用 canvas 的 getImageData 做点有趣的事

chenatu 发布于2019-08-23 12:01 / 1312人阅读

摘要：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。

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，height、width 和 data。

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

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

用 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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