JavaScript Canvas实现图片局部放大镜效果

前言

最近我在可视化课程中学习了如何在Canvas中利用像素处理来实现滤镜效果,在这节课程的结尾留了一道局部放大镜的题目,提示我们用像素处理的方式去实现这个效果,最终实现随着鼠标移动将图片局部放大,本着把学到的内容落地实践的想法,我就去思考了一番,但很不幸,我思考了好几天也没思考出结果,因为刚开始我想的一直是在一个Canvas上来操作,但是一来我对Canvas API还并不是很熟悉,二来我对像素处理还不够熟练,然后第三是如果原图的部分像素被处理了,那下一次放大就会有问题,因此我最终放弃了这个思路,选择了再增加一个Canvas来完成最终的效果,以下就是利用这种方式实现图片局部放大的效果。

像素处理

在实现这个效果之前,我们先来了解一下如何处理像素,有些小伙伴可能不太清楚,所以这里简单说一下,在屏幕上我们知道所有显示的内容都是由像素点组成的,那么在处理像素之前,我们需要先获取到像素信息,那么Canvas就是提供了一个API叫做getImageData让我们可以获取到画布上的像素信息,最终这个API返回的是一个ImageData类型的值,关于这个API的具体描述可以参考对应的MDN页面。

ImageData类型的数据包含三个属性,包括data、width、height。width和height简单来说,就是被提取像素信息的区域的宽高,最主要的像素信息是在这个data属性中。data属性指向一个数组类型的值,准确来说是Uint8ClampedArray的实例,Uint8ClampedArray表示8 位无符号整型固定数组,也就是说其中的元素是0到255之间的整数,我们知道一个像素的颜色信息可以使用rgba四个分量表示,那么我们就得出在data数组中每四个元素就能表示一个像素点的信息,因此data数组的长度就是width * height * 4。

了解完像素处理,我们就可以开始进行具体的实现了。

具体实现

<canvas ref="canvasRef" width="0" height="0"></canvas>
<canvas ref="magnifier" width="0" height="0"></canvas><!-- 放大镜 -->

1. 准备工作

在实现放大效果之前,我们需要先把图片加载到Canvas上:

(async function() {
  const img = await loadImage('src/assets/girl1.jpg');
  canvasRef.value.width = img.width;
  canvasRef.value.height = img.height;
  context.drawImage(img, 0, 0);
}());

这里loadImage方法是通过Image对象来异步加载图片,然后通过drawImage方法将图片绘制到画布上。

接着设置一个要放大的区域,也就是以鼠标坐标为中心,多少半径以内的内容要被放大,这里我设置一个变量originSize用于存储原图大小,并设置一个5倍的放大倍数。

let originSize = 40; // 原图大小
let zoom = 5; // 放大倍数

(async function() {
  // ...
  magnifier.value.width = originSize * zoom;
  magnifier.value.height = originSize * zoom;
}());

用作于放大镜的magnifier,我们使用originSize * zoom来设置它的宽高。

2. 鼠标移动事件监听

接下来就是主要的代码实现。

首先是添加鼠标移动事件的监听:

const addEvent = () => {
  canvasRef.value.addEventListener('mousemove', mouseDownHandler);
};

addEvent();

然后我们就来实现mouseDownHandler函数。

首先我们获取鼠标坐标在Canvas中的相对坐标,并通过Math.floor取整

const mouseDownHandler = e => {
  // 相对于画布的坐标
  const center = {
    x: Math.floor(e.pageX - left),
    y: Math.floor(e.pageY - top)
  };
};

然后利用getImageData方法获取指定区域的像素信息,这里我们用到了OffscreenCanvas,它提供了一个可以脱离屏幕渲染的 canvas 对象,可以提升渲染性能;这样我们就得到了待放大区域的像素信息。

const mouseDownHandler = e => {
  // 相对于画布的坐标
  // ...
  // 待放大区域的imageData
  const originImageData = getImageData(img, [center.x - originSize / 2, center.y - originSize / 2, originSize, originSize]);
};

现在我们需要一个ImageData类型的变量,用于存储放大后的像素信息,因为最终要渲染到magnifier这个Canvas上,我们就使用magnifier的2d上下文对象调用createImageData方法来创建一个ImageData对象,关于这个方法的使用具体可查看MDN文档。

const mouseDownHandler = e => {
  // 相对于画布的坐标
  // ...
  // 待放大区域的imageData
  // ...
  // 构建一个imageData
  const areaImageData = mContext.createImageData(magnifier.value.width, magnifier.value.height);
};

接下来就是具体的像素遍历和处理,按照areaImageData的宽高来进行遍历,这里迭代的增量使用+zoom是因为,当我们放大zoom倍数之后,原图1个像素的信息在magnifier使用zoom*zoom个像素来放大,也就是zoom*zoom个像素点的色值和原图中对应的那个像素的色值是一样的。在我们这段代码中设置zoom为5,也就是放大后使用5*5=25个像素点表示之前的一个像素点。

const mouseDownHandler = e => {
  // 相对于画布的坐标
  // ...
  // 待放大区域的imageData
  // ...
  // 构建一个imageData
  // ...
  let count = 0;
  for (let j = 0; j < originSize * zoom; j += zoom) {
    for (let i = 0; i < originSize * zoom; i += zoom) {

      // ...

    }
  }
};

所以我们继续使用两个for循环k和m,把areaImageData的data数组中的对应元素赋值为原图对应像素的色值,完成赋值后我们就可以通过putImageData方法将像素信息渲染到magnifier画布上。

const mouseDownHandler = e => {
  // 相对于画布的坐标
  // ...
  // 待放大区域的imageData
  // ...
  // 构建一个imageData
  // ...
  let count = 0;
  for (let j = 0; j < originSize * zoom; j += zoom) {
    for (let i = 0; i < originSize * zoom; i += zoom) {

      for (let k = j; k < j + zoom; k ++) {
        for (let m = i; m < i + zoom; m ++) {
          const index = (k * originSize * zoom + m) * 4;
          areaImageData.data[index] = originImageData.data[count];
          areaImageData.data[index + 1] = originImageData.data[count + 1];
          areaImageData.data[index + 2] = originImageData.data[count + 2];
          areaImageData.data[index + 3] = originImageData.data[count + 3];

        }
      }
      count += 4;

    }
  }
  mContext.putImageData(areaImageData, 0, 0);
};

至此我们就实现了基本的局部放大,但现在放大镜不在原图Canvas的上方,并且放大镜是一个正方形,我们继续简单优化一下。

3. 简单优化

首先因为我对Canvas API还不太熟悉,所以我现在通过css把放大镜改为圆形,并加上一个阴影box-shadow来优化视觉效果。

#magnifier {
  position: absolute;
  box-shadow: 0 0 10px 4px rgba(12, 12, 12, .5);
  border-radius: 50%;
}

然后给两个Canvas外层加一个div容器,把放大镜设置绝对定位,把它放到鼠标坐标的位置,在鼠标移动过程中更新放大镜的位置。

<div class="canvas-container" ref="containerRef" :style="{width: containerWidth + 'px'}">
  <canvas ref="canvasRef" width="0" height="0"></canvas>
  <canvas ref="magnifier" width="0" height="0" id="magnifier" :style="position"></canvas>
</div>

const position = reactive({
  left: 0,
  top: 0
});
const containerWidth = ref(0);

containerWidth.value = img.width;
// 在鼠标移动过程中更新放大镜的位置
position.top = (center.y - originSize * zoom / 2) + 'px';
position.left = (center.x - originSize * zoom / 2) + 'px';

.canvas-container {
  position: relative;
  overflow: hidden;
}

这个时候放大镜的位置就和我们预想的一致了,但是现在还有一个问题,就是放大镜在原图的上方,在移动的过程中会看到放大镜的渲染有点卡顿,这是因为鼠标移动事件是加在原图Canvas上的,当鼠标悬浮在放大镜上时,这个移动事件的监听就不连贯了,此时我们可以考虑把鼠标移动监听加改为加在外层容器上,这样就能看到移动过程中放大镜的渲染是比较流畅了。

const addEvent = () => {
  containerRef.value.addEventListener('mousemove', mouseDownHandler);
};

至此就完成了简单的局部放大效果,虽然还存在一些问题吧。

到此这篇关于JavaScript Canvas实现图片局部放大镜效果的文章就介绍到这了,更多相关JavaScript Canvas图片局部放大内容请搜索代码部落以前的文章或继续浏览下面的相关文章希望大家以后多多支持代码部落!

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