一、Camera2簡介
Camera2是Google在Android 5.0后推出的一個全新的相機API，Camera2和Camera沒有繼承關系，是完全重新設計的，且Camera2支持的功能也更加豐富，但是提供了更豐富的功能的同時也增加了使用的難度。Google的官方Demo：https://github.com/googlesamples/android-Camera2Basic
二、Camera2 VS Camera
以下分別是使用Camera2和Camera打開相機進行預覽並獲取預覽數據的流程圖。
可以看到，和Camera相比，Camera2的調用明顯復雜得多，但同時也提供了更強大的功能：
- 支持在非UI線程獲取預覽數據
- 可以獲取更多的預覽幀
- 對相機的控制更加完備
- 支持更多格式的預覽數據
- 支持高速連拍
但是具體能否使用還要看設備的廠商有無實現。
三、如何使用Camera2
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獲取預覽數據
一般情況下，大多設備其實只支持ImageFormat.YUV_420_888和ImageFormat.JPEG格式的預覽數據，而ImageFormat.JPEG是壓縮格式，一般適用於拍照的場景，而不適合直接用於算法檢測，因此我們一般取ImageFormat.YUV_420_888作為我們獲取預覽數據的格式，對於YUV不太了解的同學可以戳這里。
mImageReader = ImageReader.newInstance(mPreviewSize.getWidth(), mPreviewSize.getHeight(),
ImageFormat.YUV_420_888, 2);
mImageReader.setOnImageAvailableListener(
new OnImageAvailableListenerImpl(), mBackgroundHandler);
其中OnImageAvailableListenerImpl的實現如下
private class OnImageAvailableListenerImpl implements ImageReader.OnImageAvailableListener {
private byte[] y;
private byte[] u;
private byte[] v;
private ReentrantLock lock = new ReentrantLock();
@Override
public void onImageAvailable(ImageReader reader) {
Image image = reader.acquireNextImage();
// Y:U:V == 4:2:2
if (camera2Listener != null && image.getFormat() == ImageFormat.YUV_420_888) {
Image.Plane[] planes = image.getPlanes();
// 加鎖確保y、u、v來源於同一個Image
lock.lock();
// 重復使用同一批byte數組，減少gc頻率
if (y == null) {
y = new byte[planes[0].getBuffer().limit() - planes[0].getBuffer().position()];
u = new byte[planes[1].getBuffer().limit() - planes[1].getBuffer().position()];
v = new byte[planes[2].getBuffer().limit() - planes[2].getBuffer().position()];
}
if (image.getPlanes()[0].getBuffer().remaining() == y.length) {
planes[0].getBuffer().get(y);
planes[1].getBuffer().get(u);
planes[2].getBuffer().get(v);
camera2Listener.onPreview(y, u, v, mPreviewSize, planes[0].getRowStride());
}
lock.unlock();
}
image.close();
}
}
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注意事項
1. 圖像格式問題
經過在多台設備上測試，明明設置的預覽數據格式是ImageFormat.YUV_420_888（4個Y對應一組UV，即平均1個像素占1.5個byte，12位），但是拿到的數據卻都是YUV_422格式（2個Y對應一組UV，即平均1個像素占2個byte，16位），且U和V的長度都少了一些（在Oneplus 5和Samsung Tab s3上長度都少了1），也就是:
(u.length == v.length) && (y.length / 2 > u.length) && (y.length / 2 ≈ u.length)；
而YUV_420_888數據的Y、U、V關系應該是:
y.length / 4 == u.length == v.length；
且系統API中android.graphics.ImageFormat類的getBitsPerPixel方法可說明上述Y、U、V數據比例不對的問題，內容如下：
public static int getBitsPerPixel(int format) {
switch (format) {
...
case YUV_420_888:
return 12;
case YUV_422_888:
return 16;
...
}
return -1;
}
以及android.media.ImageUtils類的imageCopy(Image src, Image dst)函數中有這么一段注釋說明的確可能會有部分像素丟失：
public static void imageCopy(Image src, Image dst) {
...
for (int row = 0; row < effectivePlaneSize.getHeight(); row++) {
if (row == effectivePlaneSize.getHeight() - 1) {
// Special case for NV21 backed YUV420_888: need handle the last row
// carefully to avoid memory corruption. Check if we have enough bytes to
// copy.
int remainingBytes = srcBuffer.remaining() - srcOffset;
if (srcByteCount > remainingBytes) {
srcByteCount = remainingBytes;
}
}
directByteBufferCopy(srcBuffer, srcOffset, dstBuffer, dstOffset, srcByteCount);
srcOffset += srcRowStride;
dstOffset += dstRowStride;
}
...
}
2. 圖像寬度不一定為stride（步長）
在有些設備上，回傳的圖像的rowStride不一定為previewSize.getWidth()，比如在OPPO K3手機上，選擇的分辨率為1520x760，但是回傳的圖像數據的rowStride卻是1536，且總數據少了16個像素（Y少了16，U和V分別少了8）。
3. 當心數組越界
上述說到，Camera2設置的預覽數據格式是ImageFormat.YUV_420_888時，回傳的Y,U,V的關系一般是
(u.length == v.length) && (y.length / 2 > u.length) && (y.length / 2 ≈ u.length)；
U和V是有部分缺失的，因此我們在進行數組操作時需要注意越界問題，示例如下：
/**
* 將Y:U:V == 4:2:2的數據轉換為nv21
*
* @param y Y 數據
* @param u U 數據
* @param v V 數據
* @param nv21 生成的nv21，需要預先分配內存
* @param stride 步長
* @param height 圖像高度
*/
public static void yuv422ToYuv420sp(byte[] y, byte[] u, byte[] v, byte[] nv21, int stride, int height) {
System.arraycopy(y, 0, nv21, 0, y.length);
// 注意，若length值為 y.length * 3 / 2 會有數組越界的風險，需使用真實數據長度計算
int length = y.length + u.length / 2 + v.length / 2;
int uIndex = 0, vIndex = 0;
for (int i = stride * height; i < length; i += 2) {
nv21[i] = v[vIndex];
nv21[i + 1] = u[uIndex];
vIndex += 2;
uIndex += 2;
}
}
4. 避免頻繁創建對象
若選擇的圖像格式是ImageFormat.YUV_420_888，那么相機回傳的Image數據包將含3個plane，分別代表Y,U,V，但是一般情況下我們可能需要的是其組合的結果，如NV21、I420等。由於Java的gc會影響性能，在從plane中獲取Y、U、V數據和Y、U、V轉換為其他數據的過程中，我們需要注意對象的創建頻率，我們可以創建一次對象重復使用。不僅是Y,U,V這三個對象，組合的對象，如NV21，也可以用同樣的方式處理，但若有將 NV21傳出當前線程，用於異步處理的操作，則需要做深拷貝，避免異步處理時引用數據被修改。
四、示例代碼
- 示例代碼
https://github.com/wangshengyang1996/Camera2Demo - demo功能
- 演示Camera2的使用
- 獲取預覽幀數據並隔一段時間將原始畫面和處理過的畫面顯示到UI上
- 將預覽的YUV數據轉換為NV21，再轉換為Bitmap並顯示到控件上，同時也將該Bitmap轉換為相機預覽效果的Bitmap顯示到控件上，便於了解原始數據和預覽畫面的關系
- 運行效果
效果圖
最后，推薦給大家一個比較好用的開源安卓人臉識別sdk：
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