sx++, sIndex += 4) {
            tx = sx * scale; // x src position within target
            tX = 0 |  tx;    // rounded : target pixel's x
            tIndex = yIndex + tX * 3; // target pixel index within target array
            crossX = (tX != (0 | tx + scale));
            if (crossX) { // if pixel is crossing target pixel's right
                wx = (tX + 1 - tx); // weight of point within target pixel
                nwx = (tx + scale - tX - 1); // ... within x+1 target pixel
            }
            sR = sBuffer[sIndex    ];   // retrieving r,g,b for curr src px.
            sG = sBuffer[sIndex + 1];
            sB = sBuffer[sIndex + 2];

            /* !! untested : handling alpha !!
               sA = sBuffer[sIndex + 3];
               if (!sA) continue;
               if (sA != 0xFF) {
                   sR = (sR * sA) >> 8;  // or use /256 instead ??
                   sG = (sG * sA) >> 8;
                   sB = (sB * sA) >> 8;
               }
            */
            if (!crossX && !crossY) { // pixel does not cross
                // just add components weighted by squared scale.
                tBuffer[tIndex    ] += sR * sqScale;
                tBuffer[tIndex + 1] += sG * sqScale;
                tBuffer[tIndex + 2] += sB * sqScale;
            } else if (crossX && !crossY) { // cross on X only
                w = wx * scale;
                // add weighted component for current px
                tBuffer[tIndex    ] += sR * w;
                tBuffer[tIndex + 1] += sG * w;
                tBuffer[tIndex + 2] += sB * w;
                // add weighted component for next (tX+1) px                
                nw = nwx * scale
                tBuffer[tIndex + 3] += sR * nw;
                tBuffer[tIndex + 4] += sG * nw;
                tBuffer[tIndex + 5] += sB * nw;
            } else if (crossY && !crossX) { // cross on Y only
                w = wy * scale;
                // add weighted component for current px
                tBuffer[tIndex    ] += sR * w;
                tBuffer[tIndex + 1] += sG * w;
                tBuffer[tIndex + 2] += sB * w;
                // add weighted component for next (tY+1) px                
                nw = nwy * scale
                tBuffer[tIndex + 3 * tw    ] += sR * nw;
                tBuffer[tIndex + 3 * tw + 1] += sG * nw;
                tBuffer[tIndex + 3 * tw + 2] += sB * nw;
            } else { // crosses both x and y : four target points involved
                // add weighted component for current px
                w = wx * wy;
                tBuffer[tIndex    ] += sR * w;
                tBuffer[tIndex + 1] += sG * w;
                tBuffer[tIndex + 2] += sB * w;
                // for tX + 1; tY px
                nw = nwx * wy;
                tBuffer[tIndex + 3] += sR * nw;
                tBuffer[tIndex + 4] += sG * nw;
                tBuffer[tIndex + 5] += sB * nw;
                // for tX ; tY + 1 px
                nw = wx * nwy;
                tBuffer[tIndex + 3 * tw    ] += sR * nw;
                tBuffer[tIndex + 3 * tw + 1] += sG * nw;
                tBuffer[tIndex + 3 * tw + 2] += sB * nw;
                // for tX + 1 ; tY +1 px
                nw = nwx * nwy;
                tBuffer[tIndex + 3 * tw + 3] += sR * nw;
                tBuffer[tIndex + 3 * tw + 4] += sG * nw;
                tBuffer[tIndex + 3 * tw + 5] += sB * nw;
            }
        } // end for sx 
    } // end for sy

    // create result canvas
    var resCV = document.createElement('canvas');
    resCV.width = tw;
    resCV.height = th;
    var resCtx = resCV.getContext('2d');
    var imgRes = resCtx.getImageData(0, 0, tw, th);
    var tByteBuffer = imgRes.data;
    // convert float32 array into a UInt8Clamped Array
    var pxIndex = 0; //  
    for (sIndex = 0, tIndex = 0; pxIndex < tw * th; sIndex += 3, tIndex += 4, pxIndex++) {
        tByteBuffer[tIndex] = Math.ceil(tBuffer[sIndex]);
        tByteBuffer[tIndex + 1] = Math.ceil(tBuffer[sIndex + 1]);
        tByteBuffer[tIndex + 2] = Math.ceil(tBuffer[sIndex + 2]);
        tByteBuffer[tIndex + 3] = 255;
    }
    // writing result to canvas.
    resCtx.putImageData(imgRes, 0, 0);
    return resCV;
}

它非常贪图记忆,因为需要一个浮点缓冲区来存储目标图像的中间值(->如果我们计算结果画布,在这个算法中我们使用的内存是源图像的6倍)。
这也是相当昂贵的,因为每个源像素都被使用,无论目标大小如何,我们必须为getImageData/putImageDate付费,也相当慢。
但是在这种情况下没有办法比处理每个源值更快,而且情况也不是那么糟糕:对于我的袋熊740*556的图像,处理需要30到40毫秒。

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