Android Matrix（变形矩阵）

最新推荐文章于 2025-01-19 09:30:00 发布

小松鼠_莲鹿

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分类专栏： Android基础文章标签：变形矩阵

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本文详细介绍了Android中通过Matrix实现的图像变换，包括平移、旋转、缩放和错切等核心变换方式，并提供了实例代码。

摘要生成于 C知道，由 DeepSeek-R1 满血版支持，前往体验 >

概要：

Matrix（矩阵），这是一个数学的概念。通常的nxm（n行，m列）行列数是不受限制的。但这里主要讲的是

3x3矩阵（3行3列）如图：

Matrix对图形的变形通常有如下四种形式：

Translate 平移变换

Rotate 旋转变换

Scale 缩放变换

Skew 错切变换

从字面上的意思，MACALE负责缩放，MSKEW负责错切，MARANS负责平移。MPERSP 用于处理透视的

变化（不常用），当然我们不能完全按照上面的意思理解。

针对上面的四种变换，Android进行了封装，提供三种方法setXX（设值），preXX（前乘），postXX（后乘）。

分析：

一，Translate 平移变换

将一个点，平移到点的位置，如下图：

由图可知：

用矩阵来表示的话：

二，Rotate 旋转变换

2.1将一个点，围绕坐标原点（0,0）顺时针旋转，如图：

其中点到原点的距离为r。到原点连线与X轴正方向的夹角为α。

有图可知：

用矩阵表示为：

2.2 将一个点，围绕坐标某个点，顺时针旋转，

有上面的推理可知：

矩阵变换：

分析矩阵表达式：

是将坐标原点移动到点后，的新坐标。

是将上一步变换后的，围绕新的坐标原点顺时针旋转。

经过上一步旋转变换后，再将坐标原点移回到原来的坐标原点。

所以，围绕某一点进行旋转变换，可以分成3个步骤，即首先将坐标原点移至该点，然后围绕新

的坐标原点进行旋转变换，再然后将坐标原点移回到原先的坐标原点。

三，Scale 缩放变换

理论上而言，一个点是不存在什么缩放变换的，这里需要说明一下，因为所有图像都是由点组成，所以图像的

变化是由所有的点的变化来完成的（这也是前面分析的都是点的变化的原因）。例如在这里如果图像在x轴和

y轴方向分别放大k1和k2倍的话，那么图像中的所有点的x坐标和y坐标均会分别放大k1和k2倍，即

用矩阵表示就是：

缩放变换比较好理解，就不多说了。

四，错切变化：

错切变换就是让所有点的x坐标(或者y坐标)保持不变，而对应的y坐标(或者x坐标)则按比例发生平移，

如图所示：

1，各点的y坐标保持不变，但其x坐标则按比例发生了平移。这种情况将水平错切。

2，各点的x坐标保持不变，但其y坐标则按比例发生了平移。这种情况叫垂直错切。

假定一个点经过错切变换后得到，对于水平错切而言，应该有如下关系：

用矩阵表示为：

同理，对于垂直错切，可以有：

在数学上严格的错切变换就是上面这样的。在Android中除了有上面说到的情况外，还可以同时进行水平、

垂直错切，那么形式上就是：

应用：

我们设置九个EditText，自己设置矩阵。然后根据矩阵取变换图像。

public class MatrixActivity extends Activity {

    private EditText[] edits;
    private Button btn_change, btn_reset;
    private ImageView imageView;
    private static final String tag = "tag_matrix";

    Matrix matrix = new Matrix();

    @Override
    protected void onCreate(Bundle savedInstanceState) {
        super.onCreate(savedInstanceState);
        setContentView(R.layout.activity_matrix);

        initViews();
        btn_change.setOnClickListener(onClickListener);
        btn_reset.setOnClickListener(onClickListener);
    }

    private void initViews() {
        imageView = (ImageView) findViewById(R.id.iv_show);
        edits = new EditText[9];
        for (int i = 0; i < 9; i++) {
            edits[i] = (EditText) findViewById(R.id.et_0 + i);
        }
        btn_change = (Button) findViewById(R.id.btn_change);
        btn_reset = (Button) findViewById(R.id.btn_reset);
    }

    View.OnClickListener onClickListener = new View.OnClickListener() {
        @Override
        public void onClick(View v) {
            switch (v.getId()) {
                case R.id.btn_change:
                    changeImage();
                    break;
                case R.id.btn_reset:
                    resetImage();
                    break;
            }
        }
    };

    private void changeImage() {
        LogUtil.i(tag, "changeImage");
        float[] data = new float[9];
        for (int i = 0; i < edits.length; i++) {
            String txt = edits[i].getText().toString();
            try {
                if ("".equals(txt)) {
                    data[i] = 0;
                } else {
                    data[i] = Float.parseFloat(txt);
                }
            } catch (Exception e) {
                data[i] = 0;
            }
            LogUtil.i(tag, "" + data[i]);
        }
        matrix.setValues(data);

        BitmapDrawable bitmapDrawable = (BitmapDrawable) getResources().getDrawable(R.drawable.aa2);
        Bitmap tempBitmap = bitmapDrawable.getBitmap();
        Bitmap bitmap = Bitmap.createBitmap(tempBitmap, 0, 0, tempBitmap.getWidth(), tempBitmap.getHeight(), matrix, true);
        imageView.setImageBitmap(bitmap);
    }

    private void resetImage() {
        LogUtil.i(tag, "resetImage");
        matrix.reset();
        imageView.setImageResource(R.drawable.aa2);
    }

}

布局文件：res/layout/activity_matrix

<?xml version="1.0" encoding="utf-8"?>
<RelativeLayout xmlns:android="http://schemas.android.com/apk/res/android"
    android:layout_width="match_parent"
    android:layout_height="match_parent">

    <LinearLayout
        android:id="@+id/ll_title"
        android:layout_width="match_parent"
        android:layout_height="wrap_content">

        <TextView
            android:layout_width="0dp"
            android:layout_height="wrap_content"
            android:layout_weight="1"
            android:gravity="center"
            android:text="原图"/>

        <TextView
            android:layout_width="0dp"
            android:layout_height="wrap_content"
            android:layout_weight="1"
            android:gravity="center"
            android:text="变换图"/>
    </LinearLayout>

    <ImageView
        android:id="@+id/iv_init"
        android:layout_width="wrap_content"
        android:layout_height="wrap_content"
        android:layout_alignParentLeft="true"
        android:src="@drawable/aa2"
        android:layout_margin="10dp"
        android:layout_below="@+id/ll_title"/>

    <RelativeLayout
        android:layout_below="@+id/ll_title"
        android:layout_toRightOf="@+id/iv_init"
        android:layout_above="@+id/rl_input"
        android:layout_width="match_parent"
        android:layout_height="match_parent">

        <ImageView
            android:id="@+id/iv_show"
            android:layout_width="wrap_content"
            android:layout_height="wrap_content"
            android:layout_centerInParent="true"
            android:scaleType="center"
            android:src="@drawable/aa2"/>
    </RelativeLayout>


    <RelativeLayout
        android:id="@+id/rl_input"
        android:layout_width="match_parent"
        android:layout_height="wrap_content"
        android:layout_above="@+id/ll_button">

        <EditText
            android:id="@+id/et_0"
            android:layout_width="50dp"
            android:layout_marginLeft="20dp"
            android:layout_height="wrap_content" />

        <EditText
            android:id="@+id/et_1"
            android:layout_width="50dp"
            android:layout_centerHorizontal="true"
            android:layout_height="wrap_content" />

        <EditText
            android:id="@+id/et_2"
            android:layout_width="50dp"
            android:layout_height="wrap_content"
            android:layout_marginRight="20dp"
            android:layout_alignParentRight="true"/>

        <EditText
            android:id="@+id/et_3"
            android:layout_width="50dp"
            android:layout_margin="20dp"
            android:layout_below="@+id/et_0"
            android:layout_height="wrap_content" />

        <EditText
            android:id="@+id/et_4"
            android:layout_width="50dp"
            android:layout_margin="20dp"
            android:layout_below="@+id/et_0"
            android:layout_centerHorizontal="true"
            android:layout_height="wrap_content" />
        <EditText
            android:id="@+id/et_5"
            android:layout_width="50dp"
            android:layout_margin="20dp"
            android:layout_below="@+id/et_0"
            android:layout_alignParentRight="true"
            android:layout_height="wrap_content" />

        <EditText
            android:id="@+id/et_6"
            android:layout_width="50dp"
            android:layout_marginLeft="20dp"
            android:layout_marginBottom="20dp"
            android:layout_below="@+id/et_3"
            android:layout_height="wrap_content" />

        <EditText
            android:id="@+id/et_7"
            android:layout_width="50dp"
            android:layout_below="@+id/et_3"
            android:layout_centerHorizontal="true"
            android:layout_height="wrap_content" />

        <EditText
            android:id="@+id/et_8"
            android:layout_width="50dp"
            android:layout_marginRight="20dp"
            android:layout_marginBottom="20dp"
            android:layout_below="@+id/et_3"
            android:layout_alignParentRight="true"
            android:layout_height="wrap_content" />

    </RelativeLayout>

    <LinearLayout
        android:id="@+id/ll_button"
        android:layout_width="match_parent"
        android:layout_height="wrap_content"
        android:layout_alignParentBottom="true"
        android:orientation="horizontal">

        <Button
            android:id="@+id/btn_change"
            android:layout_width="wrap_content"
            android:layout_height="wrap_content"
            android:layout_weight="1"
            android:text="change"/>

        <Button
            android:id="@+id/btn_reset"
            android:layout_width="wrap_content"
            android:layout_height="wrap_content"
            android:layout_weight="1"
            android:text="reset"/>
    </LinearLayout>
    
</RelativeLayout>

3.1缩放变换（宽高同时放大到2倍）：

3.2错切变换（垂直错切）

3.3 绕原点旋转变换（旋转30度）。

4，平移变换，使用这种方式（

Bitmap.createBitmap(tempBitmap, 0, 0, tempBitmap.getWidth(), tempBitmap.getHeight(), matrix, true)

）不起作用（平移并不会改变图像本身）。

可改用Canvas。drawBitmap（Bitmap， Matrix， Paint）；

我们修改一下代码：

        BitmapDrawable bitmapDrawable = (BitmapDrawable) getResources().getDrawable(R.drawable.aa2);
        Bitmap tempBitmap = bitmapDrawable.getBitmap();

        Bitmap bitmap = Bitmap.createBitmap(tempBitmap.getWidth(), tempBitmap.getHeight(), Bitmap.Config.ARGB_8888);
        Canvas canvas = new Canvas(bitmap);
        MatrixDrawable matrixDrawable = new MatrixDrawable(tempBitmap, matrix);
        matrixDrawable.draw(canvas);

其中MatrixDrawable的代码：


public class MatrixDrawable extends Drawable {

    private final static String tag = "MatrixDrawable";

    //画笔
    Paint mPaint;
    //绘图矩阵
    Matrix mMatrix;
    //原始图
    Bitmap mBitmap;
    //矩阵元素存储的数组
    float[] params;

    Bitmap temp;

    MatrixDrawable(Bitmap bitmap, Matrix matrix) {
        this.mBitmap = bitmap;
        this.mMatrix = matrix;

        mPaint = new Paint();
        mPaint.setAntiAlias(true);
    }
    
    @Override
    public void draw(Canvas canvas) {
        canvas.drawBitmap(mBitmap, mMatrix, mPaint);
    }

    @Override
    public int getIntrinsicWidth() {
        if (mBitmap != null) {
            return mBitmap.getWidth();
        }
        return super.getIntrinsicWidth();
    }

    @Override
    public int getIntrinsicHeight() {
        if (mBitmap != null) {
            return mBitmap.getHeight();
        }
        return super.getIntrinsicHeight();
    }

    @Override
    public void setAlpha(int alpha) {
        mPaint.setAlpha(alpha);
    }

    @Override
    public void setColorFilter(ColorFilter colorFilter) {
        mPaint.setColorFilter(colorFilter);
    }

    @Override
    public int getOpacity() {
        return PixelFormat.TRANSLUCENT;
    }

    public Matrix getmMatrix(){
        return mMatrix;
    }
}

效果如图：