深入了解android平台的jni---图像灰度化处理

一、涉及到的jni编程知识
Java基本类型的数组，在JNI中都是jArray的类型格式。具体类型如下：

引用

typedef jarray jbooleanArray;
typedef jarray jbyteArray;
typedef jarray jcharArray;
typedef jarray jshortArray;
typedef jarray jintArray;
typedef jarray jlongArray;
typedef jarray jfloatArray;
typedef jarray jdoubleArray;
typedef jarray jobjectArray;

jArray类型JNI定义的类型，通过它JNIEnv可以操作Java数组，但它并不是C/C++的数组，所以我们要把jArray类型转换为C/C++中的数组。
JNIEnv定义了一系列的方法来把一个jArray类型转换为C/C++数组，和把C/C++数组转换为jArray
1、Java基本类型的数组转换成相应的C数组类型

引用

    jboolean* （*GetBooleanArrayElements）（JNIEnv*， jbooleanArray， jboolean*）;
    jbyte*   （*GetByteArrayElements）（JNIEnv*， jbyteArray， jboolean*）;
    jchar*   （*GetCharArrayElements）（JNIEnv*， jcharArray， jboolean*）;
    jshort*   （*GetShortArrayElements）（JNIEnv*， jshortArray， jboolean*）;
    jint*     （*GetIntArrayElements）（JNIEnv*， jintArray， jboolean*）;
    jlong*    （*GetLongArrayElements）（JNIEnv*， jlongArray， jboolean*）;
    jfloat*   （*GetFloatArrayElements）（JNIEnv*， jfloatArray， jboolean*）;
    jdouble*  （*GetDoubleArrayElements）（JNIEnv*， jdoubleArray， jboolean*);

参数：
env：JNI 接口指针。       
array：Java 字符串对象。       
isCopy：指向布尔值的指针。       
返回值：       
返回指向数组元素的指针，如果操作失败，则为 NULL。
2、获取数组的长度:
     jsize       （*GetArrayLength）（JNIEnv*， jarray）;
3、释放C/C++的数组内存
    

引用

void        （*ReleaseBooleanArrayElements）（JNIEnv*， jbooleanArray，jboolean*， jint）;
     void        （*ReleaseByteArrayElements）（JNIEnv*， jbyteArray，jbyte*， jint）;
     void        （*ReleaseCharArrayElements）（JNIEnv*， jcharArray，jchar*， jint）;
     void        （*ReleaseShortArrayElements）（JNIEnv*， jshortArray，jshort*， jint）;
     void        （*ReleaseIntArrayElements）（JNIEnv*， jintArray，jint*， jint）;
     void        （*ReleaseLongArrayElements）（JNIEnv*， jlongArray，jlong*， jint）;
     void        （*ReleaseFloatArrayElements）（JNIEnv*， jfloatArray，jfloat*， jint）;
     void        （*ReleaseDoubleArrayElements）（JNIEnv*， jdoubleArray，jdouble*， jint）;

参数：       
env：JNI 接口指针。       
array：Java 数组对象。       
elems：指向数组元素的指针。       
mode：释放模式。
4、构造一个指定长度的Java基本类型的数组
    

引用

jbooleanArray （*NewBooleanArray）（JNIEnv*， jsize）;
     jbyteArray    （*NewByteArray）（JNIEnv*， jsize）;
     jcharArray    （*NewCharArray）（JNIEnv*， jsize）;
     jshortArray   （*NewShortArray）（JNIEnv*， jsize）;
     jintArray     （*NewIntArray）（JNIEnv*， jsize）;
     jlongArray    （*NewLongArray）（JNIEnv*， jsize）;
     jfloatArray   （*NewFloatArray）（JNIEnv*， jsize）;
     jdoubleArray  （*NewDoubleArray）（JNIEnv*， jsize）;

5、给java基本类型的数组赋值
   

引用

void  （*SetBooleanArrayRegion）（JNIEnv*， jbooleanArray，jsize， jsize， const jboolean*）;
     void  （*SetByteArrayRegion）（JNIEnv*， jbyteArray，jsize， jsize， const jbyte*）;
     void  （*SetCharArrayRegion）（JNIEnv*， jcharArray，jsize， jsize， const jchar*）;
     void  （*SetShortArrayRegion）（JNIEnv*， jshortArray，jsize， jsize， const jshort*）;
     void  （*SetIntArrayRegion）（JNIEnv*， jintArray，jsize， jsize， const jint*）;
     void  （*SetLongArrayRegion）（JNIEnv*， jlongArray，jsize， jsize， const jlong*）;
     void  （*SetFloatArrayRegion）（JNIEnv*， jfloatArray，jsize， jsize， const jfloat*）;
     void  （*SetDoubleArrayRegion）（JNIEnv*， jdoubleArray， jsize， jsize， const jdouble*）;

把java基本类型的数组中的指定范围的元素用C/C++的数组中的元素来赋值
参数：       
env：JNI 接口指针。       
array:  Java 数组。       
start：起始下标。       
len：要复制的元素数。       
buf：源缓冲区。       
抛出：       
ArrayIndexOutOfBoundsException：如果区域中的某个下标无效。
注意：
如果是c程序，要用 (*env)->
如果是C++要用 env->
在linux下如果.c文件中用 “env->” 编译会找不到此结构，必须用“(*env)->”，或者改成.cpp文件，以 c++的方式来编译。
具体请看一下jni.h的代码。另外还有些省略的内容，可以参考JNI的文档：Java Native Interface 6.0 Specification，在JDK的文档里就可以找到。如果要进行更深入的JNI编程，需要仔细阅读这个文档


二、图像灰度化
彩色转灰度的著名心理学公式：Gray = R*0.299 + G*0.587 + B*0.114
实际应用中为了避免浮点运算，然后就有了移位运算代替了。
2至20位精度的系数：
Gray = (R*1 + G*2 + B*1) >> 2
Gray = (R*2 + G*5 + B*1) >> 3
Gray = (R*4 + G*10 + B*2) >> 4
Gray = (R*9 + G*19 + B*4) >> 5
Gray = (R*19 + G*37 + B*8) >> 6
Gray = (R*38 + G*75 + B*15) >> 7
Gray = (R*76 + G*150 + B*30) >> 8
Gray = (R*153 + G*300 + B*59) >> 9
Gray = (R*306 + G*601 + B*117) >> 10
Gray = (R*612 + G*1202 + B*234) >> 11
Gray = (R*1224 + G*2405 + B*467) >> 12
Gray = (R*2449 + G*4809 + B*934) >> 13
Gray = (R*4898 + G*9618 + B*1868) >> 14
Gray = (R*9797 + G*19235 + B*3736) >> 15
Gray = (R*19595 + G*38469 + B*7472) >> 16
Gray = (R*39190 + G*76939 + B*14943) >> 17
Gray = (R*78381 + G*153878 + B*29885) >> 18
Gray = (R*156762 + G*307757 + B*59769) >> 19
Gray = (R*313524 + G*615514 + B*119538) >> 20


三、灰度化代码实现

JNIEXPORT jintArray JNICALL Java_org_join_image_util_JoinImage_imgToGray( 
        JNIEnv* env, jobject obj, jintArray buf, int w, int h) { 
    LOGE("==imgToGray=="); 
 
    jint * cbuf; 
    cbuf = (*env)->GetIntArrayElements(env, buf, 0); // 获取int数组元素 
   
    int alpha = 0xFF; // 不透明值 
    int i, j, color, red, green, blue; 
    for (i = 0; i < h; i++) { 
        for (j = 0; j < w; j++) { 
            color = cbuf[w * i + j]; // 获得color值 
            red = (color >> 16) & 0xFF; // 获得red值 
            green = (color >> 8) & 0xFF; // 获得green值 
            blue = color & 0xFF; // 获得blue值 
            color = (red * 38 + green * 75 + blue * 15) >> 7; // 灰度算法（16位运算下7位精度） 
            color = (alpha << 24) | (color << 16) | (color << 8) | color; // 由ARGB组成新的color值 
            cbuf[w * i + j] = color; // 设置新color值 
        } 
    } 
 
    int size = w * h; 
    jintArray result = (*env)->NewIntArray(env, size); // 新建一个jintArray 
    (*env)->SetIntArrayRegion(env, result, 0, size, cbuf); // 将cbuf转存入result 
    (*env)->ReleaseIntArrayElements(env, buf, cbuf, 0); // 释放int数组元素 
    return result; 
} 

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作者:流星