Android平台下OpenCV移植與使用---基於C/C++

　　在《Android Studio增加NDK代碼編譯支持--Mac環境》和《Mac平台下Opencv開發環境搭建》兩篇文章中，介紹了如何使用NDK環境和Opencv環境搭建與測試使用，現在，在PC端對圖像處理算法測試沒問題后，該在移動端進行功能移植了，ios平台的很簡單，直接把類庫拷進工程就行了，android的稍微麻煩點，這里就以android平台為例說明移植步驟。

　　為了更好的模塊移植，這里使用Android源碼的make文件寫法:*.mk，Android源碼是一個很大的工程，它的編譯采用一個大的mk文件，通過腳本文件的配置來自定義編譯的，在build/core/下面的Android.mk文件就是總的編譯文件入口：

　　

　　　這里寫的opencv安卓模塊也使用mk文件寫法來編譯so庫。這里新建了一個測試工程，可以在GitHub上download或fork來查看源碼: https://github.com/linjk/TestOpenCV

 　　　下面開始移植步驟：

　　　1. 新建測試工程OpenCVTest：

　　　　

　　　　2. 拷貝下載的opencv的android平台的開發包，這里下載3.1.0版本的：

　　　　　

　　　　　　這里把sdk目錄下的native目錄拷貝到工程根目錄，這個目錄下是c/c++語法的，java目錄是已封裝好的一些java接口，按需選擇吧，為了更好的算法移植而不用每次改寫，這里選擇native庫，復制后工程結構如下：

　　　　　　

　　　　3. 新建jni目錄，用於編寫本地c++代碼:

　　　　　　在src目錄單擊右鍵，按下圖操作：

　　　　　　

　　　　　　結果如下：

　　　　　　

　　　　4. 編寫java類的本地接口聲明，用於給java層調用：

　　　　　　這里聲明一個很簡單的opencv本地方法，用於把一副圖像編程灰度圖像，當然，這個效果用安卓的圖像矩陣來處理就行了，但是，復雜一點的功能，如邊緣檢測、身份證識別就要借助opencv來弄了，這里僅做功能測試：

　　　　　　

　　　　5. 生成本地方法橋接頭文件：

　　　　　　命令行進入src/main/java路徑，然后執行命令: javah -jni cn.linjk.jniBridge.OpenCVUtils, -jni參數后面參數格式是:包名+類名，結果如下：

　　　　　　　　

　　　　　　　　我們把這個文件移動到jni目錄下，並新建一個同名的cpp類cn_linjk_jniBridge_OpenCVUtils.cpp:

　　　　6. 由於之前使用了android studio生成的jni目錄，因此，編譯上可能會和使用mk文件編譯生成so庫不一樣，這里取消它的路徑屬性：

　　　　在app/build.gradle文件的android塊下增加這個配置：

sourceSets{
        main{
            jni.srcDirs = []
        }
    }

 　　　　可以發現，jni目錄由藍色變成了黃色：

　　　　

　　　　7. 編寫編譯規則文件，指定ndk路徑：

　　　　　　7.1 指定ndk路徑：

　　　　　　

　　　　　　7.2 在jni目錄下新建兩個mk編譯文件，內容分別如下：

　　　　　　

　　　　　　Android.mk文件內容如下：

LOCAL_PATH := $(call my-dir)

include $(CLEAR_VARS)

OpenCV_INSTALL_MODULES := on
OpenCV_CAMERA_MODULES := off

OPENCV_LIB_TYPE := SHARED

ifeq ("$(wildcard $(OPENCV_MK_PATH))","")
include ../../../../native/jni/OpenCV.mk
else
include $(OPENCV_MK_PATH)
endif

LOCAL_MODULE := testopencv

LOCAL_SRC_FILES := cn_linjk_jniBridge_OpenCVUtils.cpp

LOCAL_LDLIBS +=  -lm -llog -landroid

include $(BUILD_SHARED_LIBRARY)

 　　　　LOCAL_MODULE聲明的是模塊名稱，必須與在OpenCVUtils聲明的加載庫名一樣。

　　　　Application.mk文件內容如下：

APP_STL := gnustl_static
APP_CPPFLAGS := -frtti -fexceptions
APP_ABI := arm64-v8a armeabi armeabi-v7a mips mips64

 　　　　APP_ABI聲明了聲明針對那些CPU架構的so庫。

　　　　7.3 在app/build.gradle聲明一個task，用於編譯生成so庫。

　　　　　　7.3.1 編輯jni的cpp文件，內容如下，為測試能否調用庫，這里先在函數打印cv版本：

//
// Created by LinJK on 21/11/2016.
//

#include "cn_linjk_jniBridge_OpenCVUtils.h"

#include <opencv2/opencv.hpp>

#include <Android/log.h>
#include <Android/asset_manager.h>
#include <Android/asset_manager_jni.h>

#define TAG "cn.linjk.opencvtest.jni"
#define LOGD(...) __android_log_print(ANDROID_LOG_DEBUG,TAG ,__VA_ARGS__)
#define LOGI(...) __android_log_print(ANDROID_LOG_INFO,TAG ,__VA_ARGS__)
#define LOGW(...) __android_log_print(ANDROID_LOG_WARN,TAG ,__VA_ARGS__)
#define LOGE(...) __android_log_print(ANDROID_LOG_ERROR,TAG ,__VA_ARGS__)
#define LOGF(...) __android_log_print(ANDROID_LOG_FATAL,TAG ,__VA_ARGS__)

extern "C" {

JNIEXPORT void JNICALL Java_cn_linjk_jniBridge_OpenCVUtils_img2gray
    (JNIEnv *env , jclass objClass, jstring imgFilePath) {

        LOGI("OpenCV version: %s", CV_VERSION);

    }

}

 　　　　7.3.2 增加生成so庫的task:

　　　　　　

　　　　7.3.3 執行任務，生成so庫：

　　　　　　執行命令"gradle cv_ndkBuild"，結果如下：

　　　　　　

　　　　　　把對應得so庫復制到app/libs目錄下對應cpu架構目錄下：

　　　　　　

　　　　8. 在MainActivity調用看能否輸出opencv庫版本：

　　　　　　MainActivity.java內容：

public class MainActivity extends AppCompatActivity {

    @Override
    protected void onCreate(Bundle savedInstanceState) {
        super.onCreate(savedInstanceState);
        setContentView(R.layout.activity_main);

        OpenCVUtils.img2gray("");
    }
}

 　　　　運行后，發現出現如下錯誤：

　　　　

　　　　這是我們指定生成動態鏈接庫，因此，還需要libopencv_java3.so這個庫,復制到我們的libs下，再次運行，結果如下：

　　　　

　　　　輸出正確，可以繼續下一步了。

　　　　附：

　　　　也可以使用命令“arm-none-eabi-readelf -d libtestopencv.so”查看其需要的鏈接庫，命令執行結果如下：

　　　　

　　　　.so文件是ELF(Excutable and Linking Formar)格式的縮寫，最初由UNIX系統實驗室發布，它是應用程序二進制接口的一部分，ELF文件以節(section)的方式組織在一起，“節”描述了文件的各項信息，例如代碼、數據、符號表、重定位表、全局偏移表等。

　　9. 編寫圖像處理類：

　　9.1 這里使用照相機獲取輸入圖像，代碼看github的源碼就行，這里主要看看c++最終代碼：

　　　　cn_linjk_jniBridge_OpenCVUtils.cpp

//
// Created by LinJK on 21/11/2016.
//

#include "cn_linjk_jniBridge_OpenCVUtils.h"

#include <opencv2/opencv.hpp>
#include <string>
#include <iostream>

#include <Android/log.h>
#include <Android/asset_manager.h>
#include <Android/asset_manager_jni.h>

#define TAG "cn.linjk.opencvtest.jni"
#define LOGD(...) __android_log_print(ANDROID_LOG_DEBUG,TAG ,__VA_ARGS__)
#define LOGI(...) __android_log_print(ANDROID_LOG_INFO,TAG ,__VA_ARGS__)
#define LOGW(...) __android_log_print(ANDROID_LOG_WARN,TAG ,__VA_ARGS__)
#define LOGE(...) __android_log_print(ANDROID_LOG_ERROR,TAG ,__VA_ARGS__)
#define LOGF(...) __android_log_print(ANDROID_LOG_FATAL,TAG ,__VA_ARGS__)

using namespace std;
using namespace cv;

class ImageUtils{
public:
    void imageToGray(Mat inputImg, string outFilePath);
};

void ImageUtils::imageToGray(Mat inputImg, string outFilePath) {
    Mat gray;

    Mat input = inputImg.clone();

    cvtColor(input, gray, COLOR_BGR2GRAY);

    imwrite(outFilePath,  gray);
}

extern "C" {

JNIEXPORT void JNICALL Java_cn_linjk_jniBridge_OpenCVUtils_img2gray
    (JNIEnv *env , jclass objClass, jstring imgFilePath) {

        LOGI("OpenCV version: %s", CV_VERSION);

        char buf[128];
        const char *str = env->GetStringUTFChars(imgFilePath, 0);
        LOGD("圖像路徑: %s", str);

        Mat img = imread(str);
        if (!img.data) {
            LOGE("-----CV: 讀取相片數據出錯");
        }
        else {
            LOGD("-----CV: 讀取相片數據成功");
            ImageUtils().imageToGray(img, str);
        }
    }

}

 　　　　　　MainActivity.java方法內容如下：

package cn.linjk.opencvtest;

import android.content.Intent;
import android.graphics.Bitmap;
import android.graphics.BitmapFactory;
import android.net.Uri;
import android.os.Environment;
import android.provider.MediaStore;
import android.support.v7.app.AppCompatActivity;
import android.os.Bundle;
import android.view.Display;
import android.view.View;
import android.widget.Button;
import android.widget.ImageView;

import java.io.File;
import java.io.FileNotFoundException;
import java.io.FileOutputStream;
import java.io.IOException;

import cn.linjk.jniBridge.OpenCVUtils;

public class MainActivity extends AppCompatActivity {

    private Button btnOpenCamera;
    private ImageView ivImgOutput;
    private Button btnImgGray;

    private String imageFilePath;

    private static final int CAMERA_RESULT = 1112;

    @Override
    protected void onCreate(Bundle savedInstanceState) {
        super.onCreate(savedInstanceState);
        setContentView(R.layout.activity_main);

        btnOpenCamera = (Button)findViewById(R.id.btn_open_camera);
        btnOpenCamera.setOnClickListener(new View.OnClickListener() {
            @Override
            public void onClick(View pView) {
                openCamera();
            }
        });

        ivImgOutput = (ImageView)findViewById(R.id.img_output);

        btnImgGray   = (Button)findViewById(R.id.img_gray);
        btnImgGray.setOnClickListener(new View.OnClickListener() {
            @Override
            public void onClick(View pView) {
                OpenCVUtils.img2gray(imageFilePath);
                //
                BitmapFactory.Options bmpFactoryOptions = new BitmapFactory.Options();
                bmpFactoryOptions.inJustDecodeBounds = true;
                Bitmap bmp = BitmapFactory.decodeFile(imageFilePath, bmpFactoryOptions);

                bmpFactoryOptions.inSampleSize = calculateInSampleSize(bmpFactoryOptions, 1280, 800);

                bmpFactoryOptions.inJustDecodeBounds = false;

                bmp = BitmapFactory.decodeFile(imageFilePath, bmpFactoryOptions);

                ivImgOutput.setImageBitmap(bmp);
            }
        });
    }

    @Override
    protected void onActivityResult(int requestCode, int resultCode, Intent data) {
        super.onActivityResult(requestCode, resultCode, data);

        if (resultCode == RESULT_OK) {
            BitmapFactory.Options bmpFactoryOptions = new BitmapFactory.Options();
            bmpFactoryOptions.inJustDecodeBounds = true;
            Bitmap bmp = BitmapFactory.decodeFile(imageFilePath, bmpFactoryOptions);

            bmpFactoryOptions.inSampleSize = calculateInSampleSize(bmpFactoryOptions, 1280, 800);

            bmpFactoryOptions.inJustDecodeBounds = false;

            bmp = BitmapFactory.decodeFile(imageFilePath, bmpFactoryOptions);

            ivImgOutput.setImageBitmap(bmp);

            saveBitmap(bmp);
        }
    }

    private void openCamera() {
        imageFilePath = Environment.getExternalStorageDirectory().getAbsolutePath() + "/testImage.jpg";
        File imageFile = new File(imageFilePath);
        Uri imageFileUri = Uri.fromFile(imageFile);

        Intent i = new Intent(MediaStore.ACTION_IMAGE_CAPTURE);
        i.putExtra(MediaStore.EXTRA_OUTPUT, imageFileUri);
        startActivityForResult(i, CAMERA_RESULT);
    }

    private int calculateInSampleSize(BitmapFactory.Options options,
                                      int reqWidth, int reqHeight) {

        final int height = options.outHeight;
        final int width = options.outWidth;
        int inSampleSize = 1;

        if (height > reqHeight || width > reqWidth) {

            final int heightRatio = Math.round((float) height
                    / (float) reqHeight);
            final int widthRatio = Math.round((float) width / (float) reqWidth);

            inSampleSize = heightRatio < widthRatio ? widthRatio : heightRatio;
        }

        return inSampleSize;
    }

    private void saveBitmap(Bitmap bm) {
        File f = new File(imageFilePath);
        if (f.exists()) {
            f.delete();
        }
        try {
            FileOutputStream out = new FileOutputStream(f);
            bm.compress(Bitmap.CompressFormat.PNG, 90, out);
            out.flush();
            out.close();
        }
        catch (FileNotFoundException e) {
            e.printStackTrace();
        }
        catch (IOException e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }
}

 　　　　　　運行結果如下：

　　　　　　

　　　　　這里，opencv在android平台的移植和簡單功能測試已經完成了，后面更多精彩opencv算法就可以繼續實現啦~~

　　　　　　詳細代碼移步我的GitHub查閱即可：

　　　　　　https://github.com/linjk/TestOpenCV