Android 不规则封闭区域填充手指秒变油漆桶

转自 http://blog.csdn.net/lmj623565791/article/details/45954255

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和扫描线种子填充算法。

算法思想[4]：

初始化一个空的栈用于存放种子点，将种子点(x, y)入栈；

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；

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；

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 ~~~

Android 不规则封闭区域填充 手指秒变油漆桶