OpenCV for Android入门

        在上一篇转载的文章（http://blog.csdn.net/liudekuan/article/details/8569687）中，已经对OpenCV在android环境的搭建进行了比较详细的说明，但文中所用版本为OpenCV2.3.1，与目前最新版OpenCV-2.4.3.2-android-sdk稍有差异。本文将在新版基础上进行OpenCV4android入门级说明。

 

1.环境搭建

        进行android开发所需要的环境一般为：eclipse + android sdk + ADT，而OpenCV的开发由于需要编写本地代码（C/C++），因此还需要安装以下工具：NDK，Cygwin，CDT。网上都有大量详细的安装讲解，本文只描述下其中关键步骤。

1.1 NDK的安装

        (1) NDK下载后解压到固定目录即可，无需安装。本文解压到D盘根目录下，其路径为：D:\android-ndk-r8d；

        (2) 添加环境变量，将其安装路径添加到系统path变量中，并添加系统变量NDKROOT：D:\android-ndk-r8d。

1.2 Cygwin的安装

        (1) 安装包当然可以选择全部，只是如此以来则比较耗时。你也可以只安装开发NDK用得着的包：autoconf2.1、automake1.10、binutils、gcc-core、gcc-g++、gcc4-core、gcc4-g++、gdb、pcre、pcre-devel、gawk、make；

        (2) 将安装路径添加系统变量path中；

        (3) 为了方便的在命令行下调用Android NDK，找到"C:\cygwin\home\(你的用户名)"这个目录，打开文件".bash_profile"，在文件的最下面加上下面两行内容：

                NDK=/cygdrive/f/android-ndk-r6b-windows/android-ndk-r6b

                export NDK

1.3 CDT的安装

        打开http://www.eclipse.org/cdt/downloads.php,找到对应的repository地址，注意这个地址对应的Eclipse版本要与第二步中你下载的版本一致。接着，打开Eclipse软件Help->Install New Software菜单安装即可。

 

2.OpenCV4Android

2.1 下载       

        进入官网（http://opencv.org/）下载OpenCV4Android并解压，其目录结构如下：

图1 OpenCV-2.4.3.2-android-sdk目录结构

        其中，sdk目录即是我们开发opencv所需要的类库；samples目录中存放着若干opencv应用示例（包括人脸检测等），可为我们进行android下的opencv开发提供参考；doc目录为opencv类库的使用说明及api文档等；而apk目录则存放着对应于各内核版本的OpenCV_2.4.3.2_Manager_2.4应用安装包。此应用用来管理手机设备中的opencv类库，在运行opencv应用之前，必须确保手机中已经安装了OpenCV_2.4.3.2_Manager_2.4_*.apk，否则opencv应用将会因为无法加载opencv类库而无法运行。

2.2 将SDK引入工作空间

        (1) 选择一个路径，新建文件夹做为工作空间（我在E盘根目录下新建workspace目录来做为工作空间）；

        (2) 将OpenCV-2.4.3.2-android-sdk中的sdk目录copy至工作空间，并将其更名为OpenCV-SDK（是否更改名称无所谓，这是我个人习惯而已）；

        (3) 以新建的目录为工作空间，打开eclipse；

        (4) 将OpenCV-SDK引入到工作空间中，如下图所示：

图2

图 3

图4

 

图5

 

3 开发实例

        在经过上述的环境配置之后，就可以进行opencv开发了。如http://blog.csdn.net/liudekuan/article/details/8569687所述，android中opencv的开发有两种方式：直接调用opencv中的java api；利用JNI编写C++ OpenCV代码，通过Android NDK创建动态库。本文分别利用这两种方式实现图像的灰度处理操作。

3.1 工程一：通过调用OpenCV提供的java api实现灰度处理

3.1.1 创建工程

        (1) 打开eclipse，创建android应用工程GrayProcess；

        (2) 将测试图像lena.jpg添加到资源目录res/drawable-hdpi中；

        (3) 在Package Explorer中选择项目GrayProcess，单击右键在弹出菜单中选择Properties，然后在弹出的Properties窗口中左侧选择Android，然后点击右下方的Add按钮，选择OpenCV Library 2.4.3并点击OK，操作完成后，会将OpenCV类库添加到GrayProcess的Android Dependencies中，如下图所示：

图 6

图7

图8

3.1.2 工程代码

        (1) 字符串资源文件：strings.xml

    GrayProcess
    Hello world!
    Settings
    MainActivity
    gray process
    image description

        (2) 布局文件：main.xml

        (3) MainActivity.java

package com.iron.grayprocess;

import org.opencv.android.BaseLoaderCallback;
import org.opencv.android.LoaderCallbackInterface;
import org.opencv.android.OpenCVLoader;
import org.opencv.android.Utils;
import org.opencv.core.Mat;
import org.opencv.imgproc.Imgproc;

import android.os.Bundle;
import android.app.Activity;
import android.graphics.Bitmap;
import android.graphics.BitmapFactory;
import android.graphics.Bitmap.Config;
import android.view.View;
import android.view.View.OnClickListener;
import android.widget.Button;
import android.widget.ImageView;

public class MainActivity extends Activity implements OnClickListener{

	private Button btnProc;
	private ImageView imageView;
	private Bitmap bmp;
	
	//OpenCV类库加载并初始化成功后的回调函数，在此我们不进行任何操作
	private BaseLoaderCallback  mLoaderCallback = new BaseLoaderCallback(this) {
        @Override
        public void onManagerConnected(int status) {
            switch (status) {
                case LoaderCallbackInterface.SUCCESS:{
                } break;
                default:{
                    super.onManagerConnected(status);
                } break;
            }
        }
    };
	
    @Override
    public void onCreate(Bundle savedInstanceState) {
        super.onCreate(savedInstanceState);
        setContentView(R.layout.main);
        btnProc = (Button) findViewById(R.id.btn_gray_process);
        imageView = (ImageView) findViewById(R.id.image_view);
        //将lena图像加载程序中并进行显示
        bmp = BitmapFactory.decodeResource(getResources(), R.drawable.lena);
        imageView.setImageBitmap(bmp);
        btnProc.setOnClickListener(this);
    }

	@Override
	public void onClick(View v) {
		Mat rgbMat = new Mat();
		Mat grayMat = new Mat();
		//获取lena彩色图像所对应的像素数据
		Utils.bitmapToMat(bmp, rgbMat);
		//将彩色图像数据转换为灰度图像数据并存储到grayMat中
		Imgproc.cvtColor(rgbMat, grayMat, Imgproc.COLOR_RGB2GRAY);
		//创建一个灰度图像
		Bitmap grayBmp = Bitmap.createBitmap(bmp.getWidth(), bmp.getHeight(), Config.RGB_565);
		//将矩阵grayMat转换为灰度图像
		Utils.matToBitmap(grayMat, grayBmp);
		imageView.setImageBitmap(grayBmp);
	}
	
	@Override
    public void onResume(){
        super.onResume();
        //通过OpenCV引擎服务加载并初始化OpenCV类库，所谓OpenCV引擎服务即是
        //OpenCV_2.4.3.2_Manager_2.4_*.apk程序包，存在于OpenCV安装包的apk目录中
        OpenCVLoader.initAsync(OpenCVLoader.OPENCV_VERSION_2_4_3, this, mLoaderCallback);
    }
}

 

3.1.3 运行结果

       

图9

 

3.2 工程二：利用JNI编写C++ OpenCV代码实现灰度处理

3.2.1 创建工程       

        步骤如工程一，创建新工程GrayProcess2，将lena.jpg添加到资源文件，并按3.1.1所示将opencv类库添加到工程中。

3.2.2 编写上层代码(java)

        (1) res/values/strings.xml

    GrayProcess2
    Hello world!
    Settings
    GrayProcess2
    gray process
    image description

       

        (2) res/layout/main.xml

        

        (3)MainActivity.java

package com.iron.grayprocess2;

import org.opencv.android.BaseLoaderCallback;
import org.opencv.android.LoaderCallbackInterface;
import org.opencv.android.OpenCVLoader;
import android.os.Bundle;
import android.app.Activity;
import android.graphics.Bitmap;
import android.graphics.BitmapFactory;
import android.graphics.Bitmap.Config;
import android.view.View;
import android.view.View.OnClickListener;
import android.widget.Button;
import android.widget.ImageView;

public class MainActivity extends Activity implements OnClickListener{

    private Button btnProc;
    private ImageView imageView;
    private Bitmap bmp;
	
    //OpenCV类库加载并初始化成功后的回调函数，在此我们不进行任何操作
     private BaseLoaderCallback  mLoaderCallback = new BaseLoaderCallback(this) {
        @Override
        public void onManagerConnected(int status) {
            switch (status) {
                case LoaderCallbackInterface.SUCCESS:{
                	System.loadLibrary("image_proc");
                } break;
                default:{
                    super.onManagerConnected(status);
                } break;
            }
        }
    };
	
    @Override
    public void onCreate(Bundle savedInstanceState) {
        super.onCreate(savedInstanceState);
        setContentView(R.layout.main);
        btnProc = (Button) findViewById(R.id.btn_gray_process);
        imageView = (ImageView) findViewById(R.id.image_view);
        //将lena图像加载程序中并进行显示
         bmp = BitmapFactory.decodeResource(getResources(), R.drawable.lena);
        imageView.setImageBitmap(bmp);
        btnProc.setOnClickListener(this);
    }

    @Override
    public void onClick(View v) {
		 
        int w = bmp.getWidth();
        int h = bmp.getHeight();
        int[] pixels = new int[w*h];	 
        bmp.getPixels(pixels, 0, w, 0, 0, w, h);
        int[] resultInt = ImageProc.grayProc(pixels, w, h);
        Bitmap resultImg = Bitmap.createBitmap(w, h, Config.ARGB_8888);
        resultImg.setPixels(resultInt, 0, w, 0, 0, w, h);
        imageView.setImageBitmap(resultImg);	
    }
	
    @Override
    public void onResume(){
        super.onResume();
        //通过OpenCV引擎服务加载并初始化OpenCV类库，所谓OpenCV引擎服务即是
        //OpenCV_2.4.3.2_Manager_2.4_*.apk程序包，存在于OpenCV安装包的apk目录中
        OpenCVLoader.initAsync(OpenCVLoader.OPENCV_VERSION_2_4_3, this, mLoaderCallback);
    }
}

        代码第28行：System.loadLibrary("image_proc")用来当OpenCV类库初始化完成后加载类库image_proc。此类库由我们来生成，用于完成图像灰度处理的操作，此部分将在3.2.3中说明。

         (4) ImageProc.java

package com.iron.grayprocess2;

public class ImageProc {
	public static native int[] grayProc(int[] pixels, int w, int h);
}

        ImageProc.java中只定义了方法grayProc，关键字native表明，此方法的实现由本地代码(C/C++)来完成。

3.2.3 编写JNI及C相关代码

        在项目中新建目录jni，在jni目录中分别添加文件Android.mk，Application.mk，ImageProc.h，ImageProc.cpp，这四个文件的内容分别如下所示。

        (1) Android.mk

LOCAL_PATH := $(call my-dir)
include $(CLEAR_VARS)
include ../OpenCV-SDK/native/jni/OpenCV.mk
LOCAL_SRC_FILES  := ImageProc.cpp
LOCAL_MODULE     := image_proc
include $(BUILD_SHARED_LIBRARY)

代码说明：

第一行：指明当前编译路径；

第二行：清空变量；

第三行：将OpenCV类库中的编译文件包含进来，如此一来在我们的工程中即可使用OpenCV类库；

第四行：指定需要编译的C++源文件；

第五行：指定编译生成的类库名称；

第六行：调用命令将源文件编译为静态库。

注：第三行指定的路径很关键，当opencv类库与工程路径相关位置发生改变时，此路径也要随之改变。

        (2) Application.mk(配置文件)

APP_STL := gnustl_static
APP_CPPFLAGS := -frtti -fexceptions
APP_ABI := armeabi-v7a
APP_PLATFORM := android-8

        (3) ImageProc.h

#include 
extern "C" {

JNIEXPORT jintArray JNICALL Java_com_iron_grayprocess2_ImageProc_grayProc
  (JNIEnv *, jclass, jintArray, jint, jint);

}

        (4) ImageProc.cpp

#include 
#include 
#include 
#include 

using namespace cv;
using namespace std;

JNIEXPORT jintArray JNICALL Java_com_iron_grayprocess2_ImageProc_grayProc(JNIEnv* env, jclass obj, jintArray buf, jint w, jint h){
	jint *cbuf;
	cbuf = env->GetIntArrayElements(buf, false);
	if(cbuf == NULL){
		return 0;
	}

	Mat imgData(h, w, CV_8UC4, (unsigned char*)cbuf);

	uchar* ptr = imgData.ptr(0);
	for(int i = 0; i < w*h; i ++){
		//计算公式：Y(亮度) = 0.299*R + 0.587*G + 0.114*B
		//对于一个int四字节，其彩色值存储方式为：BGRA
		int grayScale = (int)(ptr[4*i+2]*0.299 + ptr[4*i+1]*0.587 + ptr[4*i+0]*0.114);
		ptr[4*i+1] = grayScale;
		ptr[4*i+2] = grayScale;
		ptr[4*i+0] = grayScale;
	}

	int size=w * h;
	jintArray result = env->NewIntArray(size);
	env->SetIntArrayRegion(result, 0, size, cbuf);
	env->ReleaseIntArrayElements(buf, cbuf, 0);
	return result;
}

说明：

•         ImageProc.h头文件可以通过jdk提供的工具javah来生成，具体使用说明请参考相关文档，本文为演示自己编写了此文件；
•         JNI中的定义的函数遵循一定的命名规则：Java_包名_类名_方法名，具体参考JNI编程相关知识；
•         ImageProc.cpp中利用彩色值转换为灰度值的计算公式，将lena.jpg图像的每个像素转换为灰度值，并返回给应用层。需要注意的是对于ARGB_8888类型的图像而言，其每一个像素值在int型数据中的存储序列为BGRA。

3.2.4 运行

        由于程序中涉及到了JNI编程，因此需要用cygwin对其中的C/C++代码进行编译。打开cygwin，进入到工程的根目录中执行命令：$NDK/ndk-build完成相关编译；之后在eclipse中刷新工程GrayProcess2，运行即可。编译及运行结果分别如下所示。

图10 使用cygwin对C代码进行编译

 

图11 程序运行结果图对比