Java开发笔记（一百二十五）AWT图像加工

前面介绍了如何使用画笔工具Graphics绘制各种图案，然而Graphics并不完美，它的遗憾之处包括但不限于：
1、不能设置背景颜色；
2、虽然提供了平移功能，却未提供旋转功能与缩放功能；
3、只能在控件上作画，无法将整幅画保存为图片；
有鉴于此，AWT提供了Graphics的升级版名叫Graphics2D，这个二维画笔不但继承了画笔的所有方法，而且拓展了好几个实用的方法，包括设置背景色的setBackground方法，旋转画布的rotate方法，缩放画布的scale方法等。尤为关键的是，Graphics2D允许在图像缓存BufferedImage上作画，意味着二维画笔的绘图成果能够保存为图片文件。这可是重大的功能改进，因为一旦保存为图片，以后就能随时拿出来用，不必每次都重新绘画了。
那么要怎样获得二维画笔呢？这还得从缓存图像BufferedImage说起。之前获取缓存图像的时候，是通过ImageIO工具把图片文件读到BufferedImage中，完全按照已有的图片构建缓存图像。其实直接调用BufferedImage的构造方法，也能创建一个空的缓存图像对象，接着调用该对象的createGraphics方法，即可创建并获取新图像的二维画笔，然后使用二维画笔就能在缓存图像上作画了。譬如要旋转某个缓存图像，则利用二维画笔Graphics2D实现的方法代码定义如下：

	// 旋转图像。输入参数依次为：原图像、旋转角度
	public static BufferedImage rotateImage(BufferedImage origin, int rotateDegree) {
		int width = origin.getWidth(); // 获取原图像的宽度
		int height = origin.getHeight(); // 获取原图像的高度
		int imageType = origin.getType(); // 获取原图像的颜色类型
		// 创建与原图像同样尺寸的新图像
		BufferedImage newImage = new BufferedImage(width, height, imageType);
		// 创建并获取新图像的画笔
		Graphics2D graphics2d = newImage.createGraphics();
		// 以原图像的中点为圆心，将画布按逆时针旋转若干角度
		graphics2d.rotate(Math.toRadians(rotateDegree), width / 2, height / 2);
		// 使用新图像的画笔绘制原图像，也就是把原图像画到新图像上
		graphics2d.drawImage(origin, 0, 0, null);
		return newImage; // 返回加工后的新图像
	}

注意到上述代码调用BufferedImage的构造方法传入了三个参数，分别是新图像的宽度、高度和颜色类型。其中颜色类型常见的有两种：一种为BufferedImage.TYPE_4BYTE_ABGR，它表示四个字节的颜色模型，有三个字节分别表示蓝色、绿色和红色，还有一个字节表示透明度，这样总共有四个字节共32位，该类型等同于Windows平台上的32位真彩色；另一种颜色类型为BufferedImage.TYPE_3BYTE_BGR，它只有三个字节分别表示蓝色、绿色和红色，与TYPE_4BYTE_ABGR相比少了一个字节的透明度，这样加起来才24位，由于少了透明度信息，因此该类型接近于不透明的JPG图片格式。
接下来回到主界面的代码中，先在窗口上添加一个演示用的图像视图，并从本地图片构建一个原始的缓存图像，此时的控件初始化代码示例如下：

		ImageView imageView= new ImageView(); // 创建一个图像视图
		// 把输入流中的图片数据读到缓存图像
		BufferedImage origin = ImageIO.read(TestChange.class.getResourceAsStream("apple.png"));
		// 设置图像视图的宽高
		imageView.setSize(origin.getWidth(), origin.getHeight());
		imageView.setImage(origin); // 设置图像视图的缓存图像
		Panel panelCenter = new Panel(); // 创建中央面板
		panelCenter.add(imageView); // 在中央面板上添加图像视图
		frame.add(panelCenter, BorderLayout.CENTER); // 把中央面板添加到窗口的中间位置

然后在窗口上放置一个旋转按钮，单击该按钮时将命令图像往顺时针方向旋转90度，于是在按钮的单击事件中添加以下的旋转处理代码：

				// 将图像视图的尺寸设置为原图像的宽高
				imageView.setSize(origin.getWidth(), origin.getHeight());
				// 获得顺时针旋转90度后的新图像
				BufferedImage newImage = ImageUtil.rotateImage(origin, 90);
				imageView.setImage(newImage); // 设置图像视图的缓存图像

运行以上的主界面测试代码，在弹出的窗口界面中，单击旋转按钮前后的效果参见下列两图所示。

从两张效果图的对比可知，界面展示的图像成功旋转过来了。
实现图像的旋转功能之后，缩放图像、平移图像也可分别通过scale方法和translate方法来实现，相应的方法代码如下所示：

	// 缩放图像。输入参数依次为：原图像、缩放的比率
	public static BufferedImage resizeImage(BufferedImage origin, double ratio) {
		int width = origin.getWidth(); // 获取原图像的宽度
		int height = origin.getHeight(); // 获取原图像的高度
		int imageType = origin.getType(); // 获取原图像的颜色类型
		// 创建尺寸大小为缩放宽高的新图像
		BufferedImage newImage = new BufferedImage((int)(width*ratio), (int)(height*ratio), imageType);
		// 创建并获取新图像的画笔
		Graphics2D graphics2d = newImage.createGraphics();
		graphics2d.scale(ratio, ratio); // 把画布的宽高分别缩放到指定比例
		// 使用新图像的画笔绘制原图像，也就是把原图像画到新图像上
		graphics2d.drawImage(origin, 0, 0, null);
		return newImage; // 返回加工后的新图像
	}

	// 平移图像。输入参数依次为：原图像、水平方向上的平移距离、垂直方向上的平移距离
	public static BufferedImage translateImage(BufferedImage origin, int translateX, int translateY) {
		int width = origin.getWidth(); // 获取原图像的宽度
		int height = origin.getHeight(); // 获取原图像的高度
		int imageType = origin.getType(); // 获取原图像的颜色类型
		// 创建与原图像同样尺寸的新图像
		BufferedImage newImage = new BufferedImage(width, height, imageType);
		// 创建并获取新图像的画笔
		Graphics2D graphics2d = newImage.createGraphics();
		// 把画笔移动到指定的坐标点
		graphics2d.translate(translateX, translateY);
		// 使用新图像的画笔绘制原图像，也就是把原图像画到新图像上
		graphics2d.drawImage(origin, 0, 0, null);
		return newImage; // 返回加工后的新图像
	}

缩放图像和平移图像的演示界面效果分别如下列两图所示。

除了旋转、缩放、平移这三种常见的图像变换操作，还有裁剪与翻转两种处理动作，其中参见用到了clipRect方法，而翻转用到了带十个参数的drawImage方法。下面是裁剪图像和翻转图像的方法定义：

	// 裁剪图像。输入参数依次为：原图像、裁剪的比率
	public static BufferedImage clipImage(BufferedImage origin, double ratio) {
		int width = origin.getWidth(); // 获取原图像的宽度
		int height = origin.getHeight(); // 获取原图像的高度
		int imageType = origin.getType(); // 获取原图像的颜色类型
		// 创建尺寸大小为裁剪比例的新图像
		BufferedImage newImage = new BufferedImage((int)(width*ratio), (int)(height*ratio), imageType);
		// 创建并获取新图像的画笔
		Graphics2D graphics2d = newImage.createGraphics();
		// 把画笔的绘图范围裁剪到从左上角到右下角的指定区域，
		// 其中左上角的坐标为(0,0)，右下角的坐标为(width*ratio,height*ratio)
		graphics2d.clipRect(0, 0, (int)(width*ratio), (int)(height*ratio));
		// 使用新图像的画笔绘制原图像，也就是把原图像画到新图像上
		graphics2d.drawImage(origin, 0, 0, null);
		return newImage; // 返回加工后的新图像
	}

	// 水平翻转图像。输入参数依次为：原图像
	public static BufferedImage flipImage(BufferedImage origin) {
		int width = origin.getWidth(); // 获取原图像的宽度
		int height = origin.getHeight(); // 获取原图像的高度
		int imageType = origin.getType(); // 获取原图像的颜色类型
		// 创建与原图像同样尺寸的新图像
		BufferedImage newImage = new BufferedImage(width, height, imageType);
		// 创建并获取新图像的画笔
		Graphics2D graphics2d = newImage.createGraphics();
		// 使用新图像的画笔在目标位置绘制指定尺寸的原图像
		// 其中目标区域的左上角坐标为(0,0)，右下角坐标为(width,height)
		// 对于水平翻转的情况，原图像的起始坐标为(width,0)，终止坐标为(0,height)
		graphics2d.drawImage(origin, 0, 0, width, height, width, 0, 0, height, null);
		// 对于垂直翻转的情况，原图像的起始坐标为(0,height)，终止坐标为(width,0)
		//graphics2d.drawImage(origin, 0, 0, width, height, 0, height, width, 0, null);
		return newImage; // 返回加工后的新图像
	}

裁剪图像和翻转图像的演示界面效果分别如下列两图所示。

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