android 高斯模糊实现

时间:2022-04-25
本文章向大家介绍android 高斯模糊实现，主要内容包括高斯模糊、RenderScript、FastBlur、实现YAHOO天气的动态模糊效果、基本概念、基础应用、原理机制和需要注意的事项等，并结合实例形式分析了其使用技巧，希望通过本文能帮助到大家理解应用这部分内容。

高斯模糊

高斯模糊就是将指定像素变换为其与周边像素加权平均后的值，权重就是高斯分布函数计算出来的值。

一种实现

点击打开链接<-这里是一片关于高斯模糊算法的介绍，我们需要首先根据高斯分布函数计算权重值，为了提高效率我们采用一维高斯分布函数，然后处理图像的时候在横向和纵向进行两次计算得到结果。下面是一种实现

 public static void gaussBlur(int[] data, int width, int height, int radius,  
  float sigma) {  
  
  float pa = (float) (1 / (Math.sqrt(2 * Math.PI) * sigma));  
  float pb = -1.0f / (2 * sigma * sigma);  
  
  // generate the Gauss Matrix 
  float[] gaussMatrix = new float[radius * 2 + 1];  
  float gaussSum = 0f;  
  for (int i = 0, x = -radius; x <= radius; ++x, ++i) {  
  float g = (float) (pa * Math.exp(pb * x * x));  
             gaussMatrix[i] = g;  
             gaussSum += g;  
         }  
  
  for (int i = 0, length = gaussMatrix.length; i < length; ++i) {  
             gaussMatrix[i] /= gaussSum;  
         }  
  
  // x direction 
  for (int y = 0; y < height; ++y) {  
  for (int x = 0; x < width; ++x) {  
  float r = 0, g = 0, b = 0;  
                 gaussSum = 0;  
  for (int j = -radius; j <= radius; ++j) {  
  int k = x + j;  
  if (k >= 0 && k < width) {  
  int index = y * width + k;  
  int color = data[index];  
  int cr = (color & 0x00ff0000) >> 16;  
  int cg = (color & 0x0000ff00) >> 8;  
  int cb = (color & 0x000000ff);  
  
                         r += cr * gaussMatrix[j + radius];  
                         g += cg * gaussMatrix[j + radius];  
                         b += cb * gaussMatrix[j + radius];  
  
                         gaussSum += gaussMatrix[j + radius];  
                     }  
                 }  
  
  int index = y * width + x;  
  int cr = (int) (r / gaussSum);  
  int cg = (int) (g / gaussSum);  
  int cb = (int) (b / gaussSum);  
  
                 data[index] = cr << 16 | cg << 8 | cb | 0xff000000;  
             }  
         }  
  
  // y direction 
  for (int x = 0; x < width; ++x) {  
  for (int y = 0; y < height; ++y) {  
  float r = 0, g = 0, b = 0;  
                 gaussSum = 0;  
  for (int j = -radius; j <= radius; ++j) {  
  int k = y + j;  
  if (k >= 0 && k < height) {  
  int index = k * width + x;  
  int color = data[index];  
  int cr = (color & 0x00ff0000) >> 16;  
  int cg = (color & 0x0000ff00) >> 8;  
  int cb = (color & 0x000000ff);  
  
                         r += cr * gaussMatrix[j + radius];  
                         g += cg * gaussMatrix[j + radius];  
                         b += cb * gaussMatrix[j + radius];  
  
                         gaussSum += gaussMatrix[j + radius];  
                     }  
                 }  
  
  int index = y * width + x;  
  int cr = (int) (r / gaussSum);  
  int cg = (int) (g / gaussSum);  
  int cb = (int) (b / gaussSum);  
                 data[index] = cr << 16 | cg << 8 | cb | 0xff000000;  
             }  
         }  
     }  

实际测试会发现这种计算方式是很耗时间的，而且模糊半径越大，从原理也可以看到计算量是平方增长的，所以计算时间也越长。

RenderScript

RenderScript是Android在API 11之后加入的，用于高效的图片处理，包括模糊、混合、矩阵卷积计算等，代码示例如下

 public Bitmap blurBitmap(Bitmap bitmap){  
  
  //Let's create an empty bitmap with the same size of the bitmap we want to blur 
         Bitmap outBitmap = Bitmap.createBitmap(bitmap.getWidth(), bitmap.getHeight(), Config.ARGB_8888);  
  
  //Instantiate a new Renderscript 
         RenderScript rs = RenderScript.create(getApplicationContext());  
  
  //Create an Intrinsic Blur Script using the Renderscript 
         ScriptIntrinsicBlur blurScript = ScriptIntrinsicBlur.create(rs, Element.U8_4(rs));  
  
  //Create the Allocations (in/out) with the Renderscript and the in/out bitmaps 
         Allocation allIn = Allocation.createFromBitmap(rs, bitmap);  
         Allocation allOut = Allocation.createFromBitmap(rs, outBitmap);  
  
  //Set the radius of the blur 
         blurScript.setRadius(25.f);  
  
  //Perform the Renderscript 
         blurScript.setInput(allIn);  
         blurScript.forEach(allOut);  
  
  //Copy the final bitmap created by the out Allocation to the outBitmap 
         allOut.copyTo(outBitmap);  
  
  //recycle the original bitmap 
         bitmap.recycle();  
  
  //After finishing everything, we destroy the Renderscript. 
         rs.destroy();  
  
  return outBitmap;  
  
  
     }  

（示例来源 https://gist.github.com/Mariuxtheone/903c35b4927c0df18cf8）

FastBlur

 public class FastBlur {  
  
  public static Bitmap doBlur(Bitmap sentBitmap, int radius, boolean canReuseInBitmap) {  
  
  // Stack Blur v1.0 from 
  // http://www.quasimondo.com/StackBlurForCanvas/StackBlurDemo.html 
  // 
  // Java Author: Mario Klingemann <mario at quasimondo.com> 
  // http://incubator.quasimondo.com 
  // created Feburary 29, 2004 
  // Android port : Yahel Bouaziz <yahel at kayenko.com> 
  // http://www.kayenko.com 
  // ported april 5th, 2012 
  
  // This is a compromise between Gaussian Blur and Box blur 
  // It creates much better looking blurs than Box Blur, but is 
  // 7x faster than my Gaussian Blur implementation. 
  // 
  // I called it Stack Blur because this describes best how this 
  // filter works internally: it creates a kind of moving stack 
  // of colors whilst scanning through the image. Thereby it 
  // just has to add one new block of color to the right side 
  // of the stack and remove the leftmost color. The remaining 
  // colors on the topmost layer of the stack are either added on 
  // or reduced by one, depending on if they are on the right or 
  // on the left side of the stack. 
  // 
  // If you are using this algorithm in your code please add 
  // the following line: 
  // 
  // Stack Blur Algorithm by Mario Klingemann <mario@quasimondo.com> 
  
         Bitmap bitmap;  
  if (canReuseInBitmap) {  
             bitmap = sentBitmap;  
         } else {  
             bitmap = sentBitmap.copy(sentBitmap.getConfig(), true);  
         }  
  
  if (radius < 1) {  
  return (null);  
         }  
  
  int w = bitmap.getWidth();  
  int h = bitmap.getHeight();  
  
  int[] pix = new int[w * h];  
         bitmap.getPixels(pix, 0, w, 0, 0, w, h);  
  
  int wm = w - 1;  
  int hm = h - 1;  
  int wh = w * h;  
  int div = radius + radius + 1;  
  
  int r[] = new int[wh];  
  int g[] = new int[wh];  
  int b[] = new int[wh];  
  int rsum, gsum, bsum, x, y, i, p, yp, yi, yw;  
  int vmin[] = new int[Math.max(w, h)];  
  
  int divsum = (div + 1) >> 1;  
         divsum *= divsum;  
  int dv[] = new int[256 * divsum];  
  for (i = 0; i < 256 * divsum; i++) {  
             dv[i] = (i / divsum);  
         }  
  
         yw = yi = 0;  
  
  int[][] stack = new int[div][3];  
  int stackpointer;  
  int stackstart;  
  int[] sir;  
  int rbs;  
  int r1 = radius + 1;  
  int routsum, goutsum, boutsum;  
  int rinsum, ginsum, binsum;  
  
  for (y = 0; y < h; y++) {  
             rinsum = ginsum = binsum = routsum = goutsum = boutsum = rsum = gsum = bsum = 0;  
  for (i = -radius; i <= radius; i++) {  
                 p = pix[yi + Math.min(wm, Math.max(i, 0))];  
                 sir = stack[i + radius];  
                 sir[0] = (p & 0xff0000) >> 16;  
                 sir[1] = (p & 0x00ff00) >> 8;  
                 sir[2] = (p & 0x0000ff);  
                 rbs = r1 - Math.abs(i);  
                 rsum += sir[0] * rbs;  
                 gsum += sir[1] * rbs;  
                 bsum += sir[2] * rbs;  
  if (i > 0) {  
                     rinsum += sir[0];  
                     ginsum += sir[1];  
                     binsum += sir[2];  
                 } else {  
                     routsum += sir[0];  
                     goutsum += sir[1];  
                     boutsum += sir[2];  
                 }  
             }  
             stackpointer = radius;  
  
  for (x = 0; x < w; x++) {  
  
                 r[yi] = dv[rsum];  
                 g[yi] = dv[gsum];  
                 b[yi] = dv[bsum];  
  
                 rsum -= routsum;  
                 gsum -= goutsum;  
                 bsum -= boutsum;  
  
                 stackstart = stackpointer - radius + div;  
                 sir = stack[stackstart % div];  
  
                 routsum -= sir[0];  
                 goutsum -= sir[1];  
                 boutsum -= sir[2];  
  
  if (y == 0) {  
                     vmin[x] = Math.min(x + radius + 1, wm);  
                 }  
                 p = pix[yw + vmin[x]];  
  
                 sir[0] = (p & 0xff0000) >> 16;  
                 sir[1] = (p & 0x00ff00) >> 8;  
                 sir[2] = (p & 0x0000ff);  
  
                 rinsum += sir[0];  
                 ginsum += sir[1];  
                 binsum += sir[2];  
  
                 rsum += rinsum;  
                 gsum += ginsum;  
                 bsum += binsum;  
  
                 stackpointer = (stackpointer + 1) % div;  
                 sir = stack[(stackpointer) % div];  
  
                 routsum += sir[0];  
                 goutsum += sir[1];  
                 boutsum += sir[2];  
  
                 rinsum -= sir[0];  
                 ginsum -= sir[1];  
                 binsum -= sir[2];  
  
                 yi++;  
             }  
             yw += w;  
         }  
  for (x = 0; x < w; x++) {  
             rinsum = ginsum = binsum = routsum = goutsum = boutsum = rsum = gsum = bsum = 0;  
             yp = -radius * w;  
  for (i = -radius; i <= radius; i++) {  
                 yi = Math.max(0, yp) + x;  
  
                 sir = stack[i + radius];  
  
                 sir[0] = r[yi];  
                 sir[1] = g[yi];  
                 sir[2] = b[yi];  
  
                 rbs = r1 - Math.abs(i);  
  
                 rsum += r[yi] * rbs;  
                 gsum += g[yi] * rbs;  
                 bsum += b[yi] * rbs;  
  
  if (i > 0) {  
                     rinsum += sir[0];  
                     ginsum += sir[1];  
                     binsum += sir[2];  
                 } else {  
                     routsum += sir[0];  
                     goutsum += sir[1];  
                     boutsum += sir[2];  
                 }  
  
  if (i < hm) {  
                     yp += w;  
                 }  
             }  
             yi = x;  
             stackpointer = radius;  
  for (y = 0; y < h; y++) {  
  // Preserve alpha channel: ( 0xff000000 & pix[yi] ) 
                 pix[yi] = (0xff000000 & pix[yi]) | (dv[rsum] << 16) | (dv[gsum] << 8) | dv[bsum];  
  
                 rsum -= routsum;  
                 gsum -= goutsum;  
                 bsum -= boutsum;  
  
                 stackstart = stackpointer - radius + div;  
                 sir = stack[stackstart % div];  
  
                 routsum -= sir[0];  
                 goutsum -= sir[1];  
                 boutsum -= sir[2];  
  
  if (x == 0) {  
                     vmin[y] = Math.min(y + r1, hm) * w;  
                 }  
                 p = x + vmin[y];  
  
                 sir[0] = r[p];  
                 sir[1] = g[p];  
                 sir[2] = b[p];  
  
                 rinsum += sir[0];  
                 ginsum += sir[1];  
                 binsum += sir[2];  
  
                 rsum += rinsum;  
                 gsum += ginsum;  
                 bsum += binsum;  
  
                 stackpointer = (stackpointer + 1) % div;  
                 sir = stack[stackpointer];  
  
                 routsum += sir[0];  
                 goutsum += sir[1];  
                 boutsum += sir[2];  
  
                 rinsum -= sir[0];  
                 ginsum -= sir[1];  
                 binsum -= sir[2];  
  
                 yi += w;  
             }  
         }  
  
         bitmap.setPixels(pix, 0, w, 0, 0, w, h);  
  
  return (bitmap);  
     }  

 
 这里的方法也可以实现高斯模糊的效果，但使用了特殊的算法，比第一种可以快很多，但比起RenderScript还是慢一些

（示例来源 Android高级模糊技术）

实现YAHOO天气的动态模糊效果

　　YAHOO天气中的背景会随着手指上滑模糊程度加深，实际使用中发现怎么都达不到那样流畅的效果，因为手势刷新的速度很快，每一帧都去重新模糊计算一遍，还是会有延迟，造成页面卡顿。后来在一次偶然的开发中发现其实不需要每一帧都重新去模糊一遍，而是将图片最大程度模糊一次，之后和原图叠加，通过改变叠加的模糊图片的alpha值来达到不同程度的模糊效果。下面是一个例子，可以看到随着模糊图片alpha值的变化，叠加后产生不同程度的模糊效果。

随滑动变换alpha值的代码如下

 mBlurImage.setOnTouchListener(new OnTouchListener() {  
  
  private float mLastY;  
  
  @Override 
  public boolean onTouch(View v, MotionEvent event) {  
  switch (event.getAction()) {  
  case MotionEvent.ACTION_DOWN:  
                     mLastY = event.getY();  
  break;  
  case MotionEvent.ACTION_MOVE:  
  float y = event.getY();  
  float alphaDelt = (y - mLastY) / 1000;  
  float alpha = mBlurImage.getAlpha() + alphaDelt;  
  if (alpha > 1.0) {  
                         alpha = 1.0f;  
                     } else if (alpha < 0.0) {  
                         alpha = 0.0f;  
                     }  
                     mTextView.setText(String.valueOf(alpha));  
                     mBlurImage.setAlpha(alpha);  
  break;  
  case MotionEvent.ACTION_UP:  
  break;  
                 }  
  return true;  
             }  
         });  

示例代码下载 http://download.csdn.net/detail/xu_fu/7628139

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