图片及存储选型

1      图片大小计算

1.1      图片选择

像素大小：500px*500px

支持格式：JPG(JPEG)，PNG 

(在数字成像领域，有两种图像格式优先于其他格式：JPEG（或JPG）和PNG。)

第三方限制大小：base64:2M

1.2      BMP原始图片

直接色、有损、点阵图

 (14+40+（500×3+1）×500)/1024= 732K

1.3      BMP256真彩色

索引色、无损、点阵图

（14 + 50 + 256 × 4 + （500 + 3）× 500）/1024 = 246K

1.4      PNG无损

无损、索引色、点阵图

无法计算大小，图片颜色连续则会缩小较大。

1.5      PNG有损压缩

有损、索引色、点阵图

合并一些颜色后，再进行PNG，所以会有很多颜色变的连续。

1.6      JPEG/JPG格式

JPEG是有损的、采用直接色的、点阵图。

这个算法就比较复杂了。核心步骤如下:

1、  图像被分割成大小为8X8的小块，这些小块在整个压缩过程中都是单独被处理的。

2、  颜色空间转换RGB->YCbCr（Y表示亮度(Luminance)，Cb和Cr分别表示绿色和红色的“色差值”。）对于人眼来说，图像中明暗的变化更容易被感知到，亮度图的细节更加丰富。JPEG把图像转换为YCbCr之后，就可以针对数据得重要程度的不同做不同的处理。这就是为什么JPEG使用这种颜色空间的原因。

3、  JPEG算法中的核心内容，离散余弦变换（Discrete cosine transform），简称DCT。在JPEG压缩过程中，经过颜色空间的转换，每一个8X8的图像块，在数据上表现为3个8X8的矩阵，紧接着我们对这三个矩阵做一个二维的DCT转换。

在实际的JPEG压缩过程中，由于图像本身的连贯性，一个8X8的图像中的数值一般不会出现大的跳跃，经过DCT转换会有类似的效果，左上角的直流分量保存了一个大的数值，其他分量都接近于0。

经过离散余弦变换，图像数据虽然已经面目全非，但仍然是处于“可逆”的状态，也就是说我们还没有进入“有损”的那一步。

4、  数据量化。JPEG提供了量子化算法，但太难。量化后，数据就有损了。

5、  读数组的顺序如下，原因右下都是0,便于出现大量连续的0.

6、  哈弗曼编码。哈弗曼几乎是所有压缩算法的基础，它的基本原理是根据数据中元素的使用频率，调整元素的编码长度，以得到更高的压缩比。

7、  JPEG图像压缩优化

JPEG中使用了量化、哈夫曼编码等，极大的压缩了图片占用的空间，那么是否可以进一步压缩呢？

从技术角度讲，是可以的。如DropBox开源的lepton，在目前的JPEG压缩基础上，可以再节省22%左右的空间。

但这个用到的算术编码算法是IBM的专利，JPEG标准不用。

1.7      JPEG对比PNG

JPEG:

可以提高或降低JPEG文件压缩的级别。

但是，文件大小是以牺牲图像质量为代价的。压缩比率可以高达 100:1。（JPEG 格式可在 10:1 到 20:1 的比率下轻松地压缩文件，而图片质量不会下降。）JPEG压缩可以很好地处理写实摄影作品。但是，对于颜色较少、对比级别强烈、实心边框或纯色区域大的较简单的作品，JPEG压缩无法提供理想的结果。有时，压缩比率会低到 5:1，严重损失了图片完整性。这一损失产生的原因是，JPEG压缩方案可以很好地压缩类似的色调，但是 JPEG 压缩方案不能很好地处理亮度的强烈差异或处理纯色区域。

JPG格式也叫JPEG格式是数码相机用于储存相片的常用格式，现在也是QQ空间、新闻照片中被广泛使用的图片格式。其特点是色彩还原性好，可以在照片不明显失真的情况下，大幅度压缩图片文件，所以储存体积不是很大。其缺点是不像PNG那样支持图片的透明度。

PNG:

可谓是最适合网络的图片！PNG的优点是，清晰，无损压缩，压缩比率很高，可渐变透明，具备几乎所有GIF的优点；缺点是不如JPG的颜色丰富，同样的图片体积也比JPG略大。但是PNG应该在网站设计上被推广，它是公认的最适合网页使用的图片格式。Google就是一个很好的例子。Google所有站点几乎全部的图片资源都是PNG格式。8位的PNG完全可以替代掉GIF。

大小比较：通常地，PNG ≈ JPG > GIF

透明性：PNG > GIF > JPG

色彩丰富程度：JPG > PNG >GIF

兼容程度：GIF ≈ JPG > PNG

总结：

PNG适合屏幕截图，JPEG适合照片，用来表达更生动的图像效果，比如颜色渐变。

而人脸是照片，色彩是渐进的，要求辨识度高，选用JPEG.

大小差不多。

2      实测JPEG图片大小

图中BMP为BMP原始图片，转化为JPEG图片。

如图所示，BMP转化为JPEG图片后，缩小为原图1/20 – 1/30

也就是500px*500px的BMP原始图片转化为JPEG后，大小应该为：

       732K / 20 = 36K  --  732K / 30 = 24 K

平均30K

人脸图片比一般图片JPEG压缩率更好的原因：更加符合JPEG压缩的设计要求(连续性好)。

3      人脸图片存储选型

       文件系统比数据库系统的优势是：1、分布式存储容易，2、分散IO读取，提升系统访问速度。但缺点是一致性保证，事务性。所以一般是用于可靠性要求不是那么高，但访问量高的系统，比如博客，淘宝之类的。

前文已明确，人脸选图片格式为JPEG，500px*500px的JPEG图片大小约为30K。

1. 存储空间

USM系统规格为200W人，按人脸业务收敛比1/10，平均每人2张注册图片计算，

图片总大小为， 2000000/10*2*30/1024/1024=11.4G

              故就存储而言，放数据库也不算多。

1. 访问性能

              在AI网关中，人脸图片基本很少会读取注册时的图片，不存在读图片引起的系统IO性能问题。

       所以当前规格不需要做文件系统，后续如果有新的要求使用文件系统，也可方便切换。

4      参考

4.1      PNG文件格式详解

https://blog.csdn.net/bisword/article/details/2777121

4.2      PNG 图片压缩对比分析

https://juejin.im/entry/587f14378d6d810058a18e1f

4.3      图像分辨率和图像大小的计算

https://blog.csdn.net/u012372584/article/details/52329731

4.4      JPEG系列三 JPEG图像压缩

https://blog.csdn.net/shelldon/article/details/54234433

4.5      JPEG系列四 JPEG图像压缩优化

https://blog.csdn.net/shelldon/article/details/54234436

4.6      JPEG vs. PNG: Which image-saving format is the better one to use?

https://www.digitaltrends.com/photography/jpeg-vs-png-photo-format/

4.7      图片格式JPG、GIF、PNG哪个好，该选择谁

https://www.binarization.com/archive/2016/jpg-gif-png/

4.8      图片格式 jpg、png、gif各有什么优缺点？什么情况下用什么格式的图片呢？

https://www.zhihu.com/question/20028452