用 canvas 的 getImageData 做点有趣的事

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说明

canvas元素标签强大之处在于可以直接在HTML上进行图形操作,具有极大的应用价值。

canvas 可以实现对图像的像素操作,这就要说到 getImageData() 方法了。

解释

CanvasRenderingContext2D.getImageData() 返回一个 ImageData 对象,用来描述 canvas 区域隐含的像素数据,这个区域通过矩形表示,起始点为(sx, sy)、宽为sw、高为sh。

语法

ctx.getImageData(sx, sy, sw, sh);

参数

sx:将要被提取的图像数据矩形区域的左上角 x 坐标。

sy:将要被提取的图像数据矩形区域的左上角 y 坐标。

sw:将要被提取的图像数据矩形区域的宽度。

sh:将要被提取的图像数据矩形区域的高度。

返回值

一个 ImageData 对象,包含 canvas 给定的矩形图像数据。

ImageData 对象会有三个属性,heightwidthdata

ImageData.height
使用像素描述 ImageData 的实际高度,这个值其实等于 getImageData() 方法中的参数 sh

ImageData.width
使用像素描述 ImageData 的实际宽度。这个值其实等于 getImageData() 方法中的参数 sw

ImageData.data
一个一维数组,包含以 RGBA 顺序的数据,数据使用 0 至 255(包含)的整数表示。

注意

如果高度(sh)或者宽度(sw)变量为0,则会抛出错误。

示例

以上是需要知道的基本知识,下来看几个例子吧!

颜色选择器

效果图

color—selector.gif

实现思路

1、先把图片画到 canvas 上,
2、获取鼠标移动时的坐标并通过 getImageData() 方法,获取这一个点的像素,
3、得到像素信息后,拼接出 rgba 的字符串,再设置下面的小正方形的背景是这个颜色。

代码请点这里

图片灰度

效果图

实现思路

1、先在 canvas 上画出图片,
2、通过 getImageData() 方法,获取整个 canvas 上的像素信息,
3、点击按钮时,遍历获取到的像素信息的每个像素的 红色值、绿色值 和 蓝色值,相加求出平均值,再把平均值赋值给红色、绿色和蓝色,这么做是为了求出每个像素的灰度,
4、然后把改变后的像素信息,通过 putImageData() 方法重新添加到 canvas中,就实现了图片灰度的效果。

代码请点这里

除了图片可以实现灰度的效果外,因为 canvas 中也可以放视频,对于视频也可以实现灰度的效果,原理都是一样的,操作其实也一样,其实视频做灰度效果,可以理解为给很多张图片做灰度效果。

效果图

代码请点这里

文字粒子

效果图

实现思路

我们先不说,怎么实现最后的动画效果,我们先来想怎么获取文字所有像素在 canvas 上的坐标,

1、先获取文字在canvas上的像素信息

  • 1.1 先在 canvas 上填充一个白色矩形
  • 1.2 用红色,在 canvas 上写文字
  • 1.3 获取 canvas 的像素信息 ImageData
  • 1.4 清除整个 canvas
  • 1.5 在 ImageData 中找出是红色的像素,记录他们的 x 和 y 坐标,找出的每个像素的坐标都保存在一个对象(Dot)中,所有的对象又都保存在一个数组(dotList)中,

计算机的速度是很快的,所以用户是看不到红色文字的,如果你觉得这种方式不好,也可以在用一个 canvas 专门来获取文字像素,这个canvas 不要让用户看到就好了。

我们知道文字的像素信息,知道每个像素的坐标,就能实现各种效果,像示例中的效果,仅仅只是改变一个 x 坐标的值而已。

2、遍历保存文字像素的数组(dotList),每个像素(Dot)对象还有一个 nowX 属性,初始值是0,每次画最后的圆点的时候,都是用这个属性作为圆的 x 坐标,nowX 属性不断的增加,直到最后等于像素(Dot)对象的 x 属性值就停止。

代码请点这里

这种效果我也是在 Canvas基础-粒子动画Part3 这篇文章中看到的,作者写的很好,推荐看看。
在github上也有一个不错的项目 shape-shifter,可以了解一下。

计算图片中的图形个数和面积

问题

平面上有若干个不特定的形状,如下图所示。请写程序求出物体的个数,以及每个不同物体的面积。

效果图

实现思路

1、创建存储图片像素点的二维数组(coordinates ),图中只有两种颜色,空白区域一种颜色,形状区域一种颜色,空白区域的像素标记为0,形状区域标记为1,类似下面这样

 0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0
 0,0,1,1,1,0,0,0,0,0,0,0
 0,1,1,1,1,0,0,0,0,0,0,0
 0,1,1,1,0,0,0,1,1,1,1,0
 0,0,0,0,0,0,1,1,1,0,0,0
 0,0,0,0,0,0,1,1,1,0,0,0
 0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0

2、计算有多少个形状,就是看二维数组中有多少个连续为1的块,计算形状的面积,就是算一个连续为1的块,有多少个1。
这就要通过 递归回溯算法 来计算了。

回溯算法实际上一个类似枚举的搜索尝试过程,主要是在搜索尝试过程中寻找问题的解,当发现已不满足求解条件时,就“回溯”返回,尝试别的路径。
回溯法是一种选优搜索法,按选优条件向前搜索,以达到目标。但当探索到某一步时,发现原先选择并不优或达不到目标,就退回一步重新选择,这种走不通就退回再走的技术为回溯法。

代码请点这里

这里有一个示例,展示下用回溯法怎么找到这些形状的。

这个例子出自 前端面试的一道算法题(使用canvas解答)这篇文章,文章讲的也很好,推荐看看

总结

getImageData() 方法 要考虑两个问题

1、跨域问题
getImageData() 方法不允许操作非此域名外的图片资源,所以如果想本地试试文章中的例子,直接写图片路径就会报错,

不过可以将图片转换成base64编码,直接把base64编码赋值给图片的src属性就可以简单的解决这个问题了。这种方式仅仅适用于图片,如果是视频的话,还是需要服务器端的配合。
具体可以看看这篇文章 解决canvas图片getImageData,toDataURL跨域问题

2、性能问题
getImageData() 方法一般获取的像素信息是很多的,所以这就要考虑性能的问题,至于怎么优化也是要看具体场景了,比如在文中的文字粒子效果的示例中,可以先用 measureText() 方法计算文字宽度,结合 fontSize 就能知道 文字在哪块区域,只通过这个块区域获取文字的像素就好了。

getImageData() 方法,一句话总结就是获取 canvas 上的像素信息,文中实现的各种效果不管是简单的还是复杂的,都是在操作像素。
通过getImageData() 方法,能做的事情还有很多,远不止文章中提到的这些,比如实现其他的滤镜效果,文中只是说了一个灰度,我们还可以去实现反相,模糊,浮雕等,文中实现了文字粒子效果,其实图片也可以实现粒子效果,除此之外还有很多好玩的事情,但是本人才疏学浅,好多我也不知道。
最后,如果文中有不足或者错误的地方,还请小伙伴们指出,万分感谢。

参考

Canvas基础-粒子动画Part3
前端面试的一道算法题(使用canvas解答)
leetcode题解(递归和回溯法)


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SayGoodBey · 2018-09-19

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