二维码改色方案

Posted 2020-09-14 出世Sunny

本文章主要讨论的是如何将一个纯色二维码变成彩色的。

前段时间公司业务上有这么一个需求，客户不喜欢后台生成的纯色二维码，纯蓝，纯紫，纯绿都不行，想要彩色二维码。然后这个任务都落到我头上了，因为是图片处理，那主要思路就是靠canvas，canvas可以进行像素操作，所以我进行了一些尝试，也踩了一点小坑，具体记录如下。

 

前置知识

drawImage方法可以把图片画到canvas上，getImageData方法可以获得一个矩形区域所有像素点的信息，返回值的data属性是一个一维数组，储存了所有像素点的信息，一个像素点的信息会占四个元素，分别代表r,g,b和透明度。而像素点在一维数组中的顺序是从左到右，从上到下。最后就是putImageData方法，把更改过的像素信息数组重新扔回画布上。

一些小坑

第一个坑就是canvas用属性去给宽高，别用css;  

第二个坑，做图片处理好像得服务器环境，本地是不行的，听说是基于什么安全考虑，最后我是通过搭本地服务器解决了canvas的报错。

第三个坑，栈溢出，这个目前还没找到原因，后面会详细讲

变色的思路

主要思路来自于《啊哈！算法！》里面深度优先搜索和广度优先搜索的章节，该章节的最后一部分的“宝岛探险”实现了给不同的区域依次编号，把编号看成染色，其实是一样的。

具体实现

其实所谓的彩色二维码，不是那种每个像素点颜色随机的二维码。仔细观察二维码就会发现，黑色的部分是一块一块的，他们分布在白色当中，就好像岛屿分布在海里，我们要做的就是把每个黑色块单独染色。黑色块的实质就是一个一个相连的黑色像素点。

前面也提到，我们使用canvas是因为可以进行像素操作，所以我们的操作其实是给像素点染色，我们显然不希望给背景色染色，所以背景色需要进行一个判断；前面也提到，背景色好像海洋分割了黑色的颜色块，那也就是说我们读一个像素点进行染色之后，不停的判断它右侧的像素点颜色，当出现背景色的时候就说明到达了边界，可以停止右方向的染色，但是每个像素点其实有四个相连接的方向，当一个像素点右边就是背景色，我们应该也去尝试别的方向的可能性，这个就是深度优先搜索，通过递归，不断的验证当前像素点的下一个位置的颜色，是背景色，那就回来，尝试别的方向；不是背景色，那就染色，然后对染色之后的这个像素点进行四个方向的验证。

有几点提一下，判断是不是背景色，肯定得比对rgba的值，所以颜色参数得做处理，另一个就是像素点信息的数组，每四个元素代表一个像素，所以想要比对正确的像素信息，这部分也要处理。
可能说的有点乱，我们看一下代码

第一部分，canvas

// canvas 部分
var canvas = $("canvas")[0];
var ctx = canvas.getContext("2d");

var img = new Image();
img.src = path; //这里的path就是图片的地址

 

第二部分，颜色的处理

// 分离颜色参数   返回一个数组
var colorRgb = (function() {
    var reg = /^#([0-9a-fA-f]{3}|[0-9a-fA-f]{6})$/;

    return function(str) {
        var sColor = str.toLowerCase();
        if (sColor && reg.test(sColor)) {
            if (sColor.length === 4) {
                var sColorNew = "#";
                for (var i = 1; i < 4; i += 1) {
                    sColorNew += sColor.slice(i, i + 1).concat(sColor.slice(i, i + 1));
                }
                sColor = sColorNew;
            }
            //处理六位的颜色值  
            var sColorChange = [];
            for (var i = 1; i < 7; i += 2) {
                sColorChange.push(parseInt("0x" + sColor.slice(i, i + 2)));
            }
            return sColorChange;
        } else {
            var sColorChange = sColor.replace(/(rgb\\()|(\\))/g, "").split(",").map(function(a) {
                return parseInt(a);
            });
            return sColorChange;
        }
    }
})();

 

第三部分，给初始参数

为了避免多余的操作，我们用一个标记数组来记录判断过的位置

// 参数
var bg = colorRgb("#fff"); //忽略的背景色
var width = 220;
var height = 220;
var imgD;  //预留给 像素信息
var colors = ["#368BFF", "#EF2767", "#F17900", "#399690", "#5aa6f7", "#fd417e", "#ffc000", "#59b6a6"];   //染色数组
// 随机colors数组的一个序号
var ranNum = (function() {
    var len = colors.length;
    return function() {
        return Math.floor(Math.random() * len);
    }
})();

// 标记数组 
var book = []; 
for (var i = 0; i < height; i++) { 
　　book[i] = []; 
　　for (var j = 0; j < width; j++) { 
　　　　book[i][j] = 0; 
　　} 
}

 

第四部分，获取像素信息，对每个像素点进行遍历处理，最后扔回canvas

如果标记过，那就跳过，如果没标记过，那就随机一个颜色，深度优先搜索并染色

img.onload = function() {
    ctx.drawImage(img, 0, 0, width, height);
    imgD = ctx.getImageData(0, 0, width, height);

    for (var i = 0; i < height; i++) {
        for (var j = 0; j < width; j++) {
            if (book[i][j] == 0 && checkColor(i, j, width, bg)) { //没标记过 且是非背景色
                book[i][j] = 1;
                var color = colorRgb(colors[ranNum()]);
                dfs(i, j, color);    //深度优先搜索
            }
        }
    }

    ctx.putImageData(imgD, 0, 0);
}


// 验证该位置的像素  不是背景色为true
function checkColor(i, j, width, bg) {
    var x = calc(width, i, j);

    if (imgD.data[x] != bg[0] && imgD.data[x + 1] != bg[1] && imgD.data[x + 2] != bg[2]) {
        return true;
    } else {
        return false;
    }
}

// 改变颜色值
function changeColor(i, j, colorArr) {
    var x = calc(width, i, j);
    imgD.data[x] = colorArr[0];
    imgD.data[x + 1] = colorArr[1];
    imgD.data[x + 2] = colorArr[2];
}


// 返回对应像素点的序号
function calc(width, i, j) {
    if (j < 0) {
        j = 0;
    }
    return 4 * (i * width + j);
}
        

 

关键代码

我们通过一个方向数组，来简化一下操作，我们约定好，尝试的方向为顺时针，从右边开始。

// 方向数组
var next = [
    [0, 1], //右
    [1, 0], //下
    [0, -1], // 左
    [-1, 0] //上 
];

// 深度优先搜索 
function dfs(x, y, color) {
    changeColor(x, y, color);
    for (var k = 0; k <= 3; k++) {
        // 下一个坐标
        var tx = x + next[k][0];
        var ty = y + next[k][1];

        //判断越界
        if (tx < 0 || tx >= height || ty < 0 || ty >= width) {
            continue;
        }


        if (book[tx][ty] == 0 && checkColor(tx, ty, width, bg)) {
            // 判断位置
            book[tx][ty] = 1;
            dfs(tx, ty, color);
        }

    }
    return;
}

 

我遇到的最后一个坑就是当长宽大于220时就会栈溢出，但是小于这个值就不会有问题，具体的原因还不清楚，猜测可能是判断那里有问题，导致死循环了。

全部代码在这里

  1 // 分离颜色参数   返回一个数组
  2 var colorRgb = (function() {
  3     var reg = /^#([0-9a-fA-f]{3}|[0-9a-fA-f]{6})$/;
  4 
  5     return function(str) {
  6         var sColor = str.toLowerCase();
  7         if (sColor && reg.test(sColor)) {
  8             if (sColor.length === 4) {
  9                 var sColorNew = "#";
 10                 for (var i = 1; i < 4; i += 1) {
 11                     sColorNew += sColor.slice(i, i + 1).concat(sColor.slice(i, i + 1));
 12                 }
 13                 sColor = sColorNew;
 14             }
 15             //处理六位的颜色值  
 16             var sColorChange = [];
 17             for (var i = 1; i < 7; i += 2) {
 18                 sColorChange.push(parseInt("0x" + sColor.slice(i, i + 2)));
 19             }
 20             return sColorChange;
 21         } else {
 22             var sColorChange = sColor.replace(/(rgb\\()|(\\))/g, "").split(",").map(function(a) {
 23                 return parseInt(a);
 24             });
 25             return sColorChange;
 26         }
 27     }
 28 })();
 29 
 30 // 验证该位置的像素  不是背景色为true
 31 function checkColor(i, j, width, bg) {
 32     var x = calc(width, i, j);
 33 
 34     if (imgD.data[x] != bg[0] && imgD.data[x + 1] != bg[1] && imgD.data[x + 2] != bg[2]) {
 35         return true;
 36     } else {
 37         return false;
 38     }
 39 }
 40 
 41 // 改变颜色值
 42 function changeColor(i, j, colorArr) {
 43     var x = calc(width, i, j);
 44     imgD.data[x] = colorArr[0];
 45     imgD.data[x + 1] = colorArr[1];
 46     imgD.data[x + 2] = colorArr[2];
 47 }
 48 
 49 
 50 // 返回对应像素点的序号
 51 function calc(width, i, j) {
 52     if (j < 0) {
 53         j = 0;
 54     }
 55     return 4 * (i * width + j);
 56 }
 57 
 58 // 方向数组
 59 var next = [
 60     [0, 1], //右
 61     [1, 0], //下
 62     [0, -1], // 左
 63     [-1, 0] //上 
 64 ];
 65 
 66 // 深度优先搜索 
 67 function dfs(x, y, color) {
 68     changeColor(x, y, color);
 69     for (var k = 0; k <= 3; k++) {
 70         // 下一个坐标
 71         var tx = x + next[k][0];
 72         var ty = y + next[k][1];
 73 
 74         //判断越界
 75         if (tx < 0 || tx >= height || ty < 0 || ty >= width) {
 76             continue;
 77         }
 78 
 79 
 80         if (book[tx][ty] == 0 && checkColor(tx, ty, width, bg)) {
 81             // 判断位置
 82             book[tx][ty] = 1;
 83             dfs(tx, ty, color);
 84         }
 85 
 86     }
 87     return;
 88 }
 89 
 90 /*****上面为封装的函数*****/
 91 
 92 /***参数***/
 93 var bg = colorRgb("#fff"); //忽略的背景色
 94 var width = 220;
 95 var height = 220;
 96 var imgD;  //预留给 像素信息数组
 97 var colors = ["#368BFF", "#EF2767", "#F17900", "#399690", "#5aa6f7", "#fd417e", "#ffc000", "#59b6a6"];   //染色数组
 98 // 随机colors数组的一个序号
 99 var ranNum = (function() {
100     var len = colors.length;
101     return function() {
102         return Math.floor(Math.random() * len);
103     }
104 })();
105 
106 // 标记数组 
107 var book = []; 
108 for (var i = 0; i < height; i++) { 
109 　　book[i] = []; 
110 　　for (var j = 0; j < width; j++) { 
111 　　　　book[i][j] = 0; 
112 　　} 
113 }
114 
115 
116 // canvas 部分
117 var canvas = $("canvas")[0];
118 var ctx = canvas.getContext("2d");
119 
120 var img = new Image();
121 img.src = path; //这里的path就是图片的地址
122 img.onload = function() {
123     ctx.drawImage(img, 0, 0, width, height);
124     imgD = ctx.getImageData(0, 0, width, height);
125 
126     for (var i = 0; i < height; i++) {
127         for (var j = 0; j < width; j++) {
128             if (book[i][j] == 0 && checkColor(i, j, width, bg)) { //没标记过 且是非背景色
129                 book[i][j] = 1;
130                 var color = colorRgb(colors[ranNum()]);
131                 dfs(i, j, color);    //深度优先搜索
132             }
133         }
134     }
135 
136     ctx.putImageData(imgD, 0, 0);
137 }

 

总结

虽然看起来有点长，其实大部分函数都在处理像素点的信息。实现起来，主要就是得对深度优先搜索有所了解，每个像素点都进行深度优先搜索，染过色的自然被标记过，所以当一个新的没标记过的像素点出现时，自然意味着新的颜色块。细节方面，就是注意一下imgD.data和像素点序号之间的对应关系，别的也就还好了。不过注意一点就是，因为像素点很小，所以肉眼觉得不相连的色块也有可能是连在一起的，会染成一样的颜色。

忘了放图了，这里放几张，拿qq截的，把外面的边框不小心也截了，嘛，凑活看看吧