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使用 potrace.js实现图像矢量化教程

news 来源：原创 2025/5/24 16:27:59

在现代Web开发中，将位图转换为矢量图形的需求日益增加。矢量图形具有可缩放性、无损质量等优点，适用于多种应用场景，如图标设计、数据可视化和响应式网页设计。potrace.js 是一个基于浏览器的JavaScript库，它实现了著名的Potrace算法，可以方便地将位图转换为矢量图形。本文将详细介绍如何使用 potrace.js 进行图像矢量化。

一、什么是 Potrace？

Potrace 是一种将位图转换为矢量图形的算法。它最初由Peter Selinger开发，并广泛应用于各种应用程序中。Potrace的核心功能是将黑白位图转换为平滑的矢量路径，从而保留图像的主要特征，同时减少文件大小并提高可扩展性。

potrace.js 是Potrace算法的一个JavaScript实现，可以在浏览器环境中运行，使得开发者可以直接在前端进行图像矢量化处理。

二、准备工作

在开始之前，请确保你已经具备以下条件：

基本的HTML和JavaScript知识：了解如何创建HTML页面和编写JavaScript代码。
获取 potrace.js 库：
- 可以从GitHub下载最新版本的potrace.js。
- 或者通过npm安装（如果你使用构建工具）：
```
npm install potrace
```

设置项目结构：
创建一个简单的项目目录，包含以下文件：

project/
├── index.html
├── potrace.js
└── style.css (可选)

三、加载和初始化 `potrace.js`

首先，在你的HTML文件中引入 potrace.js：

<!DOCTYPE html>
<html lang="en">
<head>
    <meta charset="UTF-8">
    <title>Potrace.js Tutorial</title>
    <style>
        canvas, svg {
            border: 1px solid black;
        }
    </style>
</head>
<body>
<input type="file" id="imageLoader" name="imageLoader"/>
<canvas id="originalCanvas" width="500" height="500"></canvas>
<svg id="vectorizedSvg" width="500" height="500"></svg>

<script src="potrace.js"></script>
<script>
    document.getElementById('imageLoader').addEventListener('change', handleImage, false);

    function handleImage(e) {
        const reader = new FileReader();
        reader.onload = function(event) {
            const img = new Image();
            img.onload = function() {
                const originalCanvas = document.getElementById('originalCanvas');
                const ctx = originalCanvas.getContext('2d');
                originalCanvas.width = img.width;
                originalCanvas.height = img.height;
                ctx.drawImage(img, 0, 0);

                // 获取图像数据
                const imageData = ctx.getImageData(0, 0, originalCanvas.width, originalCanvas.height);
                const bitmap = createBitmap(imageData);

                // 使用Potrace进行矢量化
                Potrace.load(bitmap, { width: originalCanvas.width, height: originalCanvas.height }, (paths) => {
                    const svgElement = document.getElementById('vectorizedSvg');
                    svgElement.innerHTML = ''; // 清空之前的SVG内容
                    paths.forEach(path => {
                        const pathElement = document.createElementNS("http://www.w3.org/2000/svg", "path");
                        pathElement.setAttribute("d", path.d);
                        pathElement.setAttribute("fill", "none");
                        pathElement.setAttribute("stroke", "black");
                        svgElement.appendChild(pathElement);
                    });
                });
            };
            img.src = event.target.result;
        };
        reader.readAsDataURL(e.target.files[0]);
    }

    function createBitmap(imageData) {
        const width = imageData.width;
        const height = imageData.height;
        const data = imageData.data;
        const bitmap = [];

        for (let y = 0; y < height; y++) {
            const row = [];
            for (let x = 0; x < width; x++) {
                const index = (y * width + x) * 4;
                const r = data[index];
                const g = data[index + 1];
                const b = data[index + 2];
                const a = data[index + 3];

                // 将像素值转换为黑白（阈值法）
                const isBlack = (r + g + b) / 3 <= 128;
                row.push(isBlack ? 1 : 0);
            }
            bitmap.push(row);
        }

        return bitmap;
    }
</script>
</body>
</html>

四、详细步骤解析

1. 文件输入与图片加载

document.getElementById('imageLoader').addEventListener('change', handleImage, false);

function handleImage(e) {
    const reader = new FileReader();
    reader.onload = function(event) {
        const img = new Image();
        img.onload = function() {
            // 绘制图片到Canvas上
        };
        img.src = event.target.result;
    };
    reader.readAsDataURL(e.target.files[0]);
}

这里我们使用了一个文件输入框来选择图片，并通过FileReader读取图片数据，然后将其绘制到Canvas上。

2. 图像数据处理

const imageData = ctx.getImageData(0, 0, originalCanvas.width, originalCanvas.height);
const bitmap = createBitmap(imageData);

function createBitmap(imageData) {
    const width = imageData.width;
    const height = imageData.height;
    const data = imageData.data;
    const bitmap = [];

    for (let y = 0; y < height; y++) {
        const row = [];
        for (let x = 0; x < width; x++) {
            const index = (y * width + x) * 4;
            const r = data[index];
            const g = data[index + 1];
            const b = data[index + 2];
            const a = data[index + 3];

            // 将像素值转换为黑白（阈值法）
            const isBlack = (r + g + b) / 3 <= 128;
            row.push(isBlack ? 1 : 0);
        }
        bitmap.push(row);
    }

    return bitmap;
}

在这个函数中，我们将图像数据转换为黑白位图数组。每个像素根据其亮度被标记为黑色（1）或白色（0）。

3. 使用 Potrace 进行矢量化

Potrace.load(bitmap, { width: originalCanvas.width, height: originalCanvas.height }, (paths) => {
    const svgElement = document.getElementById('vectorizedSvg');
    svgElement.innerHTML = ''; // 清空之前的SVG内容
    paths.forEach(path => {
        const pathElement = document.createElementNS("http://www.w3.org/2000/svg", "path");
        pathElement.setAttribute("d", path.d);
        pathElement.setAttribute("fill", "none");
        pathElement.setAttribute("stroke", "black");
        svgElement.appendChild(pathElement);
    });
});