Java開發筆記（一百二十五）AWT圖像加工

前面介紹了如何使用畫筆工具Graphics繪制各種圖案，然而Graphics并不完美，它的遺憾之處包括但不限于：

1、不能設定背景顔色；

2、雖然提供了平移功能，卻未提供旋轉功能與縮放功能；

3、隻能在控件上作畫，無法将整幅畫儲存為圖檔；

有鑒于此，AWT提供了Graphics的更新版名叫Graphics2D，這個二維畫筆不但繼承了畫筆的所有方法，而且拓展了好幾個實用的方法，包括設定背景色的setBackground方法，旋轉畫布的rotate方法，縮放畫布的scale方法等。尤為關鍵的是，Graphics2D允許在圖像緩存BufferedImage上作畫，意味着二維畫筆的繪圖成果能夠儲存為圖檔檔案。這可是重大的功能改進，因為一旦儲存為圖檔，以後就能随時拿出來用，不必每次都重新繪畫了。

那麼要怎樣獲得二維畫筆呢？這還得從緩存圖像BufferedImage說起。之前擷取緩存圖像的時候，是通過ImageIO工具把圖檔檔案讀到BufferedImage中，完全按照已有的圖檔建構緩存圖像。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，即可建立并擷取新圖像的二維畫筆，然後使用二維畫筆就能在緩存圖像上作畫了。譬如要旋轉某個緩存圖像，則利用二維畫筆Graphics2D實作的方法代碼定義如下：

// 旋轉圖像。輸入參數依次為：原圖像、旋轉角度
public static BufferedImage rotateImage(BufferedImage origin, int rotateDegree) {
	int width = origin.getWidth(); // 擷取原圖像的寬度
	int height = origin.getHeight(); // 擷取原圖像的高度
	int imageType = origin.getType(); // 擷取原圖像的顔色類型
	// 建立與原圖像同樣尺寸的新圖像
	BufferedImage newImage = new BufferedImage(width, height, imageType);
	// 建立并擷取新圖像的畫筆
	Graphics2D graphics2d = newImage.createGraphics();
	// 以原圖像的中點為圓心，将畫布按逆時針旋轉若幹角度
	graphics2d.rotate(Math.toRadians(rotateDegree), width / 2, height / 2);
	// 使用新圖像的畫筆繪制原圖像，也就是把原圖像畫到新圖像上
	graphics2d.drawImage(origin, 0, 0, null);
	return newImage; // 傳回加工後的新圖像
}
           

注意到上述代碼調用BufferedImage的構造方法傳入了三個參數，分别是新圖像的寬度、高度和顔色類型。其中顔色類型常見的有兩種：一種為BufferedImage.TYPE_4BYTE_ABGR，它表示四個位元組的顔色模型，有三個位元組分别表示藍色、綠色和紅色，還有一個位元組表示透明度，這樣總共有四個位元組共32位，該類型等同于Windows平台上的32位真彩色；另一種顔色類型為BufferedImage.TYPE_3BYTE_BGR，它隻有三個位元組分别表示藍色、綠色和紅色，與TYPE_4BYTE_ABGR相比少了一個位元組的透明度，這樣加起來才24位，由于少了透明度資訊，是以該類型接近于不透明的JPG圖檔格式。

接下來回到主界面的代碼中，先在視窗上添加一個示範用的圖像視圖，并從本地圖檔建構一個原始的緩存圖像，此時的控件初始化代碼示例如下：

ImageView imageView= new ImageView(); // 建立一個圖像視圖
// 把輸入流中的圖檔資料讀到緩存圖像
BufferedImage origin = ImageIO.read(TestChange.class.getResourceAsStream("apple.png"));
// 設定圖像視圖的寬高
imageView.setSize(origin.getWidth(), origin.getHeight());
imageView.setImage(origin); // 設定圖像視圖的緩存圖像
Panel panelCenter = new Panel(); // 建立中央面闆
panelCenter.add(imageView); // 在中央面闆上添加圖像視圖
frame.add(panelCenter, BorderLayout.CENTER); // 把中央面闆添加到視窗的中間位置
           

然後在視窗上放置一個旋轉按鈕，單擊該按鈕時将指令圖像往順時針方向旋轉90度，于是在按鈕的單擊事件中添加以下的旋轉處理代碼：

// 将圖像視圖的尺寸設定為原圖像的寬高
		imageView.setSize(origin.getWidth(), origin.getHeight());
		// 獲得順時針旋轉90度後的新圖像
		BufferedImage newImage = ImageUtil.rotateImage(origin, 90);
		imageView.setImage(newImage); // 設定圖像視圖的緩存圖像
           

運作以上的主界面測試代碼，在彈出的視窗界面中，單擊旋轉按鈕前後的效果參見下列兩圖所示。

從兩張效果圖的對比可知，界面展示的圖像成功旋轉過來了。

實作圖像的旋轉功能之後，縮放圖像、平移圖像也可分别通過scale方法和translate方法來實作，相應的方法代碼如下所示：

// 縮放圖像。輸入參數依次為：原圖像、縮放的比率
public static BufferedImage resizeImage(BufferedImage origin, double ratio) {
	int width = origin.getWidth(); // 擷取原圖像的寬度
	int height = origin.getHeight(); // 擷取原圖像的高度
	int imageType = origin.getType(); // 擷取原圖像的顔色類型
	// 建立尺寸大小為縮放寬高的新圖像
	BufferedImage newImage = new BufferedImage((int)(width*ratio), (int)(height*ratio), imageType);
	// 建立并擷取新圖像的畫筆
	Graphics2D graphics2d = newImage.createGraphics();
	graphics2d.scale(ratio, ratio); // 把畫布的寬高分别縮放到指定比例
	// 使用新圖像的畫筆繪制原圖像，也就是把原圖像畫到新圖像上
	graphics2d.drawImage(origin, 0, 0, null);
	return newImage; // 傳回加工後的新圖像
}

// 平移圖像。輸入參數依次為：原圖像、水準方向上的平移距離、垂直方向上的平移距離
public static BufferedImage translateImage(BufferedImage origin, int translateX, int translateY) {
	int width = origin.getWidth(); // 擷取原圖像的寬度
	int height = origin.getHeight(); // 擷取原圖像的高度
	int imageType = origin.getType(); // 擷取原圖像的顔色類型
	// 建立與原圖像同樣尺寸的新圖像
	BufferedImage newImage = new BufferedImage(width, height, imageType);
	// 建立并擷取新圖像的畫筆
	Graphics2D graphics2d = newImage.createGraphics();
	// 把畫筆移動到指定的坐标點
	graphics2d.translate(translateX, translateY);
	// 使用新圖像的畫筆繪制原圖像，也就是把原圖像畫到新圖像上
	graphics2d.drawImage(origin, 0, 0, null);
	return newImage; // 傳回加工後的新圖像
}
           

縮放圖像和平移圖像的示範界面效果分别如下列兩圖所示。

除了旋轉、縮放、平移這三種常見的圖像變換操作，還有裁剪與翻轉兩種處理動作，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。輸入參數依次為：原圖像、裁剪的比率
public static BufferedImage clipImage(BufferedImage origin, double ratio) {
	int width = origin.getWidth(); // 擷取原圖像的寬度
	int height = origin.getHeight(); // 擷取原圖像的高度
	int imageType = origin.getType(); // 擷取原圖像的顔色類型
	// 建立尺寸大小為裁剪比例的新圖像
	BufferedImage newImage = new BufferedImage((int)(width*ratio), (int)(height*ratio), imageType);
	// 建立并擷取新圖像的畫筆
	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，
	// 其中左上角的坐标為(0,0)，右下角的坐标為(width*ratio,height*ratio)
	graphics2d.clipRect(0, 0, (int)(width*ratio), (int)(height*ratio));
	// 使用新圖像的畫筆繪制原圖像，也就是把原圖像畫到新圖像上
	graphics2d.drawImage(origin, 0, 0, null);
	return newImage; // 傳回加工後的新圖像
}

// 水準翻轉圖像。輸入參數依次為：原圖像
public static BufferedImage flipImage(BufferedImage origin) {
	int width = origin.getWidth(); // 擷取原圖像的寬度
	int height = origin.getHeight(); // 擷取原圖像的高度
	int imageType = origin.getType(); // 擷取原圖像的顔色類型
	// 建立與原圖像同樣尺寸的新圖像
	BufferedImage newImage = new BufferedImage(width, height, imageType);
	// 建立并擷取新圖像的畫筆
	Graphics2D graphics2d = newImage.createGraphics();
	// 使用新圖像的畫筆在目标位置繪制指定尺寸的原圖像
	// 其中目标區域的左上角坐标為(0,0)，右下角坐标為(width,height)
	// 對于水準翻轉的情況，原圖像的起始坐标為(width,0)，終止坐标為(0,height)
	graphics2d.drawImage(origin, 0, 0, width, height, width, 0, 0, height, null);
	// 對于垂直翻轉的情況，原圖像的起始坐标為(0,height)，終止坐标為(width,0)
	//graphics2d.drawImage(origin, 0, 0, width, height, 0, height, width, 0, null);
	return newImage; // 傳回加工後的新圖像
}
           

裁剪圖像和翻轉圖像的示範界面效果分别如下列兩圖所示。

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