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      [iOS] 图像处理:一种高效裁剪图片圆角的算法

      发布日期:2017年11月18日 16:00   来源:66科技网

      场景经常看到各种高效裁剪圆角的文章,正好之前做过一点数字图像处理,就打算用空域处理的办法,写个裁剪圆角的算法,一定要尽可能的快的,不然界面容易卡顿。
      裁圆角很简单,对于图像上的一个点(x, y),判断其在不在圆角矩形内,在的话 alpha 是原值,不在的话 alpha 设为 0 即可。如下图
      我遍历所有像素,判断每个像素在不在4个圆的圆内就行了,4个角,每个角有一个四分之一的圆。
      一个优化就是,我不需要遍历全部的像素就能裁出圆角,只需要考虑类似左下角三角形的区域就行了,左下,左上,右上,右下,一共4个三角形区域(另外3个图中没画出),for循环的时候,就循环这个4个三角形区域就行了。
      所以对于一幅 w * h 的图像,设圆角大小为 n,n <= min(w, h) / 2,其复杂度为 O(n) = 2(n^2),最坏的情况计算量也不会超过 wh / 2
      对于一个像素点(x, y),判断其在不在圆内的公式
      如果 (x-cx)^2 + (y-cy)^2 <= r^2 就表示点 (x, y) 在圆内,反之不在。
      理论说完了,下面看实际的测试数据。
      测试结果与分析根据上面的分析,我写了一个裁剪圆角的程序,叫为my裁剪。
      还用了苹果 CoreGraphics 库的 CGContext 裁剪圆角,叫为CGContext 裁剪。
      还用了 UIKit 的 UIBezierPath 裁剪圆角,叫为贝塞尔裁剪。
      下面来对比三种方法,哪种最快,分别是
      my裁剪
      CGContext裁剪
      贝塞尔裁剪
      实验数据:一张 png 格式 512 * 512 的 lena 女神的标准实验图像。圆角大小分别取 10,50,100,250,这4个值。每次实验裁剪 10000 张图片数据,获得总耗时。
      因为图片是 512 * 512 的,最大的圆角为 512 / 2 = 256,所以超过 256 的会被强制设在 256,所以实验中用了个近似 256 的 250 做为最大的测试数据。
      实验前关闭所有比较耗CPU的软件。实验中不操作电脑,避免影响实验结果准确性,最好真机测试,关掉后台所有APP。最后得到了以下实验数据,并绘制成表格。
      根据上图可以看出 my 裁剪运行时间看起来像指数上升的,是不是会更慢?
      答:不是的,看 x 轴的坐标间距,10 到 50 到 100,然后直接跳到 250 了,不是均等分的!要是画均等分的话,图会非常非常长。
      如果要 x, y 轴刻度均等分的话,画出来的图大概是这样的,如下图:
      my 裁剪时间随着圆角大小线性上升,到达 256 的时候,是最大值了。
      实验过程中的具体数据。
      圆角为 10 的情况
      圆角为 10
      圆角为 50 的情况
      圆角为 50
      圆角为 100 的情况
      圆角为 100
      圆角为 250 的情况
      圆角为 250
      结论与分析从上面数据可以看出:
      时间上:不管圆角大小 n 是多少,CGContext 和 UIBezierPath,耗时都在 14.6 秒左右。而 my裁剪在圆角小的时候,性能较好,耗时在 3 秒左右,随着圆角增到250,耗时也去到了 12 秒,但最坏不会超过 w * h / 2,在 n < min(w, h) / 2 时,具有较高的性能,比CGContext, UIBezierPath要快。
      空间上:内存使用上,没精确测量,大致看了一下,裁剪1万张 512 * 512的图片,3种算法的内存使用都在 10MB 左右,还可以接受,但 UIBezierPath 裁剪时居然会写磁盘。
      另外,在图像编码/解码中,用了 CGDataProviderRef,CGImageRef,这两个对象,它们的速度应该是很快的了,如果自己写的话,预测可以更快。
      最后口说无凭,我发个代码可以自己下载运行看看结果(下载地址)
      使用方法都在代码的 ViewController.m 文件里,就这么一个文件,很好找,没有其他了。请在 iPhone 6,iPhone 6plus 的屏幕下运行。本实验重点在于3个算法,无关紧要的东西没做太多处理。

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