如何让你的图片服务也有类似OSS的图片处理功能

原文链接

前言

有自己机房的公司一般都有一套存储系统用于存储公司的图片、视频、音频、文件等数据，常见的存储系统有以NAS、FASTDFS为代表的传统文件存储，和以Minio为代表的对象存储系统，随着云服务的兴起很多公司逐渐将数据迁移到以阿里云OSS为代表的云对象存储，OSS的好处是不但解决了数据的存储还自带的很多文件的处理功能，如图片的缩放、打水印、裁剪等功能，例如我们要获获取一张宽为200大小的图片只需要在原图后面增加?x-oss-process=image/resize,w_200这个参数就可以了，处理图片确实非常方便。
https://oss-console-img-demo-cn-hangzhou.oss-cn-hangzhou.aliyuncs.com/example.jpg?x-oss-process=image/resize,w_200。

传统的NAS、FASTDFS只有存储功能，没有文件处理能力的，我们可以使用图片处理软件给它加上类似的图片处理功能。常用的图片处理软件有Imagemagick、GraphicsMagick、OpenCV对应的JAVA操作库为im4java、JMagick、Javacv。用上这些图片处理软件再配置Nginx+Lua或者OpenResty就可以让你的传统NAS存储也也有像OSS一样的图片处理能力。

ImageMagick、GraphicsMagick的安装

ImageMagick官网下载

官网下载地址：https://imagemagick.org/script/download.php

以windows为例，下载ImageMagick-7.1.1-15-Q16-HDRI-x64-dll.exe ，然后下一步、下一步安装就好了，安装完成后输入magick -version检查是否安装成功：

PS C:\Users\Administrator> magick -version
Version: ImageMagick 7.1.1-15 Q16-HDRI x64 a0a5f3d:20230730 https://imagemagick.org
Copyright: (C) 1999 ImageMagick Studio LLC
License: https://imagemagick.org/script/license.php
Features: Cipher DPC HDRI Modules OpenCL OpenMP(2.0)
Delegates (built-in): bzlib cairo flif freetype gslib heic jng jp2 jpeg jxl lcms lqr lzma openexr pangocairo png ps raqm raw rsvg tiff webp xml zip zlib
Compiler: Visual Studio 2022 (193532217)

GraphicsMagick官网下载

GraphicsMagick最初源于ImageMagick5.5.2（2002年11月），但从那时起就完全独立于ImageMagick项目。自从ImageMagick的fork以来，许多作者使用开放的开发模型进行了许多改进（参见新闻），但没有破坏API或实用程序操作。下载地址：
http://www.graphicsmagick.org/download.html

安装完成后输出gm检测是否安装成功。

C:\Users\Administrator>gm
GraphicsMagick 1.3.40 2023-01-14 Q16 http://www.GraphicsMagick.org/
Copyright (C) 2002-2023 GraphicsMagick Group.
Additional copyrights and licenses apply to this software.
See http://www.GraphicsMagick.org/www/Copyright.html for details.
Usage: gm command [options ...]

JAVA操作

JAVA操作GraphicsMagick可以使用im4java

引入POM依赖im4java

        <dependency>
            <groupId>org.im4java</groupId>
            <artifactId>im4java</artifactId>
            <version>1.4.0</version>
        </dependency>

im4java官网地址：
https://im4java.sourceforge.net

im4java源码地址：im4java download | SourceForge.net

JAVA操作ImageMagick可以使用JMagick,引入POM依赖：

<dependency>
    <groupId>jmagick</groupId>
    <artifactId>jmagick</artifactId>
    <version>6.6.9</version>
</dependency>

JMagick官网地址：www.jmagick.org

JMagick源码地址：JMagick download | SourceForge.net

图片信息获取

命令获取图片信息

 magick identify .\1.jpg
.\1.jpg PNG 1920x1080 1920x1080+0+0 8-bit sRGB 1.31707MiB 0.000u 0:00.000

//格式化输出
magick identify -format '%W,%H,%B,%f,%m'  .\1.jpg
1920,1080,1381050,1.jpg,PNG

JAVA获取图片信息

    @Test
    public void info() throws IOException, InterruptedException, IM4JavaException {
        String iImageDir = "C:\\Users\\Administrator\\Desktop\\img\\1.jpg";
        IMOperation operation = new IMOperation();
        //格式化输出
        //operation.format("%W,%H,%B,%f,%m");
        operation.addImage(iImageDir);
        IdentifyCmd indentity = new IdentifyCmd();
        ArrayListOutputConsumer output = new ArrayListOutputConsumer();
        indentity.setOutputConsumer(output);
        indentity.run(operation);
        ArrayList<String> cmdOutput = output.getOutput();
        String line = cmdOutput.get(0);
        System.out.println(line);
        //C:\Users\Administrator\Desktop\img\1.jpg PNG 1920x1080 1920x1080+0+0 8-bit sRGB 1.31707MiB 0.000u 0:00.000
    }

注意事项

1. 如果运行代码报org.im4java.core.CommandException: java.io.IOException: Cannot run program "identify": CreateProcess error=2, 系统找不到指定的文件。是因为刚安装软件，系统没找到命令，重启电脑后就可以解决。

2. 可以使用-format '%W,%H,%B,%f,%m'来格式化图片信息的输出 ，具体的格式化参数有很多，详细可以参考官方文档，你想要的图片信息应该都是有的。https://imagemagick.org/script/escape.phps

图片缩放

命令图片缩放

magick .\1.jpg -resize 200x100 1_w200h100.jpg
magick identify -format '%W,%H,%B,%f,%m'  .\1_w200h100.jpg
输出:
178,100,8003,1_w200h100.jpg,JPEG

JAVA图片缩放

    @Test
    public void resizeImg() throws IOException, InterruptedException, IM4JavaException {
        String srcImagePath = "C:\\Users\\Administrator\\Desktop\\img\\1.jpg";
        Integer width = 200;
        Integer height = 100;
        String newImagePath = "C:\\Users\\Administrator\\Desktop\\img\\1_w200h100.jpg";
        IMOperation op = new IMOperation();
        op.addImage(srcImagePath);
        op.resize(width, height);
        op.addImage(newImagePath);
        ImageCommand convert = new ConvertCmd();
        convert.run(op);
    }

注意事项

这里我们使用 -resize 200x100 想生成一张200x100的图片，结果输出图片是178x100,因为原始图片为1920x1080为了保持图片宽高比例，做了等比例缩放，防止图片变形。

图片打水印

命令图片打水印

 magick composite  -geometry  '200x200+100+50'  -gravity  'center'  .\avatar.png .\1.jpg  1_avater.jpg

JAVA图片打水印

    @Test
    public void testaddImgWatermark() throws Exception {
        String srcImagePath="D://img/1.jpg";
        String destImagePath="D://img/1_avater.jpg";
        String waterImgPath="D://img/avatar.png";
        IMOperation op = new IMOperation();
        //水印大小
        op.geometry(1000,1000,1000,500);
        // 水印图片位置NorthWest, North, NorthEast, West, Center, East, SouthWest, South, SouthEast
        op.gravity("NorthEast");
        // 水印透明度
        op.dissolve(100);
        // 水印
        op.addImage(waterImgPath);
        // 原图
        op.addImage(srcImagePath);
        // 目标
        op.addImage(destImagePath);
        ImageCommand cmd = new CompositeCmd();
        cmd.run(op);
    }

注意事项

1. -geometry '200x200+100+50' 中的200x200是设置水印图片的大小,+200+50设置水印图片相对于gravity的位置
2. -gravity 'center'是给定水印的相对原图的位置，支持NorthWest, North, NorthEast, West, Center, East, SouthWest, South, SouthEast，这个参数和阿里OSS加水印的也是一样的。

最终打出水印的效果如下：

图片裁剪

命令图片裁剪

magick convert -gravity  'center'   .\1_avater.jpg -crop  200x200+100+50 1_cut.jpg

JAVA图片裁剪

    @Test
    public  void testCrop()  throws Exception {
        String srcImagePath="D://img//1.jpg";
        String destImagePath="D://img/1_cut.jpg";
        IMOperation op = new IMOperation();
        op.gravity("center");
        op.addImage(srcImagePath);
        op.crop( 200,200,100,50);
        op.addImage(destImagePath);
        ImageCommand cmd  = new ConvertCmd();
        cmd.run(op, srcImagePath, destImagePath);
    }

最张裁剪效果：

注意事项

1. -crop 200x200+100+50 结合 -gravity 'center'刚好可以把我们打上的水印裁剪出来；
2. 裁剪出的图片在左右两边还是有一点红色边框，这个可能是计算有一两个像素误差。

图片加参数自动处理

有了以上的图片处理命令之后想要实现OSS ?x-oss-process=image/resize,w_200这样加参数处理图片可以使用Nginx+Lua来实现，集成了Lua模块的Nginx项目OpenResty

例如我们原始图片地址：

http://127.0.0.1/img/1.jpg

自动缩放图片尺寸：

http://127.0.0.1/img/1_400x400.jpg

1. 下载安装 OpenResty - Download
2. 下载安装LUA Release Lua for Windows v5.1.5-52 Released · rjpcomputing/luaforwindows · GitHub

Nginx配置引入Lua:

http {
    lua_package_path 'D:\software\openresty\lualib\\?.lua;;';
    lua_package_cpath 'D:\software\openresty\lualib\\?.so;;';
}

Nginx配置文件中可以写成这样:

 location ~ '/img/(\d+)_(\d+)x(\d+).jpg$' {
	            root D:/img;
		    set $img_root  "D:/img/img";
		    set $fileName  ngx.arg[1];
		    set $width  ngx.arg[2];
		    set $height  ngx.arg[3];
		    set $origin "${img_root}/${fileName}.jpg" ;
		    set $file  "${img_root}/${fileName}_${width}x${height}.jpg";
		    if (!-f $file) {
			rewrite_by_lua '
			    local command = "magick  "..ngx.var.origin.." -resize "..ngx.var.width.."x" ..ngx.var.height.." "..ngx.var.file;
			    os.execute(command);
			 ';
		 }

	 }

当访问(http://127.0.0.1/img/1_400x400.jpg时可动态生成对应尺寸图片，类似OSS的功能：

生成的文件，当然我们还可以使用Lua+Redis缓存这里生成的文件，如果有CDN还可以配置CDN缓存这些文件，下次就可以从CDN缓存直接取对应尺寸的图片了，减少服务器处理图片的性能消耗。很多大厂不将这种图片处理下沉到CDN边缘节点，利用离用户最近CDN节点完成图片数据的处理，减少数据回源，从而减少中心服务器的性能消耗。

当然这个只是使用Nginx+Lua+GraphicsMagick来实现简单的图片裁剪功能，如果要实现阿里OSS图片处理要比这个复杂的多，不仅要解决大量文件存储高可要和自动扩容问题，还要解决高并发下图片裁剪的性能问题，们只是通过这个案例了解图片自动缩放的基本原理，原理看起来比较简单，想要做的好而且还要给全国那么多企业用，要保持高可用、高性能就比较有难度了。

总结

本文主要介绍了常用图片处理软件ImageMagick的使用，并通过命令和JAVA代码演示图片信息的获取、缩放、打水印、裁剪功能，在最后通过OpenResty+Lua实现类似OSS的自动图片缩放功能。