[Android相机]通过手机摄像头识别环境亮度

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本篇文章即为通过一系列的方法获得当前摄像头所处环境的亮度，最相近的就是微信的扫一扫提示“轻触照亮”打开手电筒的功能，首先我们看一个方法setPreviewFormat方法，在注释中我们可以清楚的看到默认使用NV21格式，

/**
         * Sets the image format for preview pictures.
         * 
If this is never called, the default format will be
         * {@link android.graphics.ImageFormat#NV21}, which
         * uses the NV21 encoding format.
         *
         * 此处省略部分内容
         *
         * @param pixel_format the desired preview picture format, defined by
         *   one of the {@link android.graphics.ImageFormat} constants.  (E.g.,
         *   ImageFormat.NV21 (default), or
         *   ImageFormat.YV12)
         *
         * @see android.graphics.ImageFormat
         * @see android.hardware.Camera.Parameters#getSupportedPreviewFormats
         */
        public void setPreviewFormat(int pixel_format) {
            String s = cameraFormatForPixelFormat(pixel_format);
            if (s == null) {
                throw new IllegalArgumentException(
                        "Invalid pixel_format=" + pixel_format);
            }

            set(KEY_PREVIEW_FORMAT, s);
        }

NV21是什么格式呢？NV21是YUV格式的一种，YUV主要用于优化彩色视频信号的传输，使其向后相容老式黑白电视。与RGB视频信号传输相比，它最大的优点在于只需占用极少的频宽（RGB要求三个独立的视频信号同时传输）。其中“Y”表示明亮度（Luminance或Luma），也就是灰阶值；而“U”和“V” 表示的则是色度（Chrominance或Chroma），作用是描述影像色彩及饱和度，用于指定像素的颜色。其中转换公式为（RGB取值范围均为0-255）︰

    

其实他们的转化矩阵是

    

那NV21的具体编码格式是什么样呢,NV21格式就是YUV420SP格式，

NV21的存储格式是YYYYYYYY VUVU

而 NV12存储格式是 YYYYYYYY UVUV，

下图为I420格式: YYYYYYYY UU VV

同过上图我们得知，如果拿到亮度即为拿到Y值即可，而Y值是数组中前N个（N为图像宽乘以高得到的像素点总数）。

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我们先看下摄像头识别的代码通过调用setPreviewCallback方法，在回调的方法中获得NV21格式的byte数组，这个数组即为上述格式，通过对NV21的data数组进行亮度数值采集获得图片的总亮度，然后除当前采集的像素点个数即为当前图片的平均值。下面看具体实现：

    //上次记录的时间戳
    long lastRecordTime = System.currentTimeMillis();

    //上次记录的索引
    int darkIndex = 0;
    //一个历史记录的数组，255是代表亮度最大值
    long[] darkList = new long[]{255, 255, 255, 255};
    //扫描间隔
    int waitScanTime = 300;

    //亮度低的阀值
    int darkValue = 60;
    private void setPreviewLight() {
        //不需要的时候直接清空
//        if(noNeed){
//            camera.setPreviewCallback(null);
//            return;
//        }
        camera.setPreviewCallback(new Camera.PreviewCallback() {
            @Override
            public void onPreviewFrame(byte[] data, Camera camera) {
                long currentTime = System.currentTimeMillis();
                if (currentTime - lastRecordTime < waitScanTime) {
                    return;
                }
                lastRecordTime = currentTime;

                int width = camera.getParameters().getPreviewSize().width;
                int height = camera.getParameters().getPreviewSize().height;
                //像素点的总亮度
                long pixelLightCount = 0L;
                //像素点的总数
                long pixeCount = width * height;
                //采集步长，因为没有必要每个像素点都采集，可以跨一段采集一个，减少计算负担，必须大于等于1。
                int step = 10;
                //data.length - allCount * 1.5f的目的是判断图像格式是不是YUV420格式，只有是这种格式才相等
                //因为int整形与float浮点直接比较会出问题，所以这么比
                if (Math.abs(data.length - pixeCount * 1.5f) < 0.00001f) {
                    for (int i = 0; i < pixeCount; i += step) {
                        //如果直接加是不行的，因为data[i]记录的是色值并不是数值，byte的范围是+127到—128，
                        // 而亮度FFFFFF是11111111是-127，所以这里需要先转为无符号unsigned long参考Byte.toUnsignedLong()
                        pixelLightCount += ((long) data[i]) & 0xffL;
                    }
                    //平均亮度
                    long cameraLight = pixelLightCount / (pixeCount / step);
                    //更新历史记录
                    int lightSize = darkList.length;
                    darkList[darkIndex = darkIndex % lightSize] = cameraLight;
                    darkIndex++;
                    boolean isDarkEnv = true;
                    //判断在时间范围waitScanTime * lightSize内是不是亮度过暗
                    for (int i = 0; i < lightSize; i++) {
                        if (darkList[i] > darkValue) {
                            isDarkEnv = false;
                        }
                    }
                    Log.e(TAG, "摄像头环境亮度为 ： " + cameraLight);
                    if (!isFinishing()) {
                        //亮度过暗就提醒
                        if (isDarkEnv) {
                            lightTV.setVisibility(View.VISIBLE);
                        } else {
                            lightTV.setVisibility(View.GONE);
                        }
                    }
                }
            }
        });
    }

实现效果我们可以看到

代码的git地址为：https://github.com/bluewindtalker/camerademo