java+Android的图像矩阵实现，图片拼接、缩放、旋转等工能

# ImageStitching 图像矩阵实现，图片拼接、缩放、旋转等工能 ## 一、前文<br/> &nbsp;&nbsp;之前有个朋友委托我实现一个图片拼接的组件，感觉挺有意思，于是周末花了些时间去研究了下，其实拼接这一步并不难，但是我在研究中发现了Matrix这个东西，非常好的东西。为此，我竟然拾起了多年没有动过的线性代数。<br/> ## 二、原理 &nbsp;&nbsp;要彻底搞懂matrix还是需要一定的线性代数上面的理解，不过对于基本使用，了解到矩阵乘法就足够了。<br/> &nbsp;&nbsp;在android坐标系中，分为x、y和z三个轴，分别代表了长、宽、高三个维度。如下图所示<br/>  <br/> &nbsp;&nbsp;在android中，使用三维坐标(x,y,z)组成一个行列式与一个三阶行列式进行矩阵乘法。<br/>  <br/> &nbsp;&nbsp;图中显示的使用初始坐标组成的矩阵与单位矩阵进行矩阵乘法。矩阵乘法使用可以参考[矩阵乘法](https://en.wikipedia.org/wiki/Matrix_(mathematics))<br/> &nbsp;&nbsp;Martix会把输入进来的矩阵带入到其内部的矩阵中进行计算，最终输出新的矩阵，来达到对图形形态的处理。<br/> ## 三、基本方法的使用 &nbsp;&nbsp;Matrix提供的基本方法有三种模式，<br/> 1. setXXX()方法，例如 setRotate(),setScale() 2. preXXX()方法，例如 preRotate(),preScale() 3. postXXX()方法，例如 postRotate(),postScale() <br/> 其中，setXXX()会先将矩阵重置为单位矩阵，然后再进行矩阵变幻<br/> preXXX()和postXXX()方法会牵扯到矩阵的前乘和后乘，如果了解了矩阵乘法规则，就会明白矩阵前乘和后乘得出来的结果是不一样的，不过一般情况下都会选择使用post方法，后乘。<br/> 其中还有扩展方法比如：<br/> 1. mapRect(rect) / mapRect(desRect,orgRect)<br/> &nbsp;&nbsp;第一个方法即使用原始矩阵代入运算，会将返回的矩阵直接覆盖在传入的矩阵中<br/> &nbsp;&nbsp;第二个方法则是对于需要保存原始矩阵的情况下，会把原始矩阵的计算结果赋值到指定的矩阵中 2. setRectToRect(src,des,stf)<br/> &nbsp;&nbsp;这个方法相当于将原始矩阵填充到目标矩阵中，所以也就要求两个矩阵都是有值的。其中填充模式由第三个参数决定。 ```java /** * 独立缩放X和Y，直到和src的rect和目标rect确切的匹配。这可能会改变原始rect的宽高比 */ FILL(0), /** * 在保持原有宽高比的情况下计算出一个合适的缩放比例，但也会确保原始rect合适的填入目标rect， * 最终会把开始的一个边与目标的开始边左边对齐 */ START(1), /** * 与START类似，不过最终结果会尽可能居中 */ CENTER(2), /** * 与START类似，不过最终结果会尽可能靠右边 */ END(3); ``` 3. invert(inverse)<br/> &nbsp;&nbsp;反转矩阵，可以应用到类似倒影一类的实现中 4. setPolyToPoly(src,srcIndex,dst,dstIndex,pointCount) &nbsp;&nbsp;这是一个比较神奇的方法。随着pointCount点数量，可以对原始矩阵进行平移、旋转、错切、翻页效果。功能非常强大。 <br/><br/> 此外，关于Matrix还有颜色变幻等效果，更多扩展用法后面会讲到。 ## 四、实践到自定义view中 &nbsp;&nbsp;写一个自定义view，最重要的是要了解view的绘制过程。简单的绘制流程如下<br/>  <br/> 其中不带on的方法都为调度方法，不可被重写，这些方法里面会把前期一些必要的数据准备出来，带on前缀的方法都是实际进行处理的方法。<br/> measure方法是测量控件大小的，layout是用来布局，根据measure测量的结果，把其中每个元素在其内部进行位置的计算。最后会执行的draw方法，draw也分为draw和onDraw，可以根据自己需求来改写对应的方法。<br/> 其中，onMeasure的方法如下所示:<br/> ```java @Override protected void onMeasure(int widthMeasureSpec, int heightMeasureSpec) { super.onMeasure(widthMeasureSpec, heightMeasureSpec); // measure child img final int maxImgWidth = getMeasuredWidth(); final int maxImgHeight = getMeasuredHeight(); final int measureWidthSize = MeasureSpec.getSize(widthMeasureSpec); final int measureHeightSize = MeasureSpec.getSize(heightMeasureSpec); int totalImageHeight = 0; // 缩放和旋转影响size的交给measure for (int i = 0; i < imgList.size(); i++) { ImageData imageData = imgList.get(i); final int imgOrgWidth = imageData.getImgWidth(); final int imgOrgHeight = imageData.getImgHeight(); int imgRotateWidth; int imgRotateHeight; if (imageData.scale > 0) { imageData.matrix.setScale(imageData.scale, imageData.scale); } else { final float sizeProportion = (float) imgOrgWidth / imgOrgHeight; if (imgOrgHeight > imgOrgWidth) { if (measureHeightSize == MeasureSpec.EXACTLY && imgOrgHeight > maxImgHeight) { imgRotateWidth = (int) (maxImgHeight * sizeProportion); imgRotateHeight = maxImgHeight; } else { imgRotateWidth = imgOrgWidth; imgRotateHeight = imgOrgHeight; } } else { if (imgOrgWidth > maxImgWidth) { imgRotateHeight = (int) (maxImgWidth / sizeProportion); imgRotateWidth = maxImgWidth; } else { imgRotateWidth = imgOrgWidth; imgRotateHeight = imgOrgHeight; } } // resize imageData.reSize(imgRotateWidth, imgRotateHeight); } // rotate imageData.matrix.mapRect(imageData.drawRect, imageData.orgRect); imageData.matrix.postRotate(imageData.rotateAngle, imageData.drawRect.centerX(), imageData.drawRect.top + (imageData.drawRect.height() * 0.5f)); imageData.matrix.mapRect(imageData.drawRect, imageData.orgRect); totalImageHeight += imageData.drawRect.height(); } switch (measureHeightSize) { // wrap_content case MeasureSpec.AT_MOST: setMeasuredDimension(MeasureSpec.makeMeasureSpec(maxImgWidth, measureWidthSize), MeasureSpec.makeMeasureSpec(totalImageHeight, measureHeightSize)); break; // match_parent or accurate num case MeasureSpec.EXACTLY: setMeasuredDimension(MeasureSpec.makeMeasureSpec(maxImgWidth, measureHeightSize)); break; case MeasureSpec.UNSPECIFIED: setMeasuredDimension(MeasureSpec.makeMeasureSpec(maxImgWidth, measureWidthSize), MeasureSpec.makeMeasureSpec(totalImageHeight, measureHeightSize)); break; } } ``` <br/> 所有影响尺寸计算相关的方法都会放到这个measure里面进行计算，比如scale和rotate，都会影响size大小。所以在这里计算完成后，好在layout中进行正确的布局。<br/> layout中的代码如下:<br/> ```java @Override protected void onLayout(boolean changed, int left, int