Android 不规则封闭区域填充 手指秒变油漆桶

释放双眼,带上耳机,听听看~!

一、概述

在上一篇的叙述中,我们通过图层的方式完成了图片颜色的填充(详情请戳:Android 不规则图像填充 小玩着色游戏),不过在着色游戏中更多的还是基于边界的图像的填充。本篇博客将详细描述。

图像的填充有2种经典算法。

  • 一种是种子填充法。种子填充法理论上能够填充任意区域和图形,但是这种算法存在大量的反复入栈和大规模的递归,降低了填充效率。
  • 另一种是扫描线填充法。

注意:实际上图像填充的算法还是很多的,有兴趣可以去Google学术上去搜一搜。
ok,下面先看看今天的效果图:

ok,可以看到这样的颜色填充比上一篇的基于层的在素材的准备上要easy 很多~~~


二、原理分析

首先我们简述下原理,我们在点击的时候拿到点击点的”颜色”,然后按照我们选择的算法进行填色即可。

算法1:种子填充法,四联通/八联通

详细介绍,可以参考多边形区域填充算法--递归种子填充算法

算法简介:假设要将某个区域填充成红色。

从用户点击点的像素开始,上下左右(八联通还有左上,左下,右上,右下)去判断颜色,如果四个方向上的颜色与当前点击点的像素一致,则改变颜色至目标色。然后继续上述这个过程。

ok,可以看到这是一个递归的过程,1个点到4个,4个到16个不断的去延伸。如果按照这种算法,你会写出类似这样的代码:

/**
* @param pixels   像素数组
* @param w        宽度
* @param h        高度
* @param pixel    当前点的颜色
* @param newColor 填充色
* @param i        横坐标
* @param j        纵坐标
*/
private void fillColor01(int[] pixels, int w, int h, int pixel, int newColor, int i, int j)
{
int index = j * w + i;
if (pixels[index] != pixel || i >= w || i < 0 || j < 0 || j >= h)
return;
pixels[index] = newColor;
//上
fillColor01(pixels, w, h, pixel, newColor, i, j - 1);
//右
fillColor01(pixels, w, h, pixel, newColor, i + 1, j);
//下
fillColor01(pixels, w, h, pixel, newColor, i, j + 1);
//左
fillColor01(pixels, w, h, pixel, newColor, i - 1, j);
}

代码很简单,但是如果你去运行,会发生StackOverflowException异常,这个异常主要是因为大量的递归造成的。虽然简单,但是在移动设备上使用该方法不行。

于是,我就想,这个方法不是递归深度过多么,那么我可以使用一个Stack去存像素点,减少递归的深度和次数,于是我把代码改成如下的方式:

/**
* @param pixels   像素数组
* @param w        宽度
* @param h        高度
* @param pixel    当前点的颜色
* @param newColor 填充色
* @param i        横坐标
* @param j        纵坐标
*/
private void fillColor(int[] pixels, int w, int h, int pixel, int newColor, int i, int j)
{
mStacks.push(new Point(i, j));
while (!mStacks.isEmpty())
{
Point seed = mStacks.pop();
Log.e("TAG", "seed = " + seed.x + " , seed = " + seed.y);
int index = seed.y * w + seed.x;
pixels[index] = newColor;
if (seed.y > 0)
{
int top = index - w;
if (pixels[top] == pixel)
{
mStacks.push(new Point(seed.x, seed.y - 1));
}
}
if (seed.y < h - 1)
{
int bottom = index + w;
if (pixels[bottom] == pixel)
{
mStacks.push(new Point(seed.x, seed.y + 1));
}
}
if (seed.x > 0)
{
int left = index - 1;
if (pixels[left] == pixel)
{
mStacks.push(new Point(seed.x - 1, seed.y));
}
}
if (seed.x < w - 1)
{
int right = index + 1;
if (pixels[right] == pixel)
{
mStacks.push(new Point(seed.x + 1, seed.y));
}
}
}
}

方法的思想也比较简单,将当前像素点入栈,然后出栈着色,接下来分别判断四个方向的,如果符合条件也进行入栈(只要栈不为空持续运行)。ok,这个方法我也尝试跑了下,恩,这次不会报错了,但是速度特别的慢~~~~慢得我是不可接受的。(有兴趣可以尝试,记得如果ANR,点击等待)。

这样来看,第一种算法,我们是不考虑了,没有办法使用,主要原因是假设对于矩形同色区域,都是需要填充的,而算法一依然是各种入栈。于是考虑第二种算法

扫描线填充法

详细可参考 扫描线种子填充算法的解析扫描线种子填充算法

算法思想[4]:

  1. 初始化一个空的栈用于存放种子点,将种子点(x, y)入栈;
  2. 判断栈是否为空,如果栈为空则结束算法,否则取出栈顶元素作为当前扫描线的种子点(x, y),y是当前的扫描线;
  3. 从种子点(x, y)出发,沿当前扫描线向左、右两个方向填充,直到边界。分别标记区段的左、右端点坐标为xLeft和xRight;
  4. 分别检查与当前扫描线相邻的y – 1和y + 1两条扫描线在区间[xLeft, xRight]中的像素,从xRight开始向xLeft方向搜索,假设扫描的区间为AAABAAC(A为种子点颜色),那么将B和C前面的A作为种子点压入栈中,然后返回第(2)步;

上述参考自参考文献[4],做了些修改,文章[4]中描述算法,测试有一点问题,所以做了修改.

可以看到该算法,基本上是一行一行着色的,这样的话在大块需要着色区域的效率比算法一要高很多。

ok,关于算法的步骤大家目前觉得模糊,一会可以参照我们的代码。选定了算法以后,接下来就开始编码了。


三、编码实现

我们代码中引入了一个边界颜色,如果设置的话,着色的边界参考为该边界颜色,否则会只要与种子颜色不一致为边界。

(一)构造方法与测量

public class ColourImageView extends ImageView
{
private Bitmap mBitmap;
/**
* 边界的颜色
*/
private int mBorderColor = -1;
private boolean hasBorderColor = false;
private Stack<Point> mStacks = new Stack<Point>();
public ColourImageView(Context context, AttributeSet attrs)
{
super(context, attrs);
TypedArray ta = context.obtainStyledAttributes(attrs, R.styleable.ColourImageView);
mBorderColor = ta.getColor(R.styleable.ColourImageView_border_color, -1);
hasBorderColor = (mBorderColor != -1);
L.e("hasBorderColor = " + hasBorderColor + " , mBorderColor = " + mBorderColor);
ta.recycle();
}
@Override
protected void onMeasure(int widthMeasureSpec, int heightMeasureSpec)
{
super.onMeasure(widthMeasureSpec, heightMeasureSpec);
int viewWidth = getMeasuredWidth();
int viewHeight = getMeasuredHeight();
//以宽度为标准,等比例缩放view的高度
setMeasuredDimension(viewWidth,
getDrawable().getIntrinsicHeight() * viewWidth / getDrawable().getIntrinsicWidth());
L.e("view's width = " + getMeasuredWidth() + " , view's height = " + getMeasuredHeight());
//根据drawable,去得到一个和view一样大小的bitmap
BitmapDrawable drawable = (BitmapDrawable) getDrawable();
Bitmap bm = drawable.getBitmap();
mBitmap = Bitmap.createScaledBitmap(bm, getMeasuredWidth(), getMeasuredHeight(), false);
}

可以看到我们选择的是继承ImageView,这样只需要将图片设为src即可。
构造方法中获取我们的自定义边界颜色,当然可以不设置~~
重写测量的目的是为了获取一个和View一样大小的Bitmap便于我们操作。

接下来就是点击啦~

(二)onTouchEvent

@Override
public boolean onTouchEvent(MotionEvent event)
{
final int x = (int) event.getX();
final int y = (int) event.getY();
if (event.getAction() == MotionEvent.ACTION_DOWN)
{
//填色
fillColorToSameArea(x, y);
}
return super.onTouchEvent(event);
}
/**
* 根据x,y获得改点颜色,进行填充
*
* @param x
* @param y
*/
private void fillColorToSameArea(int x, int y)
{
Bitmap bm = mBitmap;
int pixel = bm.getPixel(x, y);
if (pixel == Color.TRANSPARENT || (hasBorderColor && mBorderColor == pixel))
{
return;
}
int newColor = randomColor();
int w = bm.getWidth();
int h = bm.getHeight();
//拿到该bitmap的颜色数组
int[] pixels = new int[w * h];
bm.getPixels(pixels, 0, w, 0, 0, w, h);
//填色
fillColor(pixels, w, h, pixel, newColor, x, y);
//重新设置bitmap
bm.setPixels(pixels, 0, w, 0, 0, w, h);
setImageDrawable(new BitmapDrawable(bm));
}

可以看到,我们在onTouchEvent中获取(x,y),然后拿到改点坐标:

  • 获得点击点颜色,获得整个bitmap的像素数组
  • 改变这个数组中的颜色
  • 然后重新设置给bitmap,重新设置给ImageView

重点就是通过fillColor去改变数组中的颜色


/**
* @param pixels   像素数组
* @param w        宽度
* @param h        高度
* @param pixel    当前点的颜色
* @param newColor 填充色
* @param i        横坐标
* @param j        纵坐标
*/
private void fillColor(int[] pixels, int w, int h, int pixel, int newColor, int i, int j)
{
//步骤1:将种子点(x, y)入栈;
mStacks.push(new Point(i, j));
//步骤2:判断栈是否为空,
// 如果栈为空则结束算法,否则取出栈顶元素作为当前扫描线的种子点(x, y),
// y是当前的扫描线;
while (!mStacks.isEmpty())
{
/**
* 步骤3:从种子点(x, y)出发,沿当前扫描线向左、右两个方向填充,
* 直到边界。分别标记区段的左、右端点坐标为xLeft和xRight;
*/
Point seed = mStacks.pop();
//L.e("seed = " + seed.x + " , seed = " + seed.y);
int count = fillLineLeft(pixels, pixel, w, h, newColor, seed.x, seed.y);
int left = seed.x - count + 1;
count = fillLineRight(pixels, pixel, w, h, newColor, seed.x + 1, seed.y);
int right = seed.x + count;
/**
* 步骤4:
* 分别检查与当前扫描线相邻的y - 1和y + 1两条扫描线在区间[xLeft, xRight]中的像素,
* 从xRight开始向xLeft方向搜索,假设扫描的区间为AAABAAC(A为种子点颜色),
* 那么将B和C前面的A作为种子点压入栈中,然后返回第(2)步;
*/
//从y-1找种子
if (seed.y - 1 >= 0)
findSeedInNewLine(pixels, pixel, w, h, seed.y - 1, left, right);
//从y+1找种子
if (seed.y + 1 < h)
findSeedInNewLine(pixels, pixel, w, h, seed.y + 1, left, right);
}
}

可以看到我已经很清楚的将该算法的四个步骤标识到该方法中。好了,最后就是一些依赖的细节上的方法:

 /**
* 在新行找种子节点
*
* @param pixels
* @param pixel
* @param w
* @param h
* @param i
* @param left
* @param right
*/
private void findSeedInNewLine(int[] pixels, int pixel, int w, int h, int i, int left, int right)
{
/**
* 获得该行的开始索引
*/
int begin = i * w + left;
/**
* 获得该行的结束索引
*/
int end = i * w + right;
boolean hasSeed = false;
int rx = -1, ry = -1;
ry = i;
/**
* 从end到begin,找到种子节点入栈(AAABAAAB,则B前的A为种子节点)
*/
while (end >= begin)
{
if (pixels[end] == pixel)
{
if (!hasSeed)
{
rx = end % w;
mStacks.push(new Point(rx, ry));
hasSeed = true;
}
} else
{
hasSeed = false;
}
end--;
}
}
/**
* 往右填色,返回填充的个数
*
* @return
*/
private int fillLineRight(int[] pixels, int pixel, int w, int h, int newColor, int x, int y)
{
int count = 0;
while (x < w)
{
//拿到索引
int index = y * w + x;
if (needFillPixel(pixels, pixel, index))
{
pixels[index] = newColor;
count++;
x++;
} else
{
break;
}
}
return count;
}
/**
* 往左填色,返回填色的数量值
*
* @return
*/
private int fillLineLeft(int[] pixels, int pixel, int w, int h, int newColor, int x, int y)
{
int count = 0;
while (x >= 0)
{
//计算出索引
int index = y * w + x;
if (needFillPixel(pixels, pixel, index))
{
pixels[index] = newColor;
count++;
x--;
} else
{
break;
}
}
return count;
}
private boolean needFillPixel(int[] pixels, int pixel, int index)
{
if (hasBorderColor)
{
return pixels[index] != mBorderColor;
} else
{
return pixels[index] == pixel;
}
}
/**
* 返回一个随机颜色
*
* @return
*/
private int randomColor()
{
Random random = new Random();
int color = Color.argb(255, random.nextInt(256), random.nextInt(256), random.nextInt(256));
return color;
}

ok,到此,代码就介绍完毕了~~~

最后贴下布局文件~~

<RelativeLayout xmlns:android="http://schemas.android.com/apk/res/android"
xmlns:tools="http://schemas.android.com/tools"
xmlns:zhy="http://schemas.android.com/apk/res-auto"
android:layout_width="match_parent"
android:layout_height="match_parent"
android:paddingLeft="@dimen/activity_horizontal_margin"
android:paddingRight="@dimen/activity_horizontal_margin"
android:paddingTop="@dimen/activity_vertical_margin"
android:paddingBottom="@dimen/activity_vertical_margin"
tools:context=".MainActivity">
<com.zhy.colour_app_01.ColourImageView
        zhy:border_color="#FF000000"
android:src="@drawable/image_007"
android:background="#33ff0000"
android:layout_width="match_parent"
android:layout_centerInParent="true"
android:layout_height="match_parent"/>
</RelativeLayout>
<?xml version="1.0" encoding="utf-8"?>
<resources>
<declare-styleable name="ColourImageView">
<attr name="border_color" format="color|reference"></attr>
</declare-styleable>
</resources>

参考链接

  • http://www.docin.com/p-811949206.html (扫描线种子填充算法的解析)
  • http://blog.csdn.net/jia20003/article/details/8908464 (图像处理之泛洪填充算法(Flood Fill Algorithm))
  • http://blog.csdn.net/orbit/article/details/7323090 (递归种子填充算法)
  • http://blog.csdn.net/orbit/article/details/7343236(扫描线种子填充算法,貌似有点小问题)

ok~

源码点击下载,欢迎star or fork ~~~

 

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