Java開發筆記（一百二十五）AWT圖像加工

前面介紹瞭如何使用畫筆工具Graphics繪製各類圖案，然而Graphics並不完美，它的遺憾之處包括但不限於：
一、不能設置背景顏色；
二、雖然提供了平移功能，卻未提供旋轉功能與縮放功能；
三、只能在控件上做畫，沒法將整幅畫保存爲圖片；
有鑑於此，AWT提供了Graphics的升級版名叫Graphics2D，這個二維畫筆不但繼承了畫筆的全部方法，並且拓展了好幾個實用的方法，包括設置背景色的setBackground方法，旋轉畫布的rotate方法，縮放畫布的scale方法等。尤其關鍵的是，Graphics2D容許在圖像緩存BufferedImage上做畫，意味着二維畫筆的繪圖成果可以保存爲圖片文件。這但是重大的功能改進，由於一旦保存爲圖片，之後就能隨時拿出來用，沒必要每次都從新繪畫了。
那麼要怎樣得到二維畫筆呢？這還得從緩存圖像BufferedImage提及。以前獲取緩存圖像的時候，是經過ImageIO工具把圖片文件讀到BufferedImage中，徹底按照已有的圖片構建緩存圖像。其實直接調用BufferedImage的構造方法，也能建立一個空的緩存圖像對象，接着調用該對象的createGraphics方法，便可建立並獲取新圖像的二維畫筆，而後使用二維畫筆就能在緩存圖像上做畫了。譬如要旋轉某個緩存圖像，則利用二維畫筆Graphics2D實現的方法代碼定義以下：

	// 旋轉圖像。輸入參數依次爲：原圖像、旋轉角度
	public static BufferedImage rotateImage(BufferedImage origin, int rotateDegree) {
		int width = origin.getWidth(); // 獲取原圖像的寬度
		int height = origin.getHeight(); // 獲取原圖像的高度
		int imageType = origin.getType(); // 獲取原圖像的顏色類型
		// 建立與原圖像一樣尺寸的新圖像
		BufferedImage newImage = new BufferedImage(width, height, imageType);
		// 建立並獲取新圖像的畫筆
		Graphics2D graphics2d = newImage.createGraphics();
		// 以原圖像的中點爲圓心，將畫布按逆時針旋轉若干角度
		graphics2d.rotate(Math.toRadians(rotateDegree), width / 2, height / 2);
		// 使用新圖像的畫筆繪製原圖像，也就是把原圖像畫到新圖像上
		graphics2d.drawImage(origin, 0, 0, null);
		return newImage; // 返回加工後的新圖像
	}

 

注意到上述代碼調用BufferedImage的構造方法傳入了三個參數，分別是新圖像的寬度、高度和顏色類型。其中顏色類型常見的有兩種：一種爲BufferedImage.TYPE_4BYTE_ABGR，它表示四個字節的顏色模型，有三個字節分別表示藍色、綠色和紅色，還有一個字節表示透明度，這樣總共有四個字節共32位，該類型等同於Windows平臺上的32位真彩色；另外一種顏色類型爲BufferedImage.TYPE_3BYTE_BGR，它只有三個字節分別表示藍色、綠色和紅色，與TYPE_4BYTE_ABGR相比少了一個字節的透明度，這樣加起來才24位，因爲少了透明度信息，所以該類型接近於不透明的JPG圖片格式。
接下來回到主界面的代碼中，先在窗口上添加一個演示用的圖像視圖，並從本地圖片構建一個原始的緩存圖像，此時的控件初始化代碼示例以下：

		ImageView imageView= new ImageView(); // 建立一個圖像視圖
		// 把輸入流中的圖片數據讀到緩存圖像
		BufferedImage origin = ImageIO.read(TestChange.class.getResourceAsStream("apple.png"));
		// 設置圖像視圖的寬高
		imageView.setSize(origin.getWidth(), origin.getHeight());
		imageView.setImage(origin); // 設置圖像視圖的緩存圖像
		Panel panelCenter = new Panel(); // 建立中央面板
		panelCenter.add(imageView); // 在中央面板上添加圖像視圖
		frame.add(panelCenter, BorderLayout.CENTER); // 把中央面板添加到窗口的中間位置

 

而後在窗口上放置一個旋轉按鈕，單擊該按鈕時將命令圖像往順時針方向旋轉90度，因而在按鈕的單擊事件中添加如下的旋轉處理代碼：

				// 將圖像視圖的尺寸設置爲原圖像的寬高
				imageView.setSize(origin.getWidth(), origin.getHeight());
				// 得到順時針旋轉90度後的新圖像
				BufferedImage newImage = ImageUtil.rotateImage(origin, 90);
				imageView.setImage(newImage); // 設置圖像視圖的緩存圖像

運行以上的主界面測試代碼，在彈出的窗口界面中，單擊旋轉按鈕先後的效果參見下列兩圖所示。

從兩張效果圖的對比可知，界面展現的圖像成功旋轉過來了。
實現圖像的旋轉功能以後，縮放圖像、平移圖像也可分別經過scale方法和translate方法來實現，相應的方法代碼以下所示：

	// 縮放圖像。輸入參數依次爲：原圖像、縮放的比率
	public static BufferedImage resizeImage(BufferedImage origin, double ratio) {
		int width = origin.getWidth(); // 獲取原圖像的寬度
		int height = origin.getHeight(); // 獲取原圖像的高度
		int imageType = origin.getType(); // 獲取原圖像的顏色類型
		// 建立尺寸大小爲縮放寬高的新圖像
		BufferedImage newImage = new BufferedImage((int)(width*ratio), (int)(height*ratio), imageType);
		// 建立並獲取新圖像的畫筆
		Graphics2D graphics2d = newImage.createGraphics();
		graphics2d.scale(ratio, ratio); // 把畫布的寬高分別縮放到指定比例
		// 使用新圖像的畫筆繪製原圖像，也就是把原圖像畫到新圖像上
		graphics2d.drawImage(origin, 0, 0, null);
		return newImage; // 返回加工後的新圖像
	}

	// 平移圖像。輸入參數依次爲：原圖像、水平方向上的平移距離、垂直方向上的平移距離
	public static BufferedImage translateImage(BufferedImage origin, int translateX, int translateY) {
		int width = origin.getWidth(); // 獲取原圖像的寬度
		int height = origin.getHeight(); // 獲取原圖像的高度
		int imageType = origin.getType(); // 獲取原圖像的顏色類型
		// 建立與原圖像一樣尺寸的新圖像
		BufferedImage newImage = new BufferedImage(width, height, imageType);
		// 建立並獲取新圖像的畫筆
		Graphics2D graphics2d = newImage.createGraphics();
		// 把畫筆移動到指定的座標點
		graphics2d.translate(translateX, translateY);
		// 使用新圖像的畫筆繪製原圖像，也就是把原圖像畫到新圖像上
		graphics2d.drawImage(origin, 0, 0, null);
		return newImage; // 返回加工後的新圖像
	}

縮放圖像和平移圖像的演示界面效果分別以下列兩圖所示。

除了旋轉、縮放、平移這三種常見的圖像變換操做，還有裁剪與翻轉兩種處理動做，其中參見用到了clipRect方法，而翻轉用到了帶十個參數的drawImage方法。下面是裁剪圖像和翻轉圖像的方法定義：

	// 裁剪圖像。輸入參數依次爲：原圖像、裁剪的比率
	public static BufferedImage clipImage(BufferedImage origin, double ratio) {
		int width = origin.getWidth(); // 獲取原圖像的寬度
		int height = origin.getHeight(); // 獲取原圖像的高度
		int imageType = origin.getType(); // 獲取原圖像的顏色類型
		// 建立尺寸大小爲裁剪比例的新圖像
		BufferedImage newImage = new BufferedImage((int)(width*ratio), (int)(height*ratio), imageType);
		// 建立並獲取新圖像的畫筆
		Graphics2D graphics2d = newImage.createGraphics();
		// 把畫筆的繪圖範圍裁剪到從左上角到右下角的指定區域，
		// 其中左上角的座標爲(0,0)，右下角的座標爲(width*ratio,height*ratio)
		graphics2d.clipRect(0, 0, (int)(width*ratio), (int)(height*ratio));
		// 使用新圖像的畫筆繪製原圖像，也就是把原圖像畫到新圖像上
		graphics2d.drawImage(origin, 0, 0, null);
		return newImage; // 返回加工後的新圖像
	}

	// 水平翻轉圖像。輸入參數依次爲：原圖像
	public static BufferedImage flipImage(BufferedImage origin) {
		int width = origin.getWidth(); // 獲取原圖像的寬度
		int height = origin.getHeight(); // 獲取原圖像的高度
		int imageType = origin.getType(); // 獲取原圖像的顏色類型
		// 建立與原圖像一樣尺寸的新圖像
		BufferedImage newImage = new BufferedImage(width, height, imageType);
		// 建立並獲取新圖像的畫筆
		Graphics2D graphics2d = newImage.createGraphics();
		// 使用新圖像的畫筆在目標位置繪製指定尺寸的原圖像
		// 其中目標區域的左上角座標爲(0,0)，右下角座標爲(width,height)
		// 對於水平翻轉的狀況，原圖像的起始座標爲(width,0)，終止座標爲(0,height)
		graphics2d.drawImage(origin, 0, 0, width, height, width, 0, 0, height, null);
		// 對於垂直翻轉的狀況，原圖像的起始座標爲(0,height)，終止座標爲(width,0)
		//graphics2d.drawImage(origin, 0, 0, width, height, 0, height, width, 0, null);
		return newImage; // 返回加工後的新圖像
	}

裁剪圖像和翻轉圖像的演示界面效果分別以下列兩圖所示。

 

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