以一个着色游戏展开讲解Android中区域图像填色的方法

一、着色游戏概述
近期群里偶然看到一哥们在群里聊不规则图像填充什么四联通、八联通什么的，就本身好学务实的态度去查阅了相关资料。对于这类着色的资料，最好的就是去搜索些相关app，根据我的观察呢，不规则图像填充在着色游戏里面应用居多，不过大致可以分为两种：

基于层的的填充
基于边界的填充

那么针对上述两种，我们会通过两篇博文来讲解，本篇就是叙述基于层的填充方式，那么什么基于层的填充方式呢？其实就是一张图实际上是由多个层组成的，每个层显示部分图像（无图像部分为透明），多层叠加后形成一张完整的图案，图层间是叠加的关系，类似下图。
2016229153022966.jpg （481×227）

相信大家如果学过PS，对上述肯定再了解不过了。比如你要绘制一个天空，你可以最底层去绘制蓝天，在上层绘制白云，再上层会执行小鸟。然后三层叠加以后就是一副小鸟在天空翱翔的图了。
二、效果与分析
好了，接下来看下今天的效果。

2016229153049956.gif （375×330）

ok，可以看到一个简单的着色效果，其实原理很简单，首先呢，该图实际上是由7层组成：
例如下图。

2016229153109362.jpg （1306×890）

那么如果我们需要给这幅图的某个位置着色，实际上是给某一层的非透明区域着色。实际上就转化为：
用户点击的（x,y）-> 判断落在哪一层的非透明区域 -> 然后给该层非透明区域着色。
ok，这样原理就叙述清楚了，实际上也是非常的简单，基于该原理，我们可以自定义一个View，然后一幅一幅去绘制图层，最后按照上述步骤去编写代码。不过，我们还有可以偷懒的地方，其实没必要我们自己去一个图层一个图层的绘制，我们可以利用Drawable去完成图层叠加的工作，我们有一类Drawable叫做LayerDrawable，对应的xml为layer-list，我们可以通过使用LayerDrawable极大的简化我们的工作。
三、编码与实现
上述已经描述很清楚了，我再给大家细化一下：
layer-list中去定义我们的drawable
然后把该drawable作为我们View的背景
复写onTouchEvent方法
判断用户点击的坐标落在哪一层的非透明位置，改变该层非透明区域颜色
（一）layer-list

 <?xml version="1.0" encoding="utf-8"?><layer-list xmlns:android="http://schemas.android.com/apk/res/android"> <itemandroid:drawable="@drawable/eel_mask1"/> <itemandroid:drawable="@drawable/eel_mask2"/> <itemandroid:drawable="@drawable/eel_mask3"/> <itemandroid:drawable="@drawable/eel_mask4"/> <itemandroid:drawable="@drawable/eel_mask5"/> <itemandroid:drawable="@drawable/eel_mask6"/> <itemandroid:drawable="@drawable/eel_mask7"/></layer-list>

ok，这样我们的drawable就ok了~~没撒说的，不过layer-list可以做很多事情，大家可以关注下。
（二）View代码

package com.zhy.colour_app_01;import android.content.Context;import android.graphics.Bitmap;import android.graphics.Color;import android.graphics.PorterDuff;import android.graphics.drawable.BitmapDrawable;import android.graphics.drawable.Drawable;import android.graphics.drawable.LayerDrawable;import android.util.AttributeSet;import android.util.Log;import android.view.MotionEvent;import android.view.View;import java.util.Random;/** * Created by zhy on 15/5/14. */public class ColourImageBaseLayerView extends View{ private LayerDrawable mDrawables; public ColourImageBaseLayerView（Context context, AttributeSet attrs） {super（context, attrs）;mDrawables = （LayerDrawable） getBackground（）; } @Override protected void onMeasure（int widthMeasureSpec, int heightMeasureSpec） {setMeasuredDimension（mDrawables.getIntrinsicWidth（）, mDrawables.getIntrinsicHeight（））; } @Override public boolean onTouchEvent（MotionEvent event） {final float x = event.getX（）;final float y = event.getY（）;if （event.getAction（） == MotionEvent.ACTION_DOWN）{ Drawable drawable = findDrawable（x, y）; if （drawable ！= null）drawable.setColorFilter（randomColor（）, PorterDuff.Mode.SRC_IN）;}return super.onTouchEvent（event）; } private int randomColor（） {Random random = new Random（）;int color = Color.argb（255, random.nextInt（256）, random.nextInt（256）, random.nextInt（256））;return color; } private Drawable findDrawable（float x, float y） {final int numberOfLayers = mDrawables.getNumberOfLayers（）;Drawable drawable = null;Bitmap bitmap = null;for （int i = numberOfLayers - 1; i >= 0; i--）{ drawable = mDrawables.getDrawable（i）; bitmap = （（BitmapDrawable） drawable）.getBitmap（）; try {int pixel = bitmap.getPixel（（int） x, （int） y）;if （pixel == Color.TRANSPARENT）{ continue;} } catch （Exception e） {continue; } return drawable;}return null; }}

ok，代码也比较简单，首先我们把drawable作为view的背景，然后在构造中获取drawable（LayerDrawable）。接下来复写onTouchEvent，捕获用户点击的（x,y），根据（x,y）去找出当前点击的是哪一层（必须点击在非透明区域），最后通过设置setColorFilter去改变颜色即可~很easy吧最后贴下布局文件：
（三）布局文件

<RelativeLayout xmlns:android="http://schemas.android.com/apk/res/android"xmlns:tools="http://schemas.android.com/tools"android:layout_width="match_parent"android:layout_height="match_parent"android:paddingLeft="@dimen/activity_horizontal_margin"android:paddingRight="@dimen/activity_horizontal_margin"android:paddingTop="@dimen/activity_vertical_margin"android:paddingBottom="@dimen/activity_vertical_margin"tools:context=".MainActivity"> <com.zhy.colour_app_01.ColourImageBaseLayerViewandroid:background="@drawable/eel"android:layout_width="match_parent"android:layout_centerInParent="true"android:layout_height="match_parent"/></RelativeLayout>

四、边界的填充
1.图像的填充有2种经典算法。
一种是种子填充法。种子填充法理论上能够填充任意区域和图形,但是这种算法存在大量的反复入栈和大规模的递归,降低了填充效率。
另一种是扫描线填充法。
注意：实际上图像填充的算法还是很多的，有兴趣可以去Google学术上去搜一搜。
ok，下面先看看效果图：

2016229153312837.gif （447×699）

ok，可以看到这样的颜色填充比上一篇的基于层的在素材的准备上要easy 很多~~~
2.原理分析
首先我们简述下原理，我们在点击的时候拿到点击点的”颜色”，然后按照我们选择的算法进行填色即可。
算法1：种子填充法，四联通/八联通
算法简介：假设要将某个区域填充成红色。
从用户点击点的像素开始，上下左右（八联通还有左上，左下，右上，右下）去判断颜色，如果四个方向上的颜色与当前点击点的像素一致，则改变颜色至目标色。然后继续上述这个过程。
ok，可以看到这是一个递归的过程，1个点到4个，4个到16个不断的去延伸。如果按照这种算法，你会写出类似这样的代码：

/*** @param pixels 像素数组* @param w宽度* @param h高度* @param pixel 当前点的颜色* @param newColor 填充色* @param i横坐标* @param j纵坐标*/ private void fillColor01（int[] pixels, int w, int h, int pixel, int newColor, int i, int j） {int index = j * w + i;if （pixels[index] ！= pixel || i >= w || i < 0 || j < 0 || j >= h） return;pixels[index] = newColor;//上fillColor01（pixels, w, h, pixel, newColor, i, j - 1）;//右fillColor01（pixels, w, h, pixel, newColor, i + 1, j）;//下fillColor01（pixels, w, h, pixel, newColor, i, j + 1）;//左fillColor01（pixels, w, h, pixel, newColor, i - 1, j）; }

代码很简单，但是如果你去运行，会发生StackOverflowException异常，这个异常主要是因为大量的递归造成的。虽然简单，但是在移动设备上使用该方法不行。
于是，我就想，这个方法不是递归深度过多么，那么我可以使用一个Stack去存像素点，减少递归的深度和次数，于是我把代码改成如下的方式：

/*** @param pixels 像素数组* @param w宽度* @param h高度* @param pixel 当前点的颜色* @param newColor 填充色* @param i横坐标* @param j纵坐标*/ private void fillColor（int[] pixels, int w, int h, int pixel, int newColor, int i, int j） {mStacks.push（new Point（i, j））;while （！mStacks.isEmpty（））{ Point seed = mStacks.pop（）; Log.e（"TAG", "seed = " + seed.x + " , seed = " + seed.y）; int index = seed.y * w + seed.x; pixels[index] = newColor; if （seed.y > 0） {int top = index - w;if （pixels[top] == pixel）{ mStacks.push（new Point（seed.x, seed.y - 1））;} } if （seed.y < h - 1） {int bottom = index + w;if （pixels[bottom] == pixel）{ mStacks.push（new Point（seed.x, seed.y + 1））;} } if （seed.x > 0） {int left = index - 1;if （pixels[left] == pixel）{ mStacks.push（new Point（seed.x - 1, seed.y））;} } if （seed.x < w - 1） {int right = index + 1;if （pixels[right] == pixel）{ mStacks.push（new Point（seed.x + 1, seed.y））;} }} }

方法的思想也比较简单，将当前像素点入栈，然后出栈着色，接下来分别判断四个方向的，如果符合条件也进行入栈（只要栈不为空持续运行）。ok，这个方法我也尝试跑了下，恩，这次不会报错了，但是速度特别的慢~~~~慢得我是不可接受的。（有兴趣可以尝试，记得如果ANR，点击等待）。
这样来看，第一种算法，我们是不考虑了，没有办法使用，主要原因是假设对于矩形同色区域，都是需要填充的，而算法一依然是各种入栈。于是考虑第二种算法
扫描线填充法
详细可参考扫描线种子填充算法的解析和扫描线种子填充算法。
算法思想：
初始化一个空的栈用于存放种子点，将种子点（x, y）入栈；
判断栈是否为空，如果栈为空则结束算法，否则取出栈顶元素作为当前扫描线的种子点（x, y），y是当前的扫描线；
从种子点（x, y）出发，沿当前扫描线向左、右两个方向填充，直到边界。分别标记区段的左、右端点坐标为xLeft和xRight；
分别检查与当前扫描线相邻的y - 1和y + 1两条扫描线在区间[xLeft, xRight]中的像素，从xRight开始向xLeft方向搜索，假设扫描的区间为AAABAAC（A为种子点颜色），那么将B和C前面的A作为种子点压入栈中，然后返回第（2）步；
上述参考自参考文献[4]，做了些修改，文章[4]中描述算法，测试有一点问题，所以做了修改.
可以看到该算法，基本上是一行一行着色的，这样的话在大块需要着色区域的效率比算法一要高很多。
ok，关于算法的步骤大家目前觉得模糊，一会可以参照我们的代码。选定了算法以后，接下来就开始编码了。
3.编码实现
我们代码中引入了一个边界颜色，如果设置的话，着色的边界参考为该边界颜色，否则会只要与种子颜色不一致为边界。
（一）构造方法与测量

public class ColourImageView extends ImageView{ private Bitmap mBitmap; /*** 边界的颜色*/ private int mBorderColor = -1; private boolean hasBorderColor = false; private Stack<Point> mStacks = new Stack<Point>（）; public ColourImageView（Context context, AttributeSet attrs） {super（context, attrs）;TypedArray ta = context.obtainStyledAttributes（attrs, R.styleable.ColourImageView）;mBorderColor = ta.getColor（R.styleable.ColourImageView_border_color, -1）;hasBorderColor = （mBorderColor ！= -1）;L.e（"hasBorderColor = " + hasBorderColor + " , mBorderColor = " + mBorderColor）;ta.recycle（）; } @Override protected void onMeasure（int widthMeasureSpec, int heightMeasureSpec） {super.onMeasure（widthMeasureSpec, heightMeasureSpec）;int viewWidth = getMeasuredWidth（）;int viewHeight = getMeasuredHeight（）;//以宽度为标准，等比例缩放view的高度setMeasuredDimension（viewWidth,getDrawable（）.getIntrinsicHeight（） * viewWidth / getDrawable（）.getIntrinsicWidth（））;L.e（"view"s width = " + getMeasuredWidth（） + " , view"s height = " + getMeasuredHeight（））;//根据drawable，去得到一个和view一样大小的bitmapBitmapDrawable drawable = （BitmapDrawable） getDrawable（）;Bitmap bm = drawable.getBitmap（）;mBitmap = Bitmap.createScaledBitmap（bm, getMeasuredWidth（）, getMeasuredHeight（）, false）; }

可以看到我们选择的是继承ImageView，这样只需要将图片设为src即可。
构造方法中获取我们的自定义边界颜色，当然可以不设置~~
重写测量的目的是为了获取一个和View一样大小的Bitmap便于我们操作。
接下来就是点击啦~
4.onTouchEvent

@Override public boolean onTouchEvent（MotionEvent event） {final int x = （int） event.getX（）;final int y = （int） event.getY（）;if （event.getAction（） == MotionEvent.ACTION_DOWN）{ //填色 fillColorToSameArea（x, y）;}return super.onTouchEvent（event）; } /*** 根据x,y获得改点颜色，进行填充** @param x* @param y*/ private void fillColorToSameArea（int x, int y） {Bitmap bm = mBitmap;int pixel = bm.getPixel（x, y）;if （pixel == Color.TRANSPARENT || （hasBorderColor && mBorderColor == pixel））{ return;}int newColor = randomColor（）;int w = bm.getWidth（）;int h = bm.getHeight（）;//拿到该bitmap的颜色数组int[] pixels = new int[w * h];bm.getPixels（pixels, 0, w, 0, 0, w, h）;//填色fillColor（pixels, w, h, pixel, newColor, x, y）;//重新设置bitmapbm.setPixels（pixels, 0, w, 0, 0, w, h）;setImageDrawable（new BitmapDrawable（bm））; }

可以看到，我们在onTouchEvent中获取（x,y），然后拿到改点坐标：
获得点击点颜色，获得整个bitmap的像素数组
改变这个数组中的颜色
然后重新设置给bitmap，重新设置给ImageView
重点就是通过fillColor去改变数组中的颜色

/*** @param pixels 像素数组* @param w宽度* @param h高度* @param pixel 当前点的颜色* @param newColor 填充色* @param i横坐标* @param j纵坐标*/ private void fillColor（int[] pixels, int w, int h, int pixel, int newColor, int i, int j） {//步骤1：将种子点（x, y）入栈；mStacks.push（new Point（i, j））;//步骤2：判断栈是否为空，// 如果栈为空则结束算法，否则取出栈顶元素作为当前扫描线的种子点（x, y），// y是当前的扫描线；while （！mStacks.isEmpty（））{ /*** 步骤3：从种子点（x, y）出发，沿当前扫描线向左、右两个方向填充，* 直到边界。分别标记区段的左、右端点坐标为xLeft和xRight；*/ Point seed = mStacks.pop（）; //L.e（"seed = " + seed.x + " , seed = " + seed.y）; int count = fillLineLeft（pixels, pixel, w, h, newColor, seed.x, seed.y）; int left = seed.x - count + 1; count = fillLineRight（pixels, pixel, w, h, newColor, seed.x + 1, seed.y）; int right = seed.x + count; /*** 步骤4：* 分别检查与当前扫描线相邻的y - 1和y + 1两条扫描线在区间[xLeft, xRight]中的像素，* 从xRight开始向xLeft方向搜索，假设扫描的区间为AAABAAC（A为种子点颜色），* 那么将B和C前面的A作为种子点压入栈中，然后返回第（2）步；*/ //从y-1找种子 if （seed.y - 1 >= 0）findSeedInNewLine（pixels, pixel, w, h, seed.y - 1, left, right）; //从y+1找种子 if （seed.y + 1 < h）findSeedInNewLine（pixels, pixel, w, h, seed.y + 1, left, right）;} }

可以看到我已经很清楚的将该算法的四个步骤标识到该方法中。好了，最后就是一些依赖的细节上的方法：

 /*** 在新行找种子节点** @param pixels* @param pixel* @param w* @param h* @param i* @param left* @param right*/ private void findSeedInNewLine（int[] pixels, int pixel, int w, int h, int i, int left, int right） {/** * 获得该行的开始索引 */int begin = i * w + left;/** * 获得该行的结束索引 */int end = i * w + right;boolean hasSeed = false;int rx = -1, ry = -1;ry = i;/** * 从end到begin，找到种子节点入栈（AAABAAAB，则B前的A为种子节点） */while （end >= begin）{ if （pixels[end] == pixel） {if （！hasSeed）{ rx = end % w; mStacks.push（new Point（rx, ry））; hasSeed = true;} } else {hasSeed = false; } end--;} } /*** 往右填色，返回填充的个数** @return*/ private int fillLineRight（int[] pixels, int pixel, int w, int h, int newColor, int x, int y） {int count = 0;while （x < w）{ //拿到索引 int index = y * w + x; if （needFillPixel（pixels, pixel, index）） {pixels[index] = newColor;count++;x++; } else {break; }}return count; } /*** 往左填色，返回填色的数量值** @return*/ private int fillLineLeft（int[] pixels, int pixel, int w, int h, int newColor, int x, int y） {int count = 0;while （x >= 0）{ //计算出索引 int index = y * w + x; if （needFillPixel（pixels, pixel, index）） {pixels[index] = newColor;count++;x--; } else {break; }}return count; } private boolean needFillPixel（int[] pixels, int pixel, int index） {if （hasBorderColor）{ return pixels[index] ！= mBorderColor;} else{ return pixels[index] == pixel;} } /*** 返回一个随机颜色** @return*/ private int randomColor（） {Random random = new Random（）;int color = Color.argb（255, random.nextInt（256）, random.nextInt（256）, random.nextInt（256））;return color; }

ok，到此，代码就介绍完毕了~~~
最后贴下布局文件~~

<RelativeLayout xmlns:android="http://schemas.android.com/apk/res/android"xmlns:tools="http://schemas.android.com/tools"xmlns:zhy="http://schemas.android.com/apk/res-auto"android:layout_width="match_parent"android:layout_height="match_parent"android:paddingLeft="@dimen/activity_horizontal_margin"android:paddingRight="@dimen/activity_horizontal_margin"android:paddingTop="@dimen/activity_vertical_margin"android:paddingBottom="@dimen/activity_vertical_margin"tools:context=".MainActivity"> <com.zhy.colour_app_01.ColourImageViewzhy:border_color="#FF000000"android:src="@drawable/image_007"android:background="#33ff0000"android:layout_width="match_parent"android:layout_centerInParent="true"android:layout_height="match_parent"/></RelativeLayout><?xml version="1.0" encoding="utf-8"?><resources> <declare-styleable name="ColourImageView"><attr name="border_color" format="color|reference"></attr> </declare-styleable></resources>