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OpenCV4Android开发环境搭建两种方式加上图像二值化

2024-07-23 12:20:17   219人阅读

1.环境搭建

        进行android开发所需要的环境一般为：eclipse + android sdk + ADT，而OpenCV的开发由于需要编写本地代码（C/C++），因此还需要安装以下工具：NDK，Cygwin，CDT。网上都有大量详细的安装讲解，本文只描述下其中关键步骤。

1.1 NDK的安装

        (1) NDK下载后解压到固定目录即可，无需安装。本文解压到D盘根目录下，其路径为：D:\android-ndk-r8d；

        (2) 添加环境变量，将其安装路径添加到系统path变量中，并添加系统变量NDKROOT：D:\android-ndk-r8d。

1.2 Cygwin的安装

        (1) 安装包当然可以选择全部，只是如此以来则比较耗时。你也可以只安装开发NDK用得着的包：autoconf2.1、automake1.10、binutils、gcc-core、gcc-g++、gcc4-core、gcc4-g++、gdb、pcre、pcre-devel、gawk、make；

        (2) 将安装路径添加系统变量path中；

        (3) 为了方便的在命令行下调用Android NDK，找到"C:\cygwin\home\(你的用户名)"这个目录，打开文件".bash_profile"，在文件的最下面加上下面两行内容：

                NDK=/cygdrive/f/android-ndk-r6b-windows/android-ndk-r6b

                export NDK

1.3 CDT的安装

        打开http://www.eclipse.org/cdt/downloads.php,找到对应的repository地址，注意这个地址对应的Eclipse版本要与第二步中你下载的版本一致。接着，打开Eclipse软件Help->Install New Software菜单安装即可。

 

2.OpenCV4Android

2.1 下载       

        进入官网（http://opencv.org/）下载OpenCV4Android并解压，其目录结构如下：

图1 OpenCV-2.4.3.2-android-sdk目录结构

        其中，sdk目录即是我们开发opencv所需要的类库；samples目录中存放着若干opencv应用示例（包括人脸检测等），可为我们进行android下的opencv开发提供参考；doc目录为opencv类库的使用说明及api文档等；而apk目录则存放着对应于各内核版本的OpenCV_2.4.3.2_Manager_2.4应用安装包。此应用用来管理手机设备中的opencv类库，在运行opencv应用之前，必须确保手机中已经安装了OpenCV_2.4.3.2_Manager_2.4_*.apk，否则opencv应用将会因为无法加载opencv类库而无法运行。

2.2 将SDK引入工作空间

        (1) 选择一个路径，新建文件夹做为工作空间（我在E盘根目录下新建workspace目录来做为工作空间）；

        (2) 将OpenCV-2.4.3.2-android-sdk中的sdk目录copy至工作空间，并将其更名为OpenCV-SDK（是否更改名称无所谓，这是我个人习惯而已）；

        (3) 以新建的目录为工作空间，打开eclipse；

        (4) 将OpenCV-SDK引入到工作空间中，如下图所示：

图2

图 3

图4

 

图5

 

3 开发实例

        在经过上述的环境配置之后，就可以进行opencv开发了。如http://blog.csdn.net/liudekuan/article/details/8569687所述，android中opencv的开发有两种方式：直接调用opencv中的java api；利用JNI编写C++ OpenCV代码，通过Android NDK创建动态库。本文分别利用这两种方式实现图像的灰度处理操作。

3.1 工程一：通过调用OpenCV提供的java api实现灰度处理

3.1.1 创建工程

        (1) 打开eclipse，创建android应用工程GrayProcess；

        (2) 将测试图像lena.jpg添加到资源目录res/drawable-hdpi中；

        (3) 在Package Explorer中选择项目GrayProcess，单击右键在弹出菜单中选择Properties，然后在弹出的Properties窗口中左侧选择Android，然后点击右下方的Add按钮，选择OpenCV Library 2.4.3并点击OK，操作完成后，会将OpenCV类库添加到GrayProcess的Android Dependencies中，如下图所示：

图 6

图7

图8

3.1.2 工程代码

        (1) 字符串资源文件：strings.xml

[html] view plaincopyprint?
  1. <resources>  
  2.   
  3.     <string name="app_name">GrayProcess</string>  
  4.     <string name="hello_world">Hello world!</string>  
  5.     <string name="menu_settings">Settings</string>  
  6.     <string name="title_activity_main">MainActivity</string>  
  7.     <string name="str_proc">gray process</string>  
  8.     <string name="str_desc">image description</string>  
  9.   
  10. </resources>  


        (2) 布局文件：main.xml

[html] view plaincopyprint?
  1. <LinearLayout xmlns:android="http://schemas.android.com/apk/res/android"  
  2.     xmlns:tools="http://schemas.android.com/tools"  
  3.     android:orientation="vertical"  
  4.     android:layout_width="match_parent"  
  5.     android:layout_height="match_parent" >  
  6.       
  7.     <Button   
  8.         android:id="@+id/btn_gray_process"  
  9.         android:layout_width="fill_parent"  
  10.         android:layout_height="wrap_content"  
  11.         android:text="@string/str_proc"/>  
  12.       
  13.     <ImageView  
  14.         android:id="@+id/image_view"  
  15.         android:layout_width="wrap_content"  
  16.         android:layout_height="wrap_content"  
  17.         android:contentDescription="@string/str_proc"/>  
  18.   
  19. </LinearLayout>  


        (3) MainActivity.java

[java] view plaincopyprint?
  1. package com.iron.grayprocess;  
  2.   
  3. import org.opencv.android.BaseLoaderCallback;  
  4. import org.opencv.android.LoaderCallbackInterface;  
  5. import org.opencv.android.OpenCVLoader;  
  6. import org.opencv.android.Utils;  
  7. import org.opencv.core.Mat;  
  8. import org.opencv.imgproc.Imgproc;  
  9.   
  10. import android.os.Bundle;  
  11. import android.app.Activity;  
  12. import android.graphics.Bitmap;  
  13. import android.graphics.BitmapFactory;  
  14. import android.graphics.Bitmap.Config;  
  15. import android.view.View;  
  16. import android.view.View.OnClickListener;  
  17. import android.widget.Button;  
  18. import android.widget.ImageView;  
  19.   
  20. public class MainActivity extends Activity implements OnClickListener{  
  21.   
  22.     private Button btnProc;  
  23.     private ImageView imageView;  
  24.     private Bitmap bmp;  
  25.       
  26.     //OpenCV类库加载并初始化成功后的回调函数，在此我们不进行任何操作  
  27.     private BaseLoaderCallback  mLoaderCallback = new BaseLoaderCallback(this) {  
  28.         @Override  
  29.         public void onManagerConnected(int status) {  
  30.             switch (status) {  
  31.                 case LoaderCallbackInterface.SUCCESS:{  
  32.                 } break;  
  33.                 default:{  
  34.                     super.onManagerConnected(status);  
  35.                 } break;  
  36.             }  
  37.         }  
  38.     };  
  39.       
  40.     @Override  
  41.     public void onCreate(Bundle savedInstanceState) {  
  42.         super.onCreate(savedInstanceState);  
  43.         setContentView(R.layout.main);  
  44.         btnProc = (Button) findViewById(R.id.btn_gray_process);  
  45.         imageView = (ImageView) findViewById(R.id.image_view);  
  46.         //将lena图像加载程序中并进行显示  
  47.         bmp = BitmapFactory.decodeResource(getResources(), R.drawable.lena);  
  48.         imageView.setImageBitmap(bmp);  
  49.         btnProc.setOnClickListener(this);  
  50.     }  
  51.   
  52.     @Override  
  53.     public void onClick(View v) {  
  54.         Mat rgbMat = new Mat();  
  55.         Mat grayMat = new Mat();  
  56.         //获取lena彩色图像所对应的像素数据  
  57.         Utils.bitmapToMat(bmp, rgbMat);  
  58.         //将彩色图像数据转换为灰度图像数据并存储到grayMat中  
  59.         Imgproc.cvtColor(rgbMat, grayMat, Imgproc.COLOR_RGB2GRAY);  
  60.         //创建一个灰度图像  
  61.         Bitmap grayBmp = Bitmap.createBitmap(bmp.getWidth(), bmp.getHeight(), Config.RGB_565);  
  62.         //将矩阵grayMat转换为灰度图像  
  63.         Utils.matToBitmap(grayMat, grayBmp);  
  64.         imageView.setImageBitmap(grayBmp);  
  65.     }  
  66.       
  67.     @Override  
  68.     public void onResume(){  
  69.         super.onResume();  
  70.         //通过OpenCV引擎服务加载并初始化OpenCV类库，所谓OpenCV引擎服务即是  
  71.         //OpenCV_2.4.3.2_Manager_2.4_*.apk程序包，存在于OpenCV安装包的apk目录中  
  72.         OpenCVLoader.initAsync(OpenCVLoader.OPENCV_VERSION_2_4_3, this, mLoaderCallback);  
  73.     }  
  74. }  

 

3.1.3 运行结果


图9

 

3.2 工程二：利用JNI编写C++ OpenCV代码实现灰度处理

3.2.1 创建工程       

        步骤如工程一，创建新工程GrayProcess2，将lena.jpg添加到资源文件，并按3.1.1所示将opencv类库添加到工程中。

3.2.2 编写上层代码(java)

        (1) res/values/strings.xml

[html] view plaincopyprint?
  1. <resources>  
  2.     <string name="app_name">GrayProcess2</string>  
  3.     <string name="hello_world">Hello world!</string>  
  4.     <string name="menu_settings">Settings</string>  
  5.     <string name="title_activity_main">GrayProcess2</string>  
  6.     <string name="str_proc">gray process</string>  
  7.     <string name="str_desc">image description</string>  
  8. </resources>  

       

        (2) res/layout/main.xml

[html] view plaincopyprint?
  1. <LinearLayout xmlns:android="http://schemas.android.com/apk/res/android"  
  2.     xmlns:tools="http://schemas.android.com/tools"  
  3.     android:orientation="vertical"  
  4.     android:layout_width="match_parent"  
  5.     android:layout_height="match_parent" >  
  6.       
  7.     <Button   
  8.         android:id="@+id/btn_gray_process"  
  9.         android:layout_width="fill_parent"  
  10.         android:layout_height="wrap_content"  
  11.         android:text="@string/str_proc"/>  
  12.       
  13.     <ImageView  
  14.         android:id="@+id/image_view"  
  15.         android:layout_width="wrap_content"  
  16.         android:layout_height="wrap_content"  
  17.         android:contentDescription="@string/str_proc"/>  
  18.   
  19. </LinearLayout>  

        

        (3)MainActivity.java

[html] view plaincopyprint?
  1. package com.iron.grayprocess2;  
  2.   
  3. import org.opencv.android.BaseLoaderCallback;  
  4. import org.opencv.android.LoaderCallbackInterface;  
  5. import org.opencv.android.OpenCVLoader;  
  6. import android.os.Bundle;  
  7. import android.app.Activity;  
  8. import android.graphics.Bitmap;  
  9. import android.graphics.BitmapFactory;  
  10. import android.graphics.Bitmap.Config;  
  11. import android.view.View;  
  12. import android.view.View.OnClickListener;  
  13. import android.widget.Button;  
  14. import android.widget.ImageView;  
  15.   
  16. public class MainActivity extends Activity implements OnClickListener{  
  17.   
  18.     private Button btnProc;  
  19.     private ImageView imageView;  
  20.     private Bitmap bmp;  
  21.       
  22.     //OpenCV类库加载并初始化成功后的回调函数，在此我们不进行任何操作  
  23.      private BaseLoaderCallback  mLoaderCallback = new BaseLoaderCallback(this) {  
  24.         @Override  
  25.         public void onManagerConnected(int status) {  
  26.             switch (status) {  
  27.                 case LoaderCallbackInterface.SUCCESS:{  
  28.                     System.loadLibrary("image_proc");  
  29.                 } break;  
  30.                 default:{  
  31.                     super.onManagerConnected(status);  
  32.                 } break;  
  33.             }  
  34.         }  
  35.     };  
  36.       
  37.     @Override  
  38.     public void onCreate(Bundle savedInstanceState) {  
  39.         super.onCreate(savedInstanceState);  
  40.         setContentView(R.layout.main);  
  41.         btnProc = (Button) findViewById(R.id.btn_gray_process);  
  42.         imageView = (ImageView) findViewById(R.id.image_view);  
  43.         //将lena图像加载程序中并进行显示  
  44.          bmp = BitmapFactory.decodeResource(getResources(), R.drawable.lena);  
  45.         imageView.setImageBitmap(bmp);  
  46.         btnProc.setOnClickListener(this);  
  47.     }  
  48.   
  49.     @Override  
  50.     public void onClick(View v) {  
  51.            
  52.         int w = bmp.getWidth();  
  53.         int h = bmp.getHeight();  
  54.         int[] pixels = new int[w*h];       
  55.         bmp.getPixels(pixels, 0, w, 0, 0, w, h);  
  56.         int[] resultInt = ImageProc.grayProc(pixels, w, h);  
  57.         Bitmap resultImg = Bitmap.createBitmap(w, h, Config.ARGB_8888);  
  58.         resultImg.setPixels(resultInt, 0, w, 0, 0, w, h);  
  59.         imageView.setImageBitmap(resultImg);      
  60.     }  
  61.       
  62.     @Override  
  63.     public void onResume(){  
  64.         super.onResume();  
  65.         //通过OpenCV引擎服务加载并初始化OpenCV类库，所谓OpenCV引擎服务即是  
  66.         //OpenCV_2.4.3.2_Manager_2.4_*.apk程序包，存在于OpenCV安装包的apk目录中  
  67.         OpenCVLoader.initAsync(OpenCVLoader.OPENCV_VERSION_2_4_3, this, mLoaderCallback);  
  68.     }  
  69. }  

        代码第28行：System.loadLibrary("image_proc")用来当OpenCV类库初始化完成后加载类库image_proc。此类库由我们来生成，用于完成图像灰度处理的操作，此部分将在3.2.3中说明。

         (4) ImageProc.java

[java] view plaincopyprint?
  1. package com.iron.grayprocess2;  
  2.   
  3. public class ImageProc {  
  4.     public static native int[] grayProc(int[] pixels, int w, int h);  
  5. }  


        ImageProc.java中只定义了方法grayProc，关键字native表明，此方法的实现由本地代码(C/C++)来完成。

3.2.3 编写JNI及C相关代码

        在项目中新建目录jni，在jni目录中分别添加文件Android.mk，Application.mk，ImageProc.h，ImageProc.cpp，这四个文件的内容分别如下所示。

        (1) Android.mk

[plain] view plaincopyprint?
  1. LOCAL_PATH := $(call my-dir)  
  2. include $(CLEAR_VARS)  
  3. include ../OpenCV-SDK/native/jni/OpenCV.mk  
  4. LOCAL_SRC_FILES  := ImageProc.cpp  
  5. LOCAL_MODULE     := image_proc  
  6. include $(BUILD_SHARED_LIBRARY)  


代码说明：

第一行：指明当前编译路径；

第二行：清空变量；

第三行：将OpenCV类库中的编译文件包含进来，如此一来在我们的工程中即可使用OpenCV类库；

第四行：指定需要编译的C++源文件；

第五行：指定编译生成的类库名称；

第六行：调用命令将源文件编译为静态库。

注：第三行指定的路径很关键，当opencv类库与工程路径相关位置发生改变时，此路径也要随之改变。

        (2) Application.mk(配置文件)

[plain] view plaincopyprint?
  1. APP_STL := gnustl_static  
  2. APP_CPPFLAGS := -frtti -fexceptions  
  3. APP_ABI := armeabi-v7a  
  4. APP_PLATFORM := android-8  

        (3) ImageProc.h

[cpp] view plaincopyprint?
  1. #include <jni.h>  
  2. extern "C" {  
  3.   
  4. JNIEXPORT jintArray JNICALL Java_com_iron_grayprocess2_ImageProc_grayProc  
  5.   (JNIEnv *, jclass, jintArray, jint, jint);  
  6.   
  7. }  


        (4) ImageProc.cpp

[cpp] view plaincopyprint?
  1. #include <ImageProc.h>  
  2. #include <opencv2/core/core.hpp>  
  3. #include <string>  
  4. #include <vector>  
  5.   
  6. using namespace cv;  
  7. using namespace std;  
  8.   
  9. JNIEXPORT jintArray JNICALL Java_com_iron_grayprocess2_ImageProc_grayProc(JNIEnv* env, jclass obj, jintArray buf, jint w, jint h){  
  10.     jint *cbuf;  
  11.     cbuf = env->GetIntArrayElements(buf, false);  
  12.     if(cbuf == NULL){  
  13.         return 0;  
  14.     }  
  15.   
  16.     Mat imgData(h, w, CV_8UC4, (unsigned char*)cbuf);  
  17.   
  18.     uchar* ptr = imgData.ptr(0);  
  19.     for(int i = 0; i < w*h; i ++){  
  20.         //计算公式：Y(亮度) = 0.299*R + 0.587*G + 0.114*B  
  21.         //对于一个int四字节，其彩色值存储方式为：BGRA  
  22.         int grayScale = (int)(ptr[4*i+2]*0.299 + ptr[4*i+1]*0.587 + ptr[4*i+0]*0.114);  
  23.         ptr[4*i+1] = grayScale;  
  24.         ptr[4*i+2] = grayScale;  
  25.         ptr[4*i+0] = grayScale;  
  26.     }  
  27.   
  28.     int size=w * h;  
  29.     jintArray result = env->NewIntArray(size);  
  30.     env->SetIntArrayRegion(result, 0, size, cbuf);  
  31.     env->ReleaseIntArrayElements(buf, cbuf, 0);  
  32.     return result;  
  33. }  


说明：

  •         ImageProc.h头文件可以通过jdk提供的工具javah来生成，具体使用说明请参考相关文档，本文为演示自己编写了此文件；
  •         JNI中的定义的函数遵循一定的命名规则：Java_包名_类名_方法名，具体参考JNI编程相关知识；
  •         ImageProc.cpp中利用彩色值转换为灰度值的计算公式，将lena.jpg图像的每个像素转换为灰度值，并返回给应用层。需要注意的是对于ARGB_8888类型的图像而言，其每一个像素值在int型数据中的存储序列为BGRA。

3.2.4 运行

        由于程序中涉及到了JNI编程，因此需要用cygwin对其中的C/C++代码进行编译。打开cygwin，进入到工程的根目录中执行命令：$NDK/ndk-build完成相关编译；之后在eclipse中刷新工程GrayProcess2，运行即可。编译及运行结果分别如下所示。

图10 使用cygwin对C代码进行编译

 

图11 程序运行结果图对比

OpenCV4Android开发环境搭建两种方式加上图像二值化


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