如何使用元数据重新编码 JPEG 图像

项目
06/13/2023

以下示例演示如何将图像及其元数据重新编码为相同格式的新文件。此外，此示例还添加元数据来演示查询编写器使用的单项表达式。

本主题包含以下各节：

先决条件
第 1 部分：解码图像
第 2 部分：创建和初始化图像编码器
第 3 部分：复制解码的帧信息
第 4 部分：复制元数据
第 5 部分：添加其他元数据
第 6 部分：完成编码图像
JPEG 重新编码示例代码
相关主题

先决条件

若要了解本主题，应熟悉 WINDOWS 映像组件 (WIC) 元数据系统，如 WIC 元数据概述中所述。你还应熟悉 WINDOWS 映像组件概述中所述的 WIC 编解码器组件。

第 1 部分：解码图像

必须先为要重新编码的现有图像创建解码器，然后才能将图像数据或元数据复制到新图像文件。以下代码演示如何为图像文件test.jpg创建 WIC 解码器。

    // Initialize COM.
    HRESULT hr = CoInitializeEx(NULL, COINIT_MULTITHREADED);

    IWICImagingFactory *piFactory = NULL;
    IWICBitmapDecoder *piDecoder = NULL;

    // Create the COM imaging factory.
    if (SUCCEEDED(hr))
    {
        hr = CoCreateInstance(CLSID_WICImagingFactory,
        NULL, CLSCTX_INPROC_SERVER,
        IID_PPV_ARGS(&piFactory));
    }

    // Create the decoder.
    if (SUCCEEDED(hr))
    {
        hr = piFactory->CreateDecoderFromFilename(L"test.jpg", NULL, GENERIC_READ,
            WICDecodeMetadataCacheOnDemand, //For JPEG lossless decoding/encoding.
            &piDecoder);
    }

调用 CreateDecoderFromFilename 使用 WICDecodeOptions 枚举中的值 WICDecodeMetadataCacheOnDemand 作为第四个参数。这告知解码器在需要元数据时缓存元数据，方法是获取查询读取器或使用基础元数据读取器。使用此选项可以保留元数据的流，这是执行快速元数据编码所必需的，并启用 JPEG 图像的无损解码和编码。或者，可以使用其他 WICDecodeOptions 值 WICDecodeMetadataCacheOnLoad，该值在加载图像后立即缓存嵌入的图像元数据。

第 2 部分：创建和初始化图像编码器

以下代码演示如何创建将用于对之前解码的图像进行编码的编码器。

    // Variables used for encoding.
    IWICStream *piFileStream = NULL;
    IWICBitmapEncoder *piEncoder = NULL;
    IWICMetadataBlockWriter *piBlockWriter = NULL;
    IWICMetadataBlockReader *piBlockReader = NULL;

    WICPixelFormatGUID pixelFormat = { 0 };
    UINT count = 0;
    double dpiX, dpiY = 0.0;
    UINT width, height = 0;

    // Create a file stream.
    if (SUCCEEDED(hr))
    {
        hr = piFactory->CreateStream(&piFileStream);
    }

    // Initialize our new file stream.
    if (SUCCEEDED(hr))
    {
        hr = piFileStream->InitializeFromFilename(L"test2.jpg", GENERIC_WRITE);
    }

    // Create the encoder.
    if (SUCCEEDED(hr))
    {
        hr = piFactory->CreateEncoder(GUID_ContainerFormatJpeg, NULL, &piEncoder);
    }
    // Initialize the encoder
    if (SUCCEEDED(hr))
    {
        hr = piEncoder->Initialize(piFileStream,WICBitmapEncoderNoCache);
    }

创建并初始化 WIC 文件流 piFileStream 以写入映像文件“test2.jpg”。然后，piFileStream 用于初始化编码器，通知编码器在编码完成后写入图像位的位置。

第 3 部分：复制解码的帧信息

以下代码将图像的每个帧复制到编码器的新帧。此副本包括大小、分辨率和像素格式;所有这些都是创建有效帧所必需的。

注意

JPEG 图像将只有一个帧，在技术上不需要以下循环，但包含此循环是为了演示支持它的格式的多帧用法。

    if (SUCCEEDED(hr))
    {
        hr = piDecoder->GetFrameCount(&count);
    }

    if (SUCCEEDED(hr))
    {
        // Process each frame of the image.
        for (UINT i=0; i<count && SUCCEEDED(hr); i++)
        {
            // Frame variables.
            IWICBitmapFrameDecode *piFrameDecode = NULL;
            IWICBitmapFrameEncode *piFrameEncode = NULL;
            IWICMetadataQueryReader *piFrameQReader = NULL;
            IWICMetadataQueryWriter *piFrameQWriter = NULL;

            // Get and create the image frame.
            if (SUCCEEDED(hr))
            {
                hr = piDecoder->GetFrame(i, &piFrameDecode);
            }
            if (SUCCEEDED(hr))
            {
                hr = piEncoder->CreateNewFrame(&piFrameEncode, NULL);
            }

            // Initialize the encoder.
            if (SUCCEEDED(hr))
            {
                hr = piFrameEncode->Initialize(NULL);
            }
            // Get and set the size.
            if (SUCCEEDED(hr))
            {
                hr = piFrameDecode->GetSize(&width, &height);
            }
            if (SUCCEEDED(hr))
            {
                hr = piFrameEncode->SetSize(width, height);
            }
            // Get and set the resolution.
            if (SUCCEEDED(hr))
            {
                piFrameDecode->GetResolution(&dpiX, &dpiY);
            }
            if (SUCCEEDED(hr))
            {
                hr = piFrameEncode->SetResolution(dpiX, dpiY);
            }
            // Set the pixel format.
            if (SUCCEEDED(hr))
            {
                piFrameDecode->GetPixelFormat(&pixelFormat);
            }
            if (SUCCEEDED(hr))
            {
                hr = piFrameEncode->SetPixelFormat(&pixelFormat);
            }

以下代码执行快速检查以确定源和目标图像格式是否相同。这是必需的，因为第 4 部分显示仅在源格式和目标格式相同时才受支持的操作。

            // Check that the destination format and source formats are the same.
            bool formatsEqual = FALSE;
            if (SUCCEEDED(hr))
            {
                GUID srcFormat;
                GUID destFormat;

                hr = piDecoder->GetContainerFormat(&srcFormat);
                if (SUCCEEDED(hr))
                {
                    hr = piEncoder->GetContainerFormat(&destFormat);
                }
                if (SUCCEEDED(hr))
                {
                    if (srcFormat == destFormat)
                        formatsEqual = true;
                    else
                        formatsEqual = false;
                }
            }

第 4 部分：复制元数据

注意

仅当源图像和目标图像格式相同时，本部分中的代码才有效。编码为其他图像格式时，不能在单个操作中复制图像的所有元数据。

若要在将图像重新编码为相同图像格式时保留元数据，可以使用一些方法在单个操作中复制所有元数据。其中每个操作都遵循类似的模式：每个将解码帧的元数据直接设置为要编码的新帧。请注意，这是针对每个单独的图像帧完成的。

复制元数据的首选方法是使用解码帧的块读取器初始化新帧的块编写器。以下代码演示了此方法。

            if (SUCCEEDED(hr) && formatsEqual)
            {
                // Copy metadata using metadata block reader/writer.
                if (SUCCEEDED(hr))
                {
                    piFrameDecode->QueryInterface(IID_PPV_ARGS(&piBlockReader));
                }
                if (SUCCEEDED(hr))
                {
                    piFrameEncode->QueryInterface(IID_PPV_ARGS(&piBlockWriter));
                }
                if (SUCCEEDED(hr))
                {
                    piBlockWriter->InitializeFromBlockReader(piBlockReader);
                }
            }

在此示例中，只需分别从源帧和目标帧获取块读取器和块编写器。然后，从块读取器初始化块编写器。这会使用块读取器的预填充元数据初始化块编写器。若要了解复制元数据的其他方法，请参阅读取和写入图像元数据概述中的写入元数据部分。

同样，仅当源图像和目标图像具有相同格式时，此操作才有效。这是因为不同的图像格式将元数据块存储在不同的位置。例如，JPEG 和标记图像文件格式 (TIFF) 都支持可扩展元数据平台 (XMP) 元数据块。在 JPEG 映像中，XMP 块位于根元数据块中，如 WIC 元数据概述中所述。但是，在 TIFF 映像中，XMP 块嵌入到根 IFD 块中。

第 5 部分：添加其他元数据

以下示例演示如何向目标图像添加元数据。这是通过使用查询表达式和 PROPVARIANT 中存储的数据调用查询编写器的 SetMetadataByName 方法来完成的。

            if(SUCCEEDED(hr))
            {
                hr = piFrameEncode->GetMetadataQueryWriter(&piFrameQWriter);
            }
            if (SUCCEEDED(hr))
            {
                // Add additional metadata.
                PROPVARIANT    value;
                value.vt = VT_LPWSTR;
                value.pwszVal= L"Metadata Test Image.";
                hr = piFrameQWriter->SetMetadataByName(L"/xmp/dc:title", &value);
            }

有关查询表达式的详细信息，请参阅元数据查询语言概述。

第 6 部分：完成编码图像

复制图像的最后步骤是写入帧的像素数据，将帧提交到编码器，然后提交编码器。提交编码器会将图像流写入文件。

            if (SUCCEEDED(hr))
            {
                hr = piFrameEncode->WriteSource(
                    static_cast<IWICBitmapSource*> (piFrameDecode),
                    NULL); // Using NULL enables JPEG loss-less encoding.
            }

            // Commit the frame.
            if (SUCCEEDED(hr))
            {
                hr = piFrameEncode->Commit();
            }

            if (piFrameDecode)
            {
                piFrameDecode->Release();
            }

            if (piFrameEncode)
            {
                piFrameEncode->Release();
            }

            if (piFrameQReader)
            {
                piFrameQReader->Release();
            }

            if (piFrameQWriter)
            {
                piFrameQWriter->Release();
            }
        }
    }

    if (SUCCEEDED(hr))
    {
        piEncoder->Commit();
    }

    if (SUCCEEDED(hr))
    {
        piFileStream->Commit(STGC_DEFAULT);
    }

    if (piFileStream)
    {
        piFileStream->Release();
    }
    if (piEncoder)
    {
        piEncoder->Release();
    }
    if (piBlockWriter)
    {
        piBlockWriter->Release();
    }
    if (piBlockReader)
    {
        piBlockReader->Release();
    }

帧的 WriteSource 方法用于写入图像的像素数据。请注意，这是在写入元数据后完成的。这是确保元数据在图像文件中有足够的空间所必需的。写入像素数据后，使用帧的 Commit 方法将帧写入流。处理所有帧后，编码器 (，因此使用编码器的 Commit 方法完成图像) 。

提交帧后，必须释放在循环中创建的 COM 对象。

JPEG 重新编码示例代码

下面是第 1 部分到第 6 部分的一个相邻块中的代码。

#include <Windows.h>
#include <Wincodecsdk.h>

int main()
{
    // Initialize COM.
    HRESULT hr = CoInitializeEx(NULL, COINIT_MULTITHREADED);

    IWICImagingFactory *piFactory = NULL;
    IWICBitmapDecoder *piDecoder = NULL;

    // Create the COM imaging factory.
    if (SUCCEEDED(hr))
    {
        hr = CoCreateInstance(CLSID_WICImagingFactory,
        NULL, CLSCTX_INPROC_SERVER,
        IID_PPV_ARGS(&piFactory));
    }

    // Create the decoder.
    if (SUCCEEDED(hr))
    {
        hr = piFactory->CreateDecoderFromFilename(L"test.jpg", NULL, GENERIC_READ,
            WICDecodeMetadataCacheOnDemand, //For JPEG lossless decoding/encoding.
            &piDecoder);
    }

    // Variables used for encoding.
    IWICStream *piFileStream = NULL;
    IWICBitmapEncoder *piEncoder = NULL;
    IWICMetadataBlockWriter *piBlockWriter = NULL;
    IWICMetadataBlockReader *piBlockReader = NULL;

    WICPixelFormatGUID pixelFormat = { 0 };
    UINT count = 0;
    double dpiX, dpiY = 0.0;
    UINT width, height = 0;

    // Create a file stream.
    if (SUCCEEDED(hr))
    {
        hr = piFactory->CreateStream(&piFileStream);
    }

    // Initialize our new file stream.
    if (SUCCEEDED(hr))
    {
        hr = piFileStream->InitializeFromFilename(L"test2.jpg", GENERIC_WRITE);
    }

    // Create the encoder.
    if (SUCCEEDED(hr))
    {
        hr = piFactory->CreateEncoder(GUID_ContainerFormatJpeg, NULL, &piEncoder);
    }
    // Initialize the encoder
    if (SUCCEEDED(hr))
    {
        hr = piEncoder->Initialize(piFileStream,WICBitmapEncoderNoCache);
    }

    if (SUCCEEDED(hr))
    {
        hr = piDecoder->GetFrameCount(&count);
    }

    if (SUCCEEDED(hr))
    {
        // Process each frame of the image.
        for (UINT i=0; i<count && SUCCEEDED(hr); i++)
        {
            // Frame variables.
            IWICBitmapFrameDecode *piFrameDecode = NULL;
            IWICBitmapFrameEncode *piFrameEncode = NULL;
            IWICMetadataQueryReader *piFrameQReader = NULL;
            IWICMetadataQueryWriter *piFrameQWriter = NULL;

            // Get and create the image frame.
            if (SUCCEEDED(hr))
            {
                hr = piDecoder->GetFrame(i, &piFrameDecode);
            }
            if (SUCCEEDED(hr))
            {
                hr = piEncoder->CreateNewFrame(&piFrameEncode, NULL);
            }

            // Initialize the encoder.
            if (SUCCEEDED(hr))
            {
                hr = piFrameEncode->Initialize(NULL);
            }
            // Get and set the size.
            if (SUCCEEDED(hr))
            {
                hr = piFrameDecode->GetSize(&width, &height);
            }
            if (SUCCEEDED(hr))
            {
                hr = piFrameEncode->SetSize(width, height);
            }
            // Get and set the resolution.
            if (SUCCEEDED(hr))
            {
                piFrameDecode->GetResolution(&dpiX, &dpiY);
            }
            if (SUCCEEDED(hr))
            {
                hr = piFrameEncode->SetResolution(dpiX, dpiY);
            }
            // Set the pixel format.
            if (SUCCEEDED(hr))
            {
                piFrameDecode->GetPixelFormat(&pixelFormat);
            }
            if (SUCCEEDED(hr))
            {
                hr = piFrameEncode->SetPixelFormat(&pixelFormat);
            }

            // Check that the destination format and source formats are the same.
            bool formatsEqual = FALSE;
            if (SUCCEEDED(hr))
            {
                GUID srcFormat;
                GUID destFormat;

                hr = piDecoder->GetContainerFormat(&srcFormat);
                if (SUCCEEDED(hr))
                {
                    hr = piEncoder->GetContainerFormat(&destFormat);
                }
                if (SUCCEEDED(hr))
                {
                    if (srcFormat == destFormat)
                        formatsEqual = true;
                    else
                        formatsEqual = false;
                }
            }

            if (SUCCEEDED(hr) && formatsEqual)
            {
                // Copy metadata using metadata block reader/writer.
                if (SUCCEEDED(hr))
                {
                    piFrameDecode->QueryInterface(IID_PPV_ARGS(&piBlockReader));
                }
                if (SUCCEEDED(hr))
                {
                    piFrameEncode->QueryInterface(IID_PPV_ARGS(&piBlockWriter));
                }
                if (SUCCEEDED(hr))
                {
                    piBlockWriter->InitializeFromBlockReader(piBlockReader);
                }
            }

            if(SUCCEEDED(hr))
            {
                hr = piFrameEncode->GetMetadataQueryWriter(&piFrameQWriter);
            }
            if (SUCCEEDED(hr))
            {
                // Add additional metadata.
                PROPVARIANT    value;
                value.vt = VT_LPWSTR;
                value.pwszVal= L"Metadata Test Image.";
                hr = piFrameQWriter->SetMetadataByName(L"/xmp/dc:title", &value);
            }
            if (SUCCEEDED(hr))
            {
                hr = piFrameEncode->WriteSource(
                    static_cast<IWICBitmapSource*> (piFrameDecode),
                    NULL); // Using NULL enables JPEG loss-less encoding.
            }

            // Commit the frame.
            if (SUCCEEDED(hr))
            {
                hr = piFrameEncode->Commit();
            }

            if (piFrameDecode)
            {
                piFrameDecode->Release();
            }

            if (piFrameEncode)
            {
                piFrameEncode->Release();
            }

            if (piFrameQReader)
            {
                piFrameQReader->Release();
            }

            if (piFrameQWriter)
            {
                piFrameQWriter->Release();
            }
        }
    }

    if (SUCCEEDED(hr))
    {
        piEncoder->Commit();
    }

    if (SUCCEEDED(hr))
    {
        piFileStream->Commit(STGC_DEFAULT);
    }

    if (piFileStream)
    {
        piFileStream->Release();
    }
    if (piEncoder)
    {
        piEncoder->Release();
    }
    if (piBlockWriter)
    {
        piBlockWriter->Release();
    }
    if (piBlockReader)
    {
        piBlockReader->Release();
    }
    return 0;
}

概念性
WIC 元数据概述
元数据查询语言概述
读取和写入图像元数据概述
元数据扩展性概述

通过

如何使用元数据重新编码 JPEG 图像

先决条件

第 1 部分：解码图像

第 2 部分：创建和初始化图像编码器

第 3 部分：复制解码的帧信息

第 4 部分：复制元数据

第 5 部分：添加其他元数据

第 6 部分：完成编码图像

JPEG 重新编码示例代码

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