Android Bitmap详解

Posted

tags:

篇首语:本文由小常识网(cha138.com)小编为大家整理,主要介绍了Android Bitmap详解相关的知识,希望对你有一定的参考价值。

参考技术A Bitmap是Android系统中图像处理的最重要类之一。用它可以获取图像信息,对图像进行剪切、旋转、缩放等操作,并可以指定格式保存图像文件。

以in开头的都是设置属性值,以out开头的都是获取属性值。

Bitmap的加载获取方式主要有有从Resource资源加载、本地SD卡加载及网络加载等方式。

使用BitmapFactory.decodeResource方式加载图片如果要经过缩放,该缩放是在java层进行的,效率比较低,会消耗java层的内存,因此如果大量使用会导致OOM。

BitmapFactory.decodeStream一般用于二进制文件图片的读取。

从网络加载图片本质上也是从网络读取图片数据流,通过BitmapFactory.decodeStream方式加载图片。

其他的转换就不一一列举了,不能直接转换的可以间接进行转换。

在拍照上传图片过程中,我们可能会遇到上传的图片被旋转了,需要给他复原进行旋转。

获取图片的旋转角度:

Android Matrix矩阵详解

转载请注明本文出自maplejaw的博客(http://blog.csdn.net/maplejaw_

Android中有两个比较重要的矩阵,ColorMatrix和Matrix。ColorMatrix用来改变bitmap的颜色和透明度,Matrix用来对bitmap平移、缩放、错切。

ColorMatrix(色彩矩阵)

Android中Bitmap色彩用了一个[R, G, B, A],4*1的矩阵来保存。
image_1al1ljmtjdjfb2f12fb1aku1t6o13.png-3kB
如果想改变一个Bitmap的色彩该怎么办?现在来了解下ColorMatrix的相关知识。ColorMatrix 是一个4*5的矩阵。
image_1al1lctohqcr4rflnr103ij7mm.png-7.6kB
我们用[R’, G’, B’, A’]来保存新的bitmap色彩,4*5必须和5*1矩阵相乘才能得到4*1矩阵,于是运算关系如下:
image_1alm721n317ds1j9uigg1nvmd1k9.png-15.5kB
根据矩阵乘法通过如下运算,便能如下求出一个新的色彩矩阵了。

为什么要使用4*5矩阵而不是4*4矩阵?。因为只有4*5矩阵可以单独改变一种颜色值。比如你改变e,只会影响R’。

ColorMatrix的默认矩阵如下图所示
image_1al1nirqafabpm1f24fpd1cnk2n.png-4.2kB
可以看出,进行色彩变换运算后色彩值仍然不变。
image_1alm7iacech41osilg81v021nug13.png-25.2kB
知道ColorMatrix的运算原理后,我们就可以做很多事情了。

黑白图片

黑白图片的去色原理:只要把RGB三通道的色彩信息设置成一样;即:R=G=B,那么图像就变成了灰色,并且,为了保证图像亮度不变,同一个通道中的R+G+B应该接近1。
在matlab中按照 0.2989 R,0.5870 G 和 0.1140 B 的比例构成像素灰度值。
在OpenCV中按照 0.299 R, 0.587 G 和 0.114 B 的比例构成像素灰度值。
在Android中按照0.213 R,0.715 G 和 0.072 B 的比例构成像素灰度值。
这些比例主要是根据人眼中三种不同的感光细胞的感光强度比例分配的,因此并没有一个确切值,不同工具调试出来的效果也不尽相同。

知道了RGB相关配色后,相关核心代码如下。

    private Bitmap handleColorMatrix(){
        Canvas canvas = new Canvas(mTempBmp); // 创建一个画布
        Paint paint = new Paint(); // 新建paint
        paint.setAntiAlias(true); //抗锯齿
        //黑白
       ColorMatrix colorMatrix = new ColorMatrix(new float[]{  
        0.213f, 0.715f, 0.072f, 0, 0,  
        0.213f, 0.715f, 0.072f, 0, 0,  
        0.213f, 0.715f, 0.072f, 0, 0,  
        0,       0,    0, 1, 0,  
}); 
        paint.setColorFilter(new ColorMatrixColorFilter(colorMatrix));// 设置颜色变换效果
        canvas.drawBitmap(mOriginBmp, 0, 0, paint);
        return mTempBmp;
    }

运行测试效果如下。
1.gif-95.4kB

色彩偏移和缩放

image_1al4hanss62c10nr1mjevkf1pk912.png-5kB
我们可以通过增加最后一列的值来相应增加或减少某种颜色的值。
image_1al4hhdi9rmi13el15dh8cd9ns1f.png-6.2kB
也可以通过改变对角线上的比例来进行色彩缩放。
比如给红色增加20.

    ColorMatrix colorMatrix = new ColorMatrix(new float[]{
            1, 0, 0, 0, 20,
            0, 1, 0, 0, 0,
            0, 0, 1, 0, 0,
            0, 0, 0, 1, 0,
    });

1.gif-125.7kB
给绿色扩大到1.2倍。

    ColorMatrix colorMatrix = new ColorMatrix(new float[]{
            1, 0, 0, 0, 0,
            0, 1.2f, 0, 0, 0,
            0, 0, 1, 0, 0,
            0, 0, 0, 1, 0,
    });

1.gif-128.8kB
此外ColorMatrix提供了一个setScale来进行色彩缩放。

       /**
     * Set this colormatrix to scale by the specified values.
     */
    public void setScale(float rScale, float gScale, float bScale,
                         float aScale) {
        final float[] a = mArray;

        for (int i = 19; i > 0; --i) {
            a[i] = 0;
        }
        a[0] = rScale;
        a[6] = gScale;
        a[12] = bScale;
        a[18] = aScale;
    }

色彩饱和度

ColorMatrix提供了一个setSaturation通过改变对角线上的比例来改变饱和度。

    /**
     * Set the matrix to affect the saturation of colors.
     *
     * @param sat  饱和度的值,取值0,1
     */
    public void setSaturation(float sat) {
        reset();
        float[] m = mArray;

        final float invSat = 1 - sat;
        final float R = 0.213f * invSat;
        final float G = 0.715f * invSat;
        final float B = 0.072f * invSat;

        m[0] = R + sat; m[1] = G;       m[2] = B;
        m[5] = R;       m[6] = G + sat; m[7] = B;
        m[10] = R;      m[11] = G;      m[12] = B + sat;
    }

可以看出,当sat取值为0时,即是黑白图片。

色彩旋转

看到旋转一词,可能有点蒙,何为色彩旋转?我们可以将RGB看做是一个坐标系(r,g,b)。
那么坐标系如下。
image_1almh3cbj1vnntrbrdm1702coe2a.png-8.6kB
所以,我们可以把一个色彩值看成三维空间里的一个点,色彩值的三个分量可以看成该点的坐标(三维坐标)。假如,我们现在需要围绕蓝色轴进行旋转,我们对着蓝色箭头观察由红色和绿色构造的平面。然后顺时针旋转α度。
image_1alovtm7opj311go1spk2mmft6m.png-20.2kB
在图中,我们可以看到,在旋转后,原R在R轴的分量变为:R*cosα,且原G分量在旋转后在R轴上也有了分量,所以我们要加上这部分分量,因此最终的结果为R’=R*cosα+G*sinα,同理,在计算G’时,因为R的分量落在了负轴上,所以我们要减去这部分,故G’=G*cosα-R*sinα;
于是,我们可以求出矩阵如下。
image_1almfosbk111l186nsuscqdqet13.png-7.4kB
同理,围绕红色轴旋转的矩阵如下。
image_1almfu6po1fern6b8l4cl617j1g.png-7.1kB
围绕绿色轴旋转的矩阵如下。
image_1almg1sjf1oj178o19t2ditekv1t.png-7.4kB

同样,ColorMatrix提供了一个setRotate(int axis, float degrees)来进行色彩旋转。

    public void setRotate(int axis, float degrees) {
        reset();
        double radians = degrees * Math.PI / 180d;
        float cosine = (float) Math.cos(radians);
        float sine = (float) Math.sin(radians);
        switch (axis) {

        case 0:  // 围绕红色轴旋转
            mArray[6] = mArray[12] = cosine;
            mArray[7] = sine;
            mArray[11] = -sine;
            break;

        case 1:   // 围绕绿色轴旋转
            mArray[0] = mArray[12] = cosine;
            mArray[2] = -sine;
            mArray[10] = sine;
            break;

        case 2:  // 围绕蓝色色轴旋转
            mArray[0] = mArray[6] = cosine;
            mArray[1] = sine;
            mArray[5] = -sine;
            break;
        default:
            throw new RuntimeException();
        }
    }

Matrix(矩阵)

介绍完ColorMatrix,现在来看看Matrix。Android中Bitmap的每一个像素点用x,y坐标表示。同样,在经过平移旋转等运算后,我们需要用一个新坐标x’,y’来表示。Matrix是一个3*3的矩阵。至于为什么是3*3,同样,需要单独进行偏移。于是运算关系如下。
image_1alma4slvs83gke1dnkhll1dkv1g.png-35.2kB
关于Matrix的内容,http://www.cnblogs.com/qiengo/archive/2012/06/30/2570874.html这篇介绍的非常详细,原理和ColorMatrix基本差不多,这类知识关键在于矩阵的计算上,这里就不赘述了,下面例举出常用api。

setTranslate//设置平移矩阵
setScale //设置缩放矩阵
setRotate //设置旋转矩阵。
setSkew //设置错切矩阵
...

preTranslate(float dx, float dy) //先乘平移矩阵,M' = M * T(dx, dy)
preScale(float sx, float sy) //先乘缩放矩阵,M' = M * S(sx, sy)
preRotate(float degrees, float px, float py)//先乘旋转矩阵,M' = M * R(degrees, px, py)
preSkew(float kx, float ky)//先乘错切矩阵,M' = M * K(kx, ky)
...


postTranslate(float dx, float dy) //后乘平移矩阵,M' = T(dx, dy) * M
postScale(float sx, float sy) //后乘缩放矩阵,M' = S(sx, sy) * M
postRotate(float degrees, float px, float py)//后乘旋转矩阵,M' = R(degrees, px, py) * M
postSkew(float kx, float ky)//后乘错切矩阵,M' = K(kx, ky) * M
...

由于矩阵的乘法运算不满足交换律,所以Matrix先乘和后乘是有区别的,先乘就是矩阵运算中的右乘,后乘就是矩阵运算中的左乘。即M' = M * T(dx, dy)M' = T(dx, dy) * M的区别。

最后

关于Matrix的应用,下篇分析图片缩放预览库PhotoView源码时再进行详细介绍。
转载请注明本文出自maplejaw的博客(http://blog.csdn.net/maplejaw_

以上是关于Android Bitmap详解的主要内容,如果未能解决你的问题,请参考以下文章

Android异常与性能优化相关面试问题-bitmap面试问题详解

Android中BitmapFactory.Options详解

Android Matrix矩阵详解

Android Bitmap转I420的坑,以及图文详解YUV420数据格式

APP性能优化系列:内存优化-bitmap详解

Bitmap详解与Bitmap的内存优化