Android Matrix的代码验证和应用-优快云博客

本文详细介绍Android中使用Matrix类实现图像变换的方法，包括平移、旋转、缩放、错切及对称变换，并通过实例代码验证各种变换的效果。此外，还介绍了如何结合Android手势操作实现图像的交互式变换。

摘要生成于 C知道，由 DeepSeek-R1 满血版支持，前往体验 >

Matrix介绍 :Android Matrix的用法总结（链接：ttp://blog.youkuaiyun.com/jdsjlzx/article/details/52741445）

代码验证

前面讲到的各种图像变换的验证代码如下，一共列出了10种情况。如果要验证其中的某一种情况，只需将相应的代码反注释即可。试验中用到的图片：

尺寸为162 x 251

每种变换的结果，请见代码之后的说明。

package com.pat.testtransformmatrix;
import android.app.Activity;
import android.content.Context;
import android.graphics.Bitmap;
import android.graphics.BitmapFactory;
import android.graphics.Canvas;
import android.graphics.Matrix;
import android.os.Bundle;
import android.util.Log;
import android.view.MotionEvent;
import android.view.View;
import android.view.Window;
import android.view.WindowManager;
import android.view.View.OnTouchListener;
import android.widget.ImageView;

public class TestTransformMatrixActivity extends Activity implements OnTouchListener
{
    private TransformMatrixView view;
    @Override
    public void onCreate(Bundle savedInstanceState)
    {
      super.onCreate(savedInstanceState);
      requestWindowFeature(Window.FEATURE_NO_TITLE);
      getWindow().setFlags(WindowManager.LayoutParams.FLAG_FULLSCREEN,
      WindowManager.LayoutParams.FLAG_FULLSCREEN);

        view = new TransformMatrixView(this);
        view.setScaleType(ImageView.ScaleType.MATRIX);
        view.setOnTouchListener(this);

        setContentView(view);
    }

    class TransformMatrixView extends ImageView
    {
        private Bitmap bitmap;
        private Matrix matrix;
        public TransformMatrixView(Context context){
            super(context);
            bitmap = BitmapFactory.decodeResource(getResources(), R.drawable.sophie);
            matrix = new Matrix();
        }

        @Override
        protected void onDraw(Canvas canvas){
            // 画出原图像
            canvas.drawBitmap(bitmap, 0, 0, null);
            // 画出变换后的图像
            canvas.drawBitmap(bitmap, matrix, null);
            super.onDraw(canvas);
        }

        @Override
        public void setImageMatrix(Matrix matrix){
            this.matrix.set(matrix);
            super.setImageMatrix(matrix);
        }

        public Bitmap getImageBitmap(){
            return bitmap;
        }
    }

    public boolean onTouch(View v, MotionEvent e){
        if(e.getAction() == MotionEvent.ACTION_UP){
            Matrix matrix = new Matrix();
            // 输出图像的宽度和高度(162 x 251)
            Log.e("TestTransformMatrixActivity", "image size: width x height = " +  view.getImageBitmap().getWidth() + " x " + view.getImageBitmap().getHeight());
            // 1. 平移
            matrix.postTranslate(view.getImageBitmap().getWidth(), view.getImageBitmap().getHeight());
            // 在x方向平移view.getImageBitmap().getWidth()，在y轴方向view.getImageBitmap().getHeight()
            view.setImageMatrix(matrix);

            // 下面的代码是为了查看matrix中的元素
            float[] matrixValues = new float[9];
            matrix.getValues(matrixValues);
            for(int i = 0; i < 3; ++i){
                String temp = new String();
                for(int j = 0; j < 3; ++j){
                    temp += matrixValues[3 * i + j ] + "\t";
                }
                Log.e("TestTransformMatrixActivity", temp);
            }

//          // 2. 旋转(围绕图像的中心点)
//          matrix.setRotate(45f, view.getImageBitmap().getWidth() / 2f, view.getImageBitmap().getHeight() / 2f);
//          // 做下面的平移变换，纯粹是为了让变换后的图像和原图像不重叠
//          matrix.postTranslate(view.getImageBitmap().getWidth() * 1.5f, 0f);
//          view.setImageMatrix(matrix);

//          // 3. 旋转(围绕坐标原点) + 平移(效果同2)
//          matrix.setRotate(45f);
//          matrix.preTranslate(-1f * view.getImageBitmap().getWidth() / 2f, -1f * view.getImageBitmap().getHeight() / 2f);
//          matrix.postTranslate((float)view.getImageBitmap().getWidth() / 2f, (float)view.getImageBitmap().getHeight() / 2f);
//          // 做下面的平移变换，纯粹是为了让变换后的图像和原图像不重叠
//          matrix.postTranslate((float)view.getImageBitmap().getWidth() * 1.5f, 0f);
//          view.setImageMatrix(matrix);    

//          // 4. 缩放
//          matrix.setScale(2f, 2f);
//          // 做下面的平移变换，纯粹是为了让变换后的图像和原图像不重叠
//          matrix.postTranslate(view.getImageBitmap().getWidth(), view.getImageBitmap().getHeight());
//          view.setImageMatrix(matrix);

//          // 5. 错切 - 水平
//          matrix.setSkew(0.5f, 0f);
//          // 做下面的平移变换，纯粹是为了让变换后的图像和原图像不重叠         
//          matrix.postTranslate(view.getImageBitmap().getWidth(), 0f);
//          view.setImageMatrix(matrix);

//          // 6. 错切 - 垂直
//          matrix.setSkew(0f, 0.5f);
//          // 做下面的平移变换，纯粹是为了让变换后的图像和原图像不重叠             
//          matrix.postTranslate(0f, view.getImageBitmap().getHeight());
//          view.setImageMatrix(matrix);

//          7. 错切 - 水平 + 垂直
//          matrix.setSkew(0.5f, 0.5f);
//          // 做下面的平移变换，纯粹是为了让变换后的图像和原图像不重叠             
//          matrix.postTranslate(0f, view.getImageBitmap().getHeight());
//          view.setImageMatrix(matrix);

//          // 8. 对称 (水平对称)
//          float matrix_values[] = {1f, 0f, 0f, 0f, -1f, 0f, 0f, 0f, 1f};
//          matrix.setValues(matrix_values);
//          // 做下面的平移变换，纯粹是为了让变换后的图像和原图像不重叠 
//          matrix.postTranslate(0f, view.getImageBitmap().getHeight() * 2f);
//          view.setImageMatrix(matrix);

//          // 9. 对称 - 垂直
//          float matrix_values[] = {-1f, 0f, 0f, 0f, 1f, 0f, 0f, 0f, 1f};
//          matrix.setValues(matrix_values);
//          // 做下面的平移变换，纯粹是为了让变换后的图像和原图像不重叠 
//          matrix.postTranslate(view.getImageBitmap().getWidth() * 2f, 0f);
//          view.setImageMatrix(matrix);

//          // 10. 对称(对称轴为直线y = x)
//          float matrix_values[] = {0f, -1f, 0f, -1f, 0f, 0f, 0f, 0f, 1f};
//          matrix.setValues(matrix_values);
//          // 做下面的平移变换，纯粹是为了让变换后的图像和原图像不重叠             
//          matrix.postTranslate(view.getImageBitmap().getHeight() + view.getImageBitmap().getWidth(), 
//                  view.getImageBitmap().getHeight() + view.getImageBitmap().getWidth());
//          view.setImageMatrix(matrix);

            view.invalidate();
        }
        return true;
    }
}

下面给出上述代码中，各种变换的具体结果及其对应的相关变换矩阵

平移

输出的结果：

请对照第一部分中的“一、平移变换”所讲的情形，考察上述矩阵的正确性。

旋转(围绕图像的中心点)

输出的结果：

它实际上是
matrix.setRotate(45f,view.getImageBitmap().getWidth() / 2f, view.getImageBitmap().getHeight() / 2f);
matrix.postTranslate(view.getImageBitmap().getWidth()* 1.5f, 0f);
这两条语句综合作用的结果。根据第一部分中“二、旋转变换”里面关于围绕某点旋转的公式，
matrix.setRotate(45f,view.getImageBitmap().getWidth() / 2f, view.getImageBitmap().getHeight() / 2f);
所产生的转换矩阵就是：

而matrix.postTranslate(view.getImageBitmap().getWidth()* 1.5f, 0f);的意思就是在上述矩阵的左边再乘以下面的矩阵：

关于post是左乘这一点，我们在前面的理论部分曾经提及过，后面我们还会专门讨论这个问题。

所以它实际上就是：

出去计算上的精度误差，我们可以看到我们计算出来的结果，和程序直接输出的结果是一致的。

旋转(围绕坐标原点旋转，在加上两次平移，效果同2)

根据第一部分中“二、旋转变换”里面关于围绕某点旋转的解释，不难知道：
matrix.setRotate(45f,view.getImageBitmap().getWidth() / 2f, view.getImageBitmap().getHeight() / 2f);
等价于
matrix.setRotate(45f);
matrix.preTranslate(-1f* view.getImageBitmap().getWidth() / 2f, -1f *view.getImageBitmap().getHeight() / 2f);
matrix.postTranslate((float)view.getImageBitmap().getWidth()/ 2f, (float)view.getImageBitmap().getHeight() / 2f);

其中matrix.setRotate(45f)对应的矩阵是：

matrix.preTranslate(-1f* view.getImageBitmap().getWidth() / 2f, -1f * view.getImageBitmap().getHeight()/ 2f)对应的矩阵是：

由于是preTranslate，是先乘，也就是右乘，即它应该出现在matrix.setRotate(45f)所对应矩阵的右侧。

matrix.postTranslate((float)view.getImageBitmap().getWidth()/ 2f, (float)view.getImageBitmap().getHeight() / 2f)对应的矩阵是：

这次由于是postTranslate，是后乘，也就是左乘，即它应该出现在matrix.setRotate(45f)所对应矩阵的左侧。

所以综合起来，
matrix.setRotate(45f);
matrix.preTranslate(-1f* view.getImageBitmap().getWidth() / 2f, -1f *view.getImageBitmap().getHeight() / 2f);
matrix.postTranslate((float)view.getImageBitmap().getWidth()/ 2f, (float)view.getImageBitmap().getHeight() / 2f);
对应的矩阵就是：

这和下面这个矩阵(围绕图像中心顺时针旋转45度)其实是一样的：

因此，此处变换后的图像和2中变换后的图像时一样的。

缩放变换

程序所输出的两个矩阵分别是：

其中第二个矩阵，其实是下面两个矩阵相乘的结果：

大家可以对照第一部分中的“三、缩放变换”和“一、平移变换”说法，自行验证结果。

错切变换(水平错切)

代码所输出的两个矩阵分别是：

其中，第二个矩阵其实是下面两个矩阵相乘的结果：

大家可以对照第一部分中的“四、错切变换”和“一、平移变换”的相关说法，自行验证结果。

错切变换(垂直错切)

代码所输出的两个矩阵分别是：

其中，第二个矩阵其实是下面两个矩阵相乘的结果：

大家可以对照第一部分中的“四、错切变换”和“一、平移变换”的相关说法，自行验证结果。

错切变换(水平+垂直错切)

代码所输出的两个矩阵分别是：

其中，后者是下面两个矩阵相乘的结果：

大家可以对照第一部分中的“四、错切变换”和“一、平移变换”的相关说法，自行验证结果。

对称变换(水平对称)

代码所输出的两个各矩阵分别是：

其中，后者是下面两个矩阵相乘的结果：

大家可以对照第一部分中的“五、对称变换”和“一、平移变换”的相关说法，自行验证结果。

对称变换(垂直对称)

代码所输出的两个矩阵分别是：

其中，后者是下面两个矩阵相乘的结果：

大家可以对照第一部分中的“五、对称变换”和“一、平移变换”的相关说法，自行验证结果。

对称变换(对称轴为直线)

代码所输出的两个矩阵分别是：

其中，后者是下面两个矩阵相乘的结果：

大家可以对照第一部分中的“五、对称变换”和“一、平移变换”的相关说法，自行验证结果。

关于先乘和后乘的问题
由于矩阵的乘法运算不满足交换律，我们在前面曾经多次提及先乘、后乘的问题，即先乘就是矩阵运算中右乘，后乘就是矩阵运算中的左乘。其实先乘、后乘的概念是针对变换操作的时间先后而言的，左乘、右乘是针对矩阵运算的左右位置而言的。以第一部分“二、旋转变换”中围绕某点旋转的情况为例：

越靠近原图像中像素的矩阵，越先乘，越远离原图像中像素的矩阵，越后乘。事实上，图像处理时，矩阵的运算是从右边往左边方向进行运算的。这就形成了越在右边的矩阵(右乘)，越先运算(先乘)，反之亦然。

当然，在实际中，如果首先指定了一个matrix，比如我们先setRotate()，即指定了上面变换矩阵中，中间的那个矩阵，那么后续的矩阵到底是pre还是post运算，都是相对这个中间矩阵而言的。

所有这些，其实都是很自然的事情。

实际应用

下面我们结合之前的介绍和 Android 手势结合起来，利用各种不同的手势对图像进行平移、缩放和旋转。

1. 在AndroidManifest.xml中增加权限： <uses-permissionandroid:name= "android.permission.VIBRATE" />

2.自定义PatImageView

package com.pat.imageview;

import android.app.Service;
import android.content.Context;
import android.graphics.Matrix;
import android.graphics.PointF;
import android.os.Vibrator;
import android.util.FloatMath;
import android.view.GestureDetector;
import android.view.MotionEvent;
import android.view.View;
import android.widget.ImageView;

public class PatImageView extends ImageView
{
	private Matrix matrix;
	private Matrix savedMatrix;
	
	private boolean long_touch = false;
	private static int NONE = 0;
	private static int DRAG = 1;	// 拖动
	private static int ZOOM = 2;	// 缩放
	private static int ROTA = 3;	// 旋转
	private int mode = NONE;
	
	private PointF startPoint;
	private PointF middlePoint;
	
	private float oldDistance;
	private float oldAngle;

	private Vibrator vibrator;
	
	private GestureDetector gdetector;
	
	public PatImageView(final Context context)
	{
		super(context);

		matrix = new Matrix();
		savedMatrix = new Matrix();
		
		matrix.setTranslate(0f, 0f);
		setScaleType(ScaleType.MATRIX);
		setImageMatrix(matrix);
		
		startPoint = new PointF();
		middlePoint = new PointF();
		
		oldDistance = 1f;
		
		gdetector = new GestureDetector(context, new GestureDetector.OnGestureListener()
		{
			@Override
			public boolean onSingleTapUp(MotionEvent e)
			{
				return true;
			}
			
			@Override
			public void onShowPress(MotionEvent e)
			{
			}
			
			@Override
			public boolean onScroll(MotionEvent e1, MotionEvent e2, float distanceX, float distanceY)
			{
				return true;
			}
			
			@Override
			public void onLongPress(MotionEvent e)
			{
				long_touch = true;
				vibrator = (Vibrator) context.getSystemService(Service.VIBRATOR_SERVICE);
				// 振动50ms，提示后续的操作将是旋转图片，而非缩放图片
				vibrator.vibrate(50);
			}
			
			@Override
			public boolean onFling(MotionEvent e1, MotionEvent e2, float velocityX, float velocityY)
			{
				return true;
			}
			
			@Override
			public boolean onDown(MotionEvent e)
			{
				return true;
			}
		});
		
		setOnTouchListener(new OnTouchListener()
		{
			public boolean onTouch(View view, MotionEvent event)
			{
				switch(event.getAction() & MotionEvent.ACTION_MASK)
				{
				case MotionEvent.ACTION_DOWN:			// 第一个手指touch
					savedMatrix.set(matrix);
					startPoint.set(event.getX(), event.getY());
					mode = DRAG;
					long_touch = false;
					break;
				case MotionEvent.ACTION_POINTER_DOWN:	// 第二个手指touch
					oldDistance = getDistance(event);	// 计算第二个手指touch时，两指之间的距离
					oldAngle = getDegree(event);		// 计算第二个手指touch时，两指所形成的直线和x轴的角度
					if(oldDistance > 10f)
					{
						savedMatrix.set(matrix);
						middlePoint = midPoint(event);
						if(!long_touch)
						{
							mode = ZOOM;
						}
						else
						{
							mode = ROTA;
						}
					}
					break;
				case MotionEvent.ACTION_UP:
					mode = NONE;
					break;
				case MotionEvent.ACTION_POINTER_UP:
					mode = NONE;
					break;
				case MotionEvent.ACTION_MOVE:
					if(vibrator != null)	vibrator.cancel();
					if(mode == DRAG)
					{
						matrix.set(savedMatrix);
						matrix.postTranslate(event.getX() - startPoint.x, event.getY() - startPoint.y);
					}
					
					if(mode == ZOOM)
					{
						float newDistance = getDistance(event);
						
						if(newDistance > 10f)
						{
							matrix.set(savedMatrix);
							float scale = newDistance / oldDistance;
							matrix.postScale(scale, scale, middlePoint.x, middlePoint.y);
						}
					}
					
					if(mode == ROTA)
					{
						float newAngle = getDegree(event);
						matrix.set(savedMatrix);
						float degrees = newAngle - oldAngle;
						matrix.postRotate(degrees, middlePoint.x, middlePoint.y);
					}
					break;
				}
				setImageMatrix(matrix);
				invalidate();
				gdetector.onTouchEvent(event);
				return true;
			}
		});
	}

	// 计算两个手指之间的距离
    	private float getDistance(MotionEvent event)
    	{
        	float x = event.getX(0) - event.getX(1);
        	float y = event.getY(0) - event.getY(1);
        	return FloatMath.sqrt(x * x + y * y);
    	}
    
    	// 计算两个手指所形成的直线和x轴的角度
    	private float getDegree(MotionEvent event)
    	{
    		return (float)(Math.atan((event.getY(1) - event.getY(0)) / (event.getX(1) - event.getX(0))) * 180f);
    	}

    	// 计算两个手指之间，中间点的坐标
    	private PointF midPoint( MotionEvent event)
    	{
    		PointF point = new PointF();
        	float x = event.getX(0) + event.getX(1);
        	float y = event.getY(0) + event.getY(1);
        	point.set(x / 2, y / 2);
        
        	return point;
    	}
}

PatImageViewActivity.java代码如下：

package com.pat.imageview;

import android.app.Activity;
import android.graphics.Bitmap;
import android.graphics.BitmapFactory;
import android.os.Bundle;
import android.view.Window;
import android.view.WindowManager;

public class PatImageViewActivity extends Activity
{
    @Override
    public void onCreate(Bundle savedInstanceState)
    {
        super.onCreate(savedInstanceState);
        
        requestWindowFeature(Window.FEATURE_NO_TITLE);
        this.getWindow().setFlags(WindowManager.LayoutParams.FLAG_FULLSCREEN, 
        		WindowManager.LayoutParams.FLAG_FULLSCREEN);
        
        PatImageView piv = new PatImageView(this);
        Bitmap bmp = BitmapFactory.decodeResource(getResources(), R.drawable.sophie);

        piv.setImageBitmap(bmp);
        
        setContentView(piv);
    }
}

由于有些手势在模拟器上无法模拟，所以就不上运行结果的图片了。本人在真机上运行后(照片就不拍了，有点累啦)，可以轻松做到：

1. 很方便地拖动图片(比如，单指按住屏幕进行拖动)

2. 很方便地缩放图片(比如，双指按住屏幕进行分开或者并拢操作，可分别实现放大或者缩小图片的功能)

3. 长按出现振动后，可以很方便地旋转图片(一个手指固定，另外一个手指围绕那个固定的手指运动)。

转自：http://blog.youkuaiyun.com/pathuang68/article/details/6991988