Android开发之OpenCV实战：开发环境的搭建（身份证号码识别为例）

Android开发之OpenCV实战：开发环境的搭建（身份证号码识别为例）

声明

本文的主要内容是：利用NDK开发技术调用OpenCV库，所以身份证号码识别并不是重点，开发环境的搭建才是重点！！！！ 事实上，本人C++入门级别，要是让我用python调OpenCV写一个比较完善的身份证号码识别算法或许还有戏，用C++，写不动。。。本文的身份证识别只能识别我准备好的身份证（尴尬），如果想真的实现算法，建议系统学学C++和OpenCV。
项目地址：https://github.com/CAM1113/IDReg
OpenCV环境：链接：https://pan.baidu.com/s/1TSOFxte1DvK7UXlAHDyZQQ 提取码：j3y0

开发环境

1. Android Studio Arctic Fox | 2020.3.1（官网下载安装）
2. OpenCV-android-sdk 版本4.5.5（下载后解压到一个文件夹里，不用进行配置）
3. NDK（Android Studio自己安装）

环境配置步骤

1. 新建项目IDReg

2. 新建IDRecon模块，我们将在这个模块中进行OpenCV相关的开发。
   

3. 在IDRecon模块的src/main目录下新建文件夹cpp，用于存放NDK开发相关的代码。在cpp文件夹下新建文件夹libs，用于存放OpenCV的动态链接库。将 解压路径/OpenCV-android-sdk/sdk/native/libs 文件夹下的四个文件夹拷贝到libs中。因为打包成时需要把OpenCV中的.so库一起打包。在CPP文件夹下新建CMakeLists.txt文件，用来编写编译的配置信息；新建OpenCVHelper.cpp文件，用来编写C++的代码。
   

4. 最重要的第一步： 在IDRecon模块的build.gradle文件中添加NDK相关的配置。
   首先在defaultConfig闭包中添加externalNativeBuild闭包，增加编译d的参数配置。
   然后在android闭包中添加externalNativeBuild 闭包，指出CMakeLists.txt文件的路径和CMake的版本
   最后在android闭包中添加sourceSets 闭包，指明OpenCV的动态链接库的存放位置。

   //****//
   android{
   	//****//
   	defaultConfig{
   		//****//
   		externalNativeBuild {
   	        cmake {
   	            cppFlags ''
   	            arguments "-DANDROID_STL=c++_shared"
   	        }
   	    }
   	}
   	//****//
   	externalNativeBuild {
           cmake {
               path file('src/main/cpp/CMakeLists.txt')
               version '3.10.2'
           }
   	 }
       sourceSets{
           main{
               jniLibs.srcDirs = ["src/main/cpp/opencv/libs"]
           }
       }
   }
   //****//
   

5. 最重要的二步： 编写 src/main/cpp/CMakeLists.txt，代码如下(说明见注释)：

   # cmake版本
   cmake_minimum_required(VERSION 3.10.2)
   #替换，相当于宏定义
   set(PROJECT_NAME opencv)
   #项目名称，非必选
   project(${PROJECT_NAME})
   # 很重要，设置OpenCV_DIR，让项目能找到OpenCV的库
   set(OpenCV_DIR opencv的解压地址\\OpenCV-android-sdk\\sdk\\native\\jni)
   find_package(OpenCV REQUIRED)
   
   if(OpenCV_FOUND)
   	   # 把OpenCV的库引入项目
          include_directories(${OpenCV_INCLUDE_DIRS})
   
          message(STATUS "OpenCV library status:")
          message(STATUS "    version: ${OpenCV_VERSION}")
          message(STATUS "    libraries: ${OpenCV_LIBS}")
          message(STATUS "    include path: ${OpenCV_INCLUDE_DIRS}")
   else(OpenCV_FOUND)
          message(FATAL_ERROR "OpenCV library not found")
   endif(OpenCV_FOUND)
   
   
   add_library(
   	   #库的名称
          ${PROJECT_NAME}
          # 将库设置为.so动态连接库
          SHARED
          # 添加动态库里包含的所有cpp文件，包括引用的lib里的cpp
          OpenCVHelper.cpp
   )
   
   find_library(
          #库位置对应的名称，给其他地方使用
          log-lib
   	   #库生成的中间文件的位置
          log)
   #链接对应的文件，很重要，要连接jni图像库，OpenCV的库和自己编写的文件(${log-lib})
   target_link_libraries(
          ${PROJECT_NAME}
          jnigraphics
          ${OpenCV_LIBRARIES}
          ${log-lib})
   

6. 令app模块依赖IDRecon模块，在app模块的build.gradle文件中的dependencies闭包下添加依赖

   	//****//
   	dependencies{
   		implementation project(":IDRecong")
   	}
   

7. 环境配置完毕，剩下的按NDK开发的流程编写代码即可

代码编写

1. 在IDRecon模块下的/src/main文件夹下新建asserts文件夹，文件夹下存放身份证数字匹配的模板（0-9十个数字的图片，资源见源码）

2. 在IDRecon模块下的/src/main/java/包名文件夹下新建IDRecong.kt文件，代码如下：

   package com.cam.idrecong
   import android.content.Context
   import android.graphics.Bitmap
   import android.graphics.BitmapFactory
   class OpenCVUtils {
       companion object {
           init {
               System.loadLibrary("opencv")
           }
           private external fun idRecognise(bitmap: Bitmap, list:List<Bitmap>): String
           fun idRecognise(bitmap: Bitmap,context: Context): String{
               val list = ArrayList<Bitmap>()
               for(i in 0..9){
                   list.add(BitmapFactory.decodeStream(context.assets.open("$i.jpg")))
               }
               return idRecognise(bitmap,list);
           }
       }
   }
   

3. 编写OpenCVHelper.cpp代码，代码如下：

   	#include 
   	#include 
   	#include 
   	#include 
   	#include 
   	#include 
   	#include 
   	#include 
   	#include 
   	#include 
   	
   	using namespace std;
   	using namespace cv;
   	Size numSize = Size(16, 24);
   	
   	void BitmapToMat2(JNIEnv *env, jobject &bitmap, Mat &mat, jboolean needUnPremultiplyAlpha) {
   	    AndroidBitmapInfo info;
   	    void *pixels = 0;
   	    Mat &dst = mat;
   	    try {
   	        CV_Assert(AndroidBitmap_getInfo(env, bitmap, &info) >= 0);
   	        CV_Assert(info.format == ANDROID_BITMAP_FORMAT_RGBA_8888 ||
   	                  info.format == ANDROID_BITMAP_FORMAT_RGB_565);
   	        CV_Assert(AndroidBitmap_lockPixels(env, bitmap, &pixels) >= 0);
   	        CV_Assert(pixels);
   	        dst.create(info.height, info.width, CV_8UC4);
   	        if (info.format == ANDROID_BITMAP_FORMAT_RGBA_8888) {
   	            Mat tmp(info.height, info.width, CV_8UC4, pixels);
   	            if (needUnPremultiplyAlpha) cvtColor(tmp, dst, COLOR_mRGBA2RGBA);
   	            else tmp.copyTo(dst);
   	        } else {
   	            // info.format == ANDROID_BITMAP_FORMAT_RGB_565
   	            Mat tmp(info.height, info.width, CV_8UC2, pixels);
   	            cvtColor(tmp, dst, COLOR_BGR5652RGBA);
   	        }
   	        AndroidBitmap_unlockPixels(env, bitmap);
   	        return;
   	    } catch (const cv::Exception &e) {
   	        AndroidBitmap_unlockPixels(env, bitmap);
   	        jclass je = env->FindClass("java/lang/Exception");
   	        env->ThrowNew(je, e.what());
   	        return;
   	    } catch (...) {
   	        AndroidBitmap_unlockPixels(env, bitmap);
   	        jclass je = env->FindClass("java/lang/Exception");
   	        env->ThrowNew(je, "Unknown exception in JNI code {nBitmapToMat}");
   	        return;
   	    }
   	}
   	bool compareFacesByHist(const Mat &srcImage, const Mat &tempalteImage) {
   	    int sums = 0;
   	    for (int i = 0; i < srcImage.rows; i++) {
   	        for (int j = 0; j < srcImage.cols; j++) {
   	            sums += abs(srcImage.at<uchar>(i, j) - tempalteImage.at<uchar>(i, j));
   	        }
   	    }
   	    float s = sums / (srcImage.rows * srcImage.cols + 0.0);
   	    return s < 20;
   	}
   	
   	string getNums(Mat src, vector<Mat> oriMats) {
   	    if (src.empty()) {
   	        return "";
   	    }
   	
   	    resize(src, src, Size(640, 400));
   	
   	//    灰度图
   	    cvtColor(src, src, COLOR_BGR2GRAY);
   	    Mat dst;
   	//    二值化
   	    threshold(src, dst, 150, 255, THRESH_BINARY);
   	
   	    Mat erodeElement = getStructuringElement(MORPH_RECT, Size(20, 10));
   	    erode(dst, dst, erodeElement);
   	
   	    vector<vector<Point>> contours;
   	    findContours(dst, contours, RETR_TREE, CHAIN_APPROX_SIMPLE, Point(0, 0));
   	    for (auto &contour: contours) {
   	        Rect rect = boundingRect(contour);
   	        if (rect.width > rect.height * 9) {
   	            dst = src(rect);
   	        }
   	    }
   	
   	    threshold(dst, dst, 150, 255, THRESH_BINARY);
   	    Mat erods;
   	    erodeElement = getStructuringElement(MORPH_RECT, Size(2, 2));
   	    
   	    dilate(dst, erods, erodeElement);
   	    erode(erods, erods, erodeElement);
   	    erode(erods, erods, erodeElement);
   	    erode(erods, erods, erodeElement);
   	    erode(erods, erods, erodeElement);
   	    
   	    contours.clear();
   	    findContours(erods, contours, RETR_TREE, CHAIN_APPROX_SIMPLE, Point(0, 0));
   	    vector<Mat> mats;
   	    for (auto &contour: contours) {
   	        Rect rect = boundingRect(contour);
   	        if (rect.width > 5 && rect.height > 5 && rect.height >= rect.width &&
   	            rect.width * rect.height >= 200) {
   	            mats.push_back(dst(rect));
   	        }
   	    }
   	    vector<int> result;
   	    for (int i = 0; i < mats.size(); i++) {
   	        Mat m = mats.at(i);
   	        resize(m, m, numSize);
   	        for (int j = 0; j < oriMats.size(); j++) {
   	            if (compareFacesByHist(m, oriMats.at(j))) {
   	                result.push_back(j);
   	            }
   	        }
   	    }
   	    string s;
   	    for (int i = result.size() - 1; i >= 0; i--) {
   	        s.append(format("%d", result[i]));
   	    }
   	    return s;
   	}
   	
   	
   	extern "C"
   	JNIEXPORT jstring JNICALL
   	Java_com_cam_idrecong_OpenCVUtils_00024Companion_idRecognise(JNIEnv *env, jobject thiz,
   	                                                             jobject bitmap, jobject list) {
   	    Mat m;
   	    BitmapToMat2(env, bitmap, m, false);
   	    vector<Mat> mats;
   	    jclass clazz = env->GetObjectClass(list);
   	//    get(int index)
   	    jmethodID methodId = env->GetMethodID(clazz, "get", "(I)Ljava/lang/Object;");
   	    for (int i = 0; i < 10; i++) {
   	        Mat x;
   	        jobject oriBitmap = (env->CallObjectMethod(list, methodId, i));
   	        BitmapToMat2(env, oriBitmap, x, false);
   	        cvtColor(x, x, COLOR_BGR2GRAY);
   	        resize(x, x, numSize);
   	        mats.push_back(x);
   	    }
   	    try {
   	        string s = getNums(m, mats);
   	        return env->NewStringUTF(s.c_str());
   	    } catch (Exception e) {
   	        return env->NewStringUTF("error");
   	    }
   	}
   

4. 身份证照片id_test.jpg放在app模块下的下的drawable下。
   

5. 编写app模块下的MainActivity代码，代码如下：

   	class MainActivity : AppCompatActivity() {
   	    override fun onCreate(savedInstanceState: Bundle?) {
   	        super.onCreate(savedInstanceState)
   	        setContentView(R.layout.activity_main)
   	        val bitmap = BitmapFactory.decodeResource(resources,R.drawable.id_test);
   	        val s = OpenCVUtils.idRecognise(bitmap,this)
   	        Log.e("CAM",s)
   	    }
   	}
   

7.运行！