Cocos 涂鸦染色算法

涂鸦染色算法

本人新手入坑Cocos两周半，做项目比较吃力，所以计划退而结网，做自己擅长一些的游戏算法部分，希望能坚持下去。

最终效果：

程序主要流程：

一、接入说明

在PaintHelper中暴露了4个接口，分别是

• bfs(Vec2, Node)
• toSpriteFrame():SpriteFrame
• addToQueue(result:Array)
• handleOneDeep():boolean

下面说明下各个接口的作用

1.1 toSpriteFrame():SpriteFrame

将PatinerHelper中的texture转换成SpriteFrame，拿到SpriteFrame后可以复制给Sprite来显示改变后的图像

// ClickHandler.ts
protected onLoad(): void {
    this.paintHelper = new PaintHelper(this.texture)
    this.node.getComponent(Sprite).spriteFrame = this.paintHelper.toSpriteFrame()
}

1.2 bfs(uiPosition: Vec2, uiNode:Node): Array|null

• uiPosition: 通过event.getUILocation()获得
• uiNode：图像所在的节点，需要获取节点的宽高，以及锚点
• return: 可以涂色的点的集合，算法原理中详细讲解

// ClickHandler.ts
handleClick(event:EventTouch){
    // 1. 获取UI坐标
    const uiPosition = event.getUILocation()
    // 2. DFS
    const results = this.paintHelper.bfs(uiPosition, this.node)
    ...
}

1.3 addToQueue(result:Array)

将bfs()获取到的结果添加到队列中，handleOneDeep()才可以处理参数中的result。这里是考虑到result可能用作其他用途

1.4 handleOneDeep():boolean

• 处理结果中某一深度的点

// ClickHandler.ts
protected update(dt: number): void {
    const needUpdate = this.paintHelper.handleOneDeep()
    if(needUpdate){
        this.node.getComponent(Sprite).spriteFrame = this.paintHelper.toSpriteFrame()
    }
}

如果已经了解BFS，或者对算法不感兴趣，可以忽略下面内容

二、算法大致原理

2.1 初始数据

使用一个6*6的红色色块作为例子，我们将这个色块的rgb读入buffer（项目中读的rgba），每个方块表示图像中一个像素

这一步在PaintHelper的构造函数中实现，对于引擎相关的东西我还比较陌生，RenderTextureUtil类中的方法我就不细讲了

// PaintHelper.ts
constructor(texture:  Texture2D){
    this.texture = texture
    this.buffer =  RenderTextureUtil.textureToBuffer(this.texture)
}

2.2 玩家点击第三行第三列的方块

这里需要注意的是 玩家点击位置是场景中节点中的位置，算法中应当使用图片中的像素位置，需要进行坐标转换。由于坐标转换相对复杂，影响讲解，第三部分单独讲解坐标转换

// ClickHandler.ts
handleClick(event:EventTouch){
    // 1. 获取UI坐标
    const uiPosition = event.getUILocation()
    // 2. DFS
    const results = this.paintHelper.bfs(uiPosition, this.node)
}

2.3 BFS前的准备

static bfs(startPoint: Index, width: number, height: number, buffer: Uint8Array, excludeColors?: Array<Color>): Array<BFSResult> {
   const result: Array<BFSResult> = []
   // 1. 检查起点颜色是否在排除的颜色中
   const startColor = RenderTextureUtil.getColor(startPoint.row, startPoint.col, width, buffer)
   if (excludeColors) {
       for (let color of excludeColors) {
           if (color.a === startColor.a && color.r === startColor.r && color.g === startColor.g) {
               return result
           }
       }
   }
   // 2. 起点颜色是正确的，则把起点放进结果中
   const subResult = new BFSResult(0)
   subResult.points.push(startPoint)
   result.push(subResult)

   //3. 将已经处理的点放到缓存中
   const handledMap = new Map<number, Map<number, boolean>>()
   BFS.setHandled(startPoint, handledMap)

   // 4. 开始遍历
   BFS.bfsMain(1, width, height, startColor, buffer, result, handledMap)

   return result

}

1. 检查起点颜色是否合理
2. 将起点封装到结果中

执行前的状态： handleMap白色放个表示元素不存在

执行后的状态： handleMap中黄色表示handleMap.get(2).get(2) 值为 true，意味着这个点已经处理过了

2.4 BFS deep=1

BFS的代码主要在BFS.bfsMain()中，代码就不贴了，这里比较详细的讲解下:

**获取上一深度的结果: ** 因为此时deep=1，所以result[deep-1]就是result[0]，即2.3中的{deep:0,points:[{row:2,col:2}]}

const preResult = result[deep - 1]

获取上下左右四个点：

const topIndex = point.getTopIndex()
const bottomIndex = point.getBottomIndex(height)
const leftIndex = point.getLeftIndex()
const rightIndex = point.getRightIndex(width)

处理指定的点：

private static handleOnePoint(index: Index, width: number, startColor: Color, buffer: Uint8Array, handledMap: Map<number, Map<number, boolean>>, currentDeepResult: BFSResult) {
    ...
    // 设置为已经处理过了，防止重复处理
    BFS.setHandled(index, handledMap)

    // 获取上方像素点的颜色
    const topColor = RenderTextureUtil.getColor(index.row, index.col, width, buffer)
    // 如果上方像素点的颜色与起点颜色相同，则添加到结果中
    if (BFS.isSameColor(topColor, startColor, 100)) {
        currentDeepResult.points.push(index)
    }
}

deep=1 执行后的状态：

2.5 BFS deep=2

相比deep=1时，deep，result，handleMap发生了变化，影响比较大的时deep

**获取上一深度的结果: ** 因为此时deep=2，所以result[deep-1]就是result[1]，即2.4中的{deep:1,points:[1,2},{2,1},{2,3}{3,2} ]}

const preResult = result[deep - 1]

然后对每个points后去四个方向上的点

// preResult = [1,2},{2,1},{2,3}{3,2} ]
for (let point of preResult.points) {
    // 获取四个方向
    const topIndex = point.getTopIndex()
    const bottomIndex = point.getBottomIndex(height)
    const leftIndex = point.getLeftIndex()
    const rightIndex = point.getRightIndex(width)
    // 判断是可以感染，并设置标记(handleMap)
    BFS.handleOnePoint(topIndex, width, startColor, buffer, handledMap, currentDeepResult)
    BFS.handleOnePoint(bottomIndex, width, startColor, buffer, handledMap, currentDeepResult)
    BFS.handleOnePoint(leftIndex, width, startColor, buffer, handledMap, currentDeepResult)
    BFS.handleOnePoint(rightIndex, width, startColor, buffer, handledMap, currentDeepResult)
}

deep=2 执行后的状态：

其中绿色时deep=2传染的点

2.6 BFS deep=3、4、5…

算法接下来的走向就不讲解了，自行打断点测试吧，或者单独了解下BFS

三、坐标转换

3.1 UI坐标

UI坐标是Cocos引擎中定义的，我了解不是太深刻，当前的理解是原点在界面的左下角，上方向是y轴正方向，右方向是x轴的正方向

外链图片转存失败,源站可能有防盗链机制,建议将图片保存下来直接上传

3.2 本地坐标

 const localPositionV3 = uiNode.getComponent(UITransform).convertToNodeSpaceAR(v3(uiPosition.x, uiPosition.y, 0))

本地坐标的原点受到anchor影响，不过代码中做了处理

private getLeftTopPosition(node:Node):Vec2{
    ...
    const leftX = node.position.x - contentSize.width * transform.anchorX
    const topY = node.position.y + contentSize.height * transform.anchorY
    ...
}

3.3 本地下标

观察下图中绿色坐标系，起点在节点的左上角，两个轴的正方向与二位数组下标递增方向一致，防止编码过程中下标混乱

3.4 图像下标

考虑下面问题，Sprite所在的节点的宽高是200*200，图像宽高20*20，我们点击的本地下标是(100,100)，那(100,100)对应图像中的哪个点？

private localIndexToImageIndex(uiIndex:Index,uiNode:Node):Index{
    const uiSize = uiNode.getComponent(UITransform).contentSize
    const textureSize = new math.Size()
    textureSize.height = this.texture.height
    textureSize.width = this.texture.width
    // UI宽高 / 图片宽高 = SCALE
    const scale = new math.Size(uiSize.width / textureSize.width, uiSize.height / textureSize.height)
    // UI宽高 / 图片宽高 = SCALE ===> UI下标 / 图片下标 = SCALE
    // 图片下标 = UI下标 / SCALE
    const imageIndex = new Index(uiIndex.row / scale.height, uiIndex.col / scale.width)
    return imageIndex
}

这个方法就是将本地下标转换成图像的下标，可以自行测试下

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文档不当之处，不理解的地方可以私信反馈，会及时处理的