Matrix的使用总结

心得:

1:如果已经有set之类的进行变换的方法了,那么后面不能再有set之类的进行变换的方法了,不然前面的set之类的进行变换的方法就没有效果了,这时必须用前乘矩阵或者后乘矩阵才能将效果叠加,并且set之类的进行变换的方法必须放在前乘或者后乘方法的前面才行,不然set方法放在前乘或后乘的方法后面,前乘或后乘的方法会失效。

2:前乘(pre)和后乘(post)的功能就是确定了执行顺序,比如

matrix.setRotate(45,bitmap.getWidth()/2,bitmap.getHeight()/2);
matrix.preScale(1,2);//就是先进行Scale,然后再进行Rotate;

再比如

matrix.preRotate(45,bitmap.getWidth()/2,bitmap.getHeight()/2);
matrix.postScale(1,2);//就是先进行Rotate,然后再进行Scale

示例代码如下:

public class MyView extends ImageView {
    private Paint paint;
    private Matrix matrix;
    private Bitmap bitmap;
    public MyView(Context context) {
        super(context);
        init();
    }

    public MyView(Context context, AttributeSet attrs) {
        super(context, attrs);
        init();
    }

    @NonNull
    private void init() {
        paint=new Paint();
        paint.setStyle(Paint.Style.FILL);
        matrix=new Matrix();
        bitmap=BitmapFactory.decodeResource(getResources(), R.mipmap.ic_launcher);
        matrix.setScale(1,2);
 matrix.preRotate(45,bitmap.getWidth()/2,bitmap.getHeight()/2);
    }

    public MyView(Context context, AttributeSet attrs, int defStyleAttr) {
        super(context, attrs, defStyleAttr);
    }

    @Override
    protected void onDraw(Canvas canvas) {
        super.onDraw(canvas);
        canvas.drawBitmap(bitmap,matrix,paint);
        Log.d("MyView", "onDraw");
    }
}

参考文章如下:
http://www.gcssloop.com/customview/Matrix_Method

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android群英传中对Matrix的介绍

1:android中的ColorMatrix

android中的ColorMatrix是一个4*5的数字矩阵,它用来对图片的色彩进行处理,对于每个像素点,都有一个ColorMatrix用来保存颜色的RGBA值。



上图中:
第一行的abcde值用来决定新的颜色值中的R(红色);
第二行的fghij值用来决定新的颜色值中的G(绿色);
第三行的klmno值用来决定新的颜色值中的B(蓝色);
第四行的pqrst值用来决定新的颜色值中的A(透明度);
矩阵A中的第五列(ejot)分别决定每个分量中的offset,即偏移量。
初始化矩阵为



初始化矩阵的颜色是黑色的,示例代码如下所示:
        colorMatrix = new ColorMatrix();
        colorMatrix.set(new float[]{1, 0, 0, 0, 0,
                0, 1, 0, 0, 0,
                0, 0, 1, 0, 0,
                0, 0, 0, 1, 0});
        paint.setColorFilter(new ColorMatrixColorFilter(colorMatrix));//画出来的图形是黑色的

改变颜色值通常有两种方法,一种是直接改变颜色的offset,另一种是直接改变对应的RGBA值,示例代码如下:

1:改变偏移量
        colorMatrix = new ColorMatrix();
        colorMatrix.set(new float[]{1, 0, 0, 0, 100,
                0, 1, 0, 0, 100,
                0, 0, 1, 0, 0,
                0, 0, 0, 1, 0});
        paint.setColorFilter(new ColorMatrixColorFilter(colorMatrix));//画出来的图形是褐色的
2:改变颜色系数
        colorMatrix = new ColorMatrix();
        colorMatrix.set(new float[]{11, 10, 10, 10, 0,
                10, 11, 10, 0, 0,
                10, 10, 11, 0, 0,
                10, 10, 0, 1, 0});
        paint.setColorFilter(new ColorMatrixColorFilter(colorMatrix));//画出来的图形是红色的

ColorMatrix中设置图像的色调,android系统提供了setRotate()来帮助我们设置颜色的色调,其中该方法的第一个参数,系统分别使用0,1,2来代表red,green,blue三种颜色的处理;而第二个参数,就是需要处理的值。示例代码如下:

        colorMatrix = new ColorMatrix();
        colorMatrix.setRotate(0,45);
        colorMatrix.setRotate(1,45);
        colorMatrix.setRotate(2,45);//给RGB三种颜色分别设置了不同的色调值
        paint.setColorFilter(new ColorMatrixColorFilter(colorMatrix));

ColorMatrix中设置图像的饱和度,android系统提供了setSaturation()来设置颜色的饱和度,参数即代表设置颜色的饱和度的值,当饱和度为0时,图像就变成灰度图像了。示例代码如下:

        colorMatrix = new ColorMatrix();
        colorMatrix.setSaturation(0);
        paint.setColorFilter(new ColorMatrixColorFilter(colorMatrix));

ColorMatrix中设置图像的亮度,当三原色以相同的比例进行混合的时候,就会显示出白色,当亮度为0时,图像就会变为黑色。示例代码如下:

        colorMatrix = new ColorMatrix();
        colorMatrix.setScale(100,100,100,10);
        paint.setColorFilter(new ColorMatrixColorFilter(colorMatrix));

除了单独使用上面三种方式来进行颜色效果的处理之外,android系统还封装了矩阵的乘法运算,它提供了postConcat()方法来将矩阵的作用效果混合,从而叠加处理效果。

常用图像颜色矩阵处理效果:

1:灰度效果



示例代码如下:

        colorMatrix = new ColorMatrix();
        colorMatrix.set(new float[]{0.33f, 0.59f, 0.11f, 0, 0,
                0.33f, 0.59f, 0.11f, 0, 0,
                0.33f, 0.59f, 0.11f, 0, 0,
                0, 0, 0, 1, 0});
        paint.setColorFilter(new ColorMatrixColorFilter(colorMatrix));

2:图像反转



3:怀旧效果



4:去色效果

5:高饱和度


像素点分析

在android中,系统提供了Bitmap.getPixels()方法来帮我们提取整个Bitmap中的像素点,并保存到一个数组中,方法原型如下:

public void getPixels(@ColorInt int[] pixels, int offset, int stride,
                          int x, int y, int width, int height)

pixels:接收位图颜色值得数组;
offset:写入到pixels[]中的第一个像素索引值;
stride:pixels[]中的行间距;
x:从位图中读取的第一个像素的x坐标值;
y:从位图中读取的第一个像素的y坐标值;
width:从每一行中读取的像素宽度;
height:读取的行数;
示例代码如下:

        int[] ints=new int[bitmap.getWidth()*bitmap.getHeight()];       
        bitmap.getPixels(ints,0,bitmap.getWidth(),0,0,bitmap.getWidth(),bitmap.getHeight());
        for (int i = 0; i < ints.length; i++) {//输出了每个像素点对应的RGB的值
            Log.d("MyView", "Color.red(ints[i]):" + Color.red(ints[i]));
            Log.d("MyView", "Color.green(ints[i]):" + Color.green(ints[i]));
            Log.d("MyView", "Color.blue(ints[i]):" + Color.blue(ints[i]));
        }

常用图像像素点处理效果:

1:底片效果,示例代码如下:

...
    private Paint paint;
    private Bitmap bitmap;
    private Bitmap bitmap1;
    private int[] ints;
    private boolean is = false;

    public MyView(Context context) {
        super(context);
        init();
    }

    public MyView(Context context, AttributeSet attrs) {
        super(context, attrs);
        init();
    }

    @NonNull
    private void init() {
        paint = new Paint();
        paint.setStyle(Paint.Style.FILL);
        bitmap = BitmapFactory.decodeResource(getResources(), R.mipmap.ic_launcher);
        bitmap1 = Bitmap.createBitmap(bitmap.getWidth(), bitmap.getHeight(), Bitmap.Config.ARGB_8888);
        ints = new int[bitmap.getWidth() * bitmap.getHeight()];
        new Thread() {
            @Override
            public void run() {
                try {
                    Thread.sleep(3000);//这里让线程睡上3秒,不然线程中的逻辑执行的太快了,导致onDraw方法中的is一直为true
                } catch (InterruptedException e) {
                    e.printStackTrace();
                }
                bitmap.getPixels(ints, 0, bitmap.getWidth(), 0, 0, bitmap.getWidth(), bitmap.getHeight());
                for (int i = 0; i < ints.length; i++) {//输出了每个像素点对应的RGB的值
                    ints[i] = Color.argb(Color.alpha(ints[i]), 255 - Color.red(ints[i]),
                            255 - Color.green(ints[i]),
                            255 - Color.blue(ints[i]));
                }
                is = true;
                postInvalidate();
            }
        }.start();
    }

    public MyView(Context context, AttributeSet attrs, int defStyleAttr) {
        super(context, attrs, defStyleAttr);
    }

    @RequiresApi(api = Build.VERSION_CODES.LOLLIPOP)
    @Override
    protected void onDraw(Canvas canvas) {
        super.onDraw(canvas);
        Log.d("MyView", "ondrawhehe:" + is);
        if (is) {
            Log.d("MyView", "ondraw:" + is);
            bitmap1.setPixels(ints, 0, bitmap1.getWidth(), 0, 0, bitmap1.getWidth(), bitmap1.getHeight());
            canvas.drawBitmap(bitmap1, 200, 200, paint);
        }
    }
}
/* 输出结果为:05-31 16:16:10.893 3097-3097/com.example.liang.arlvyou D/MyView: ondrawhehe:false
            05-31 16:16:13.823 3097-3097/com.example.liang.arlvyou D/MyView: ondrawhehe:true
            05-31 16:16:13.823 3097-3097/com.example.liang.arlvyou D/MyView: ondraw:true*/
...

2:老照片效果



示例代码如下:

...
for (int i = 0; i < ints.length; i++) {//输出了每个像素点对应的RGB的值
                    ints[i] = Color.argb(Color.alpha(ints[i]), (int) (0.393 * Color.red(ints[i]) + 0.769 * Color.green(ints[i]) + 0.189 * Color.blue(ints[i])),
                            (int) (0.349 * Color.red(ints[i]) + 0.686 * Color.green(ints[i]) + 0.168 * Color.blue(ints[i]))
                            , (int) (0.272 * Color.red(ints[i]) + 0.534 * Color.green(ints[i]) + 0.131 * Color.blue(ints[i])));
                }
...

2:android中的变形矩阵Matrix

android的图形变换矩阵式一个3*3的矩阵,初始化矩阵如下图所示:


在图形变换矩阵中,同样是通过一个一维数组来模拟矩阵,并通过setValues()方法将一个一维数组转换为图形变换矩阵,代码如下所示;
        matrix = new Matrix();
        matrix.setValues(new float[]{2, 1, 0,
                1, 2, 0,
                0, 0, 1});
...
        canvas.drawBitmap(bitmap, matrix, paint);
...
当然,与色彩矩阵一样,android系统同样提供了一些API来简化矩阵的运算,如下所示:

Matrix.setRotate()--旋转变换
Matrix.setTranslate()--平移变换
Matrix.setScale()--缩放变换
Matrix.setSkew()--错位变换
pre()和post()--提供矩阵的前乘和后乘运算

Matrix类的set方法会重置矩阵中的所有值,而pre和post方法不会,这两个方法常用来实现矩阵的混合作用。不过要注意的是,矩阵运算不满足交换律,所以矩阵乘法的前乘和后乘是两种不同的运算方式。

像素块分析

drawBitmapMesh()与操纵像素点来改变色彩的原理类似,只不过是把图像分成了一个个的小块,然后通过改变每一个图像块来修改整个图像。方法原型如下所示:
public void drawBitmapMesh(@NonNull Bitmap bitmap, int meshWidth, int meshHeight,
            @NonNull float[] verts, int vertOffset, @Nullable int[] colors, int colorOffset,
            @Nullable Paint paint)

bitmap:将要扭曲的图像;
meshWidth:需要的横向网格数目;
meshHeight:需要的纵向网格数目;
verts:网格交叉点坐标数组,最重要的一个参数,数组中的每两位用来保存一个交织点,第一个是横坐标,第二个是纵坐标;
vertOffset:verts数组中开始跳过的(x,y)坐标对的数目;
示例代码稍后上传:

public class CeShi extends AppCompatActivity {
    private Bitmap bitmap;

    @Override
    protected void onCreate(@Nullable Bundle savedInstanceState) {
        super.onCreate(savedInstanceState);
        setContentView(new MyView(this,R.mipmap.touxiang));
    }
    private class MyView extends View
    {
        //定义两个常量,这两个常量指定该图片横向,纵向上都被划分为20格
        private final int WIDTH = 20;
        private final int HEIGHT = 20;
        //记录该图片上包含441个顶点
        private final int COUNT = (WIDTH + 1) * (HEIGHT + 1);
        //定义一个数组,记录Bitmap上的21*21个点的坐标
        private final float[] verts = new float[COUNT * 2];
        //定义一个数组,记录Bitmap上的21*21个点经过扭曲后的坐标
        //对图片扭曲的关键就是修改该数组里元素的值
        private final float[] orig = new float[COUNT * 2];
        public MyView(Context context, int drawableId) {
            super(context);
            setFocusable(true);
            //根据指定资源加载图片
            bitmap = BitmapFactory.decodeResource(getResources(), drawableId);
            //获取图片宽度和高度
            float bitmapWidth = bitmap.getWidth();
            float bitmapHeight = bitmap.getHeight();
            int index = 0;
            for(int y = 0; y <= HEIGHT; y++)
            {
                float fy = bitmapHeight * y / HEIGHT;
                for(int x = 0 ; x <= WIDTH; x++)
                {
                    float fx = bitmapWidth * x / WIDTH;
                    //初始化orig,verts数组
                    //初始化,orig,verts两个数组均匀地保存了21 * 21个点的x,y坐标 
                    orig[index * 2 + 0] = verts[index * 2 + 0] = fx;
                    orig[index * 2 + 1] = verts[index * 2 + 1] = fy;
                    index += 1;
                }
            }
            //设置背景色
            setBackgroundColor(Color.WHITE);
        }
        protected void onDraw(Canvas canvas)
        {
            //对bitmap按verts数组进行扭曲
            //从第一个点(由第5个参数0控制)开始扭曲
            canvas.drawBitmapMesh(bitmap, WIDTH, HEIGHT, verts, 0, null, 0, null);
        }
        //工具方法,用于根据触摸事件的位置计算verts数组里各元素的值
        private void warp(float cx, float cy)
        {
            for(int i = 0; i < COUNT * 2; i += 2)
            {
                float dx = cx - orig[i + 0];
                float dy = cy - orig[i + 1];
                float dd = dx * dx + dy * dy;
                //计算每个坐标点与当前点(cx,cy)之间的距离
                float d = (float)Math.sqrt(dd);
                //计算扭曲度,距离当前点(cx,cy)越远,扭曲度越小
                float pull = 80000 / ((float)(dd * d));
                //对verts数组(保存bitmap 上21 * 21个点经过扭曲后的坐标)重新赋值
                if(pull >= 1)
                {
                    verts[i + 0] = cx;
                    verts[i + 1] = cy;
                }
                else
                {
                    //控制各顶点向触摸事件发生点偏移
                    verts[i + 0] = orig[i + 0] + dx * pull;
                    verts[i + 1] = orig[i + 1] + dx * pull;
                }
            }
            //通知View组件重绘
            invalidate();
        }
        public boolean onTouchEvent(MotionEvent event)
        {
            //调用warp方法根据触摸屏事件的坐标点来扭曲verts数组
            warp(event.getX() , event.getY());
            return true;
        }
    }
}
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