简易的灰度化图片的工具
作者: 图恩分类: 编程开发阅读: 786发布时间： 2020-04-21 22:18:03
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简易的灰度化图片的工具
引子
今天对于全国同胞来说是个庄严肃穆的日子，是纪念在抗击新冠疫情牺牲的烈士与广大同胞的纪念日，也是中国的四大传统节日「清明节」。
自古以来，清明节就是我们用来纪念先人，缅怀祖先的，20 年这个不平静的年份又赋予了它更伟大的意义。
人类的情感需要寄托，烧纸、扫墓都是与故人交流的方式，国家层面今日降半旗缅怀英烈，对于互联网人员来说，将网页灰度化也是必备的致敬方式之一。
正好，编程群里面大家发了各种灰度化主页的方案，最简单的是采用css
body,
html {
filter: grayscale(1);
}
这种方案统一的采用 css 方案，我受到其他一个小伙伴用js操作canvas的思路的启发，模仿着他的思路把 demo 又重新写了一遍，再次梳理一下这种方案的原理，代码都是基础代码，大同小异，就是很多细节平常不用canvas不会去注意这些细节，再次感谢这个小伙伴乐于分享它的demo，大家可以多关注他的博客。
接下来我只是分享我从它的demo里面学到的知识，与一些自己的心得。
具体的实现
主要采用input元素与canvas操作。
input[type=file]
主体html很简单
采用 button 的点击去调用 input 的点击事件
selectImage.addEventListener("click", function () {
input.click();
});
input.addEventListener("change", callback);
当选择完要灰度化的图片之后，进入callback回调
function () {
const file = input.files[0]; // 得到图片项
const imgName = file.name;
const reader = new FileReader(); // 创建file blob
reader.readAsDataURL(file);
reader.onload = function (*_file*) {
const image = new Image();
image.src = _file.target.result;
image.onload = function () {
const a = document.createElement("a");
a.href = gray(image); //最核心的算法，后续着重分析
a.download = imgName;
a.setAttribute("id", "downloadGrayImage");
// 防止重复添加
if (!document.getElementById("downloadGrayImage")) {
document.body.appendChild(a);
}
a.click();
};
};
}
到此为止，都是基础的js操作本地文件上传，并用a标签模拟点击下载的功能。
接下来重点使用canvas操作以及基础的灰度算法。
canvas
Canvas API主要用来构建2D图像，基本属性只有width height,然后使用HTMLCanvasElement.getContext()获得上下文来进行绘制。
使用canvas的主要目的是：可以来获得图像的像素数据以及最后处理成渲染图像所必备的源。
function gray(*imgObj*) {
const width = imgObj.width;
const height = imgObj.height;
const canvas = document.querySelector("canvas");
if (canvas.getContext) {
const context = canvas.getContext("2d");
canvas.width = width;
canvas.height = height;
context.drawImage(imgObj, 0, 0); //画一个图
// 获得隐含区域的像素数据, 返回ImageData 对象，其中的data属性包含了所需的数据
const imageData = context.getImageData(0, 0, width, height);
let pixelData = imageData.data;
//重点来了，逐行遍历上述的像素数组
//多行代码在下面核心代码分析...
// 将重新赋值的像素点重新归位到context中
context.putImageData(imageData, 0, 0, 0, 0, imageData.width, imageData.height);
// 能变成图片的最重要的一步
return canvas.toDataURL(); //把当前构造的canvas对象变成img可使用的uri
} else {
console.error("抱歉，你的浏览器不支持");
}
}
平均像素值灰度化算法
这个是灰度化最简单、最易操作的算法。核心原理就是把每个像素的值取均值。
//伪代码
everyPixel = (pixelR + pixelG + pixelB) / 3
对于像我一样的没有啥科班知识，并且图像学知识极度匮乏的人来说，先来补一补图像的入门知识。
像素个数与宽高的关系
对于一幅图像我们常说720*480的图像，说的是宽720个像素，高480个像素，每个像素有四个值构成，分别是R G B A,具体代表红 绿 蓝 三原色和透明度。
像素数据从哪来就显得很关键了。上述的例子我们使用context.getImageData(0, 0, width, height);可以得到一个ImageData,这是一个极其重要的接口，它包含了图像的所有像素数据，只不过有了这个数据，到目前为止似乎与颜色仍然没有关系，我们仍然无法直接操作。
如何操作上述的像素呢？ImageData.data是一个只读属性，返回所有像素值转换成的第一步说的四个值后的一维TypedArray数组，按照像素点顺序铺开的数组，更具体的来说是Uint8ClampedArray,不过不需要再深入了。
至此，准备知识结束，对于一幅720*480的图像，我们最终会转换成一个720*480*4=1382400长度的数组，操作数组对于程序员来说就很容易了。
我们完成了一幅具象的图像到抽象的数组的转变。
核心的算法
最基础的写法其实就是双重遍历，外层循环先逐行从上至下按照高度遍历，内层循环再逐列从左至右按照宽度遍历。
//重点来了，逐行遍历上述的像素数组
for (let h = 0; h < height; h++) {
for (let w = 0; w < width; w++) {
const i = h * 4 * width + w * 4; // 获得每个像素值的四个点位的值，最核心
const avgPixel = (pixelData[i] + pixelData[i + 1] + pixelData[i + 2]) / 3; // 最简单的平均值算法
// 使用平均化的像素点去重新赋值RGB三个值
pixelData[i] = avgPixel;
pixelData[i + 1] = avgPixel;
pixelData[i + 2] = avgPixel;
}
}
上面的双层遍历很容易看懂，就是中间的那句const i = h * 4 * width + w * 4;让我思索了一会，我下面画个草图便于理解这句话。
81586014159_.pic的副本.jpg
上面的示例图是一个4*4的图
其中第一行的第一个像素点0由四个值构成{0, 1, 2, 3},第二个像素点由四个值构成{4, 5, 6, 7}，以此类推。上述的公式是首先要确定一个基准点，目前基准点选取的是左边开始的第一个值，也就是R值，也就是红色的值的index
先看公式的第一部分h * 4 * width代表的是每一行的左起点的值的index，那么第几行就是h,走几列数据就是4*width。
公式的第二部分是本行的基准点每次移动的步长，很明显是w*4。
确定了起始点计算方法后，后续的G B 的index只需要依次累加即可。
至此，把一幅图像用最简单的平均值像素法灰度化的方案就完成了，大家可以手打一遍试试，挺好玩的，也就花费3-4个小时，做一个小demo，看似简单其实知识点也不少的。
关于其他的5种灰度算法可以参考这篇博客
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