OpenCV專題1 - AndroidStudio的JNI工程及引用OpenCV

時間  2019-11-06
標籤 opencv 專題 androidstudio jni 工程 引用 欄目 Android 简体版
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一把利刃，用很差，會傷到你遍體鱗傷。用得好，便爲你披荊斬棘，所向披靡。好與很差之間，即是歷練。
幾經波折，終於跌跌撞撞,集成了OpenCV,並實現了灰度圖片，自此一扇新的大門已經打開。
至此我手中已經基本集齊了所需的技能碎片。本文你包括:java

[1].OpenCV在AndroidStudio中的集成
[2].第一個JNI項目的解析
[3].JNI中對於Android中的Bitmap類的使用
[4].一個灰度的例子開啓OpenCV的世界
複製代碼
NDK系列文章:

一、建立項目

1.1：下載OpenCV的SDK

首先到官網下載OpenCV的Android包android

so文件所在: sdk -> native -> libs
c++的代碼 : sdk -> native -> jni -> include -> opencv2 
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1.2：建立一個Android Native c++的項目

項目結構以下c++

1.3：運行第一個項目

結果以下，在中間顯示了一行:"Hello from C++"bash

2.JNI初始項目分析

2.1：MainActivity分析

在靜態代碼塊中使用System.loadLibrary方法加載了native-lib
native方法stringFromJNI()返回一個String並設置到了TextView上app

---->[src/main/java/com/toly1994/rec/MainActivity.java]----
public class MainActivity extends AppCompatActivity {
    static {
        System.loadLibrary("native-lib");
    }

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

        TextView tv = findViewById(R.id.sample_text);
        tv.setText(stringFromJNI());
    }

    /**
     * A native method that is implemented by the 'native-lib' native library,
     * which is packaged with this application.
     */
    public native String stringFromJNI();
}
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2.2：native-lib.cpp分析

引入了jni和string頭文件，一個Java_com_toly1994_rec_MainActivity_stringFromJNI函數
函數體中定義了一個sring變量，並經過env指針建立了一個字符串並返回ide

#include <jni.h>
#include <string>

extern "C" JNIEXPORT jstring JNICALL
Java_com_toly1994_rec_MainActivity_stringFromJNI(
        JNIEnv *env,
        jobject /* this */) {
    std::string hello = "Hello from C++";
    return env->NewStringUTF(hello.c_str());
}

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2.3:CMakeLists.txt
#指定 cmake 的最小版本
cmake_minimum_required(VERSION 3.4.1)

# 使用native-lib.cpp文件生成共享庫native-lib
add_library(native-lib SHARED native-lib.cpp )

# 在ndk中查找log庫 取別名log-lib
find_library(log-lib log )

#設置 target 須要連接的庫
target_link_libraries(native-lib ${log-lib} )
複製代碼

3.集成OpenCV

3.1：庫的導入及引用

將須要的庫以及so包拷貝到項目中，以及CMakeLists.txt的配置函數

#指定 cmake 的最小版本
cmake_minimum_required(VERSION 3.4.1)

include_directories(include)#引入文件夾

#編譯頭文件
#定義全局 my_source_path 變量
file(GLOB my_source_path ${CMAKE_SOURCE_DIR}/*.cpp ${CMAKE_SOURCE_DIR}/*.c)
add_library(tolyCV SHARED ${my_source_path})

#添加動態連接庫
add_library(lib_opencv SHARED IMPORTED)
set_target_properties(lib_opencv PROPERTIES IMPORTED_LOCATION ${CMAKE_SOURCE_DIR}/../jniLibs/${ANDROID_ABI}/libopencv_java4.so)

# 在ndk中查找log庫 取別名log-lib
find_library(log-lib log)

# 在ndk中查找jnigraphics庫 取別名jnigraphics-lib
# jnigraphics包含圖形操做的庫
find_library(jnigraphics-lib jnigraphics)

#設置 target 須要連接的庫
target_link_libraries(
        tolyCV
        lib_opencv
        ${jnigraphics-lib}
        ${log-lib})
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3.2：幾乎斷送我ndk生涯的bug

dlopen failed: library "libc++_shared.so" not found
這個bug如噩夢般卡在我ndk前行的路上，以至我幾乎放棄，五天後，終得解法：工具

---->[app/build.gradle]----
android {
    defaultConfig {
        externalNativeBuild {
            cmake {
                cppFlags ""
                arguments "-DANDROID_STL=c++_shared"//使用c++_shared.so
            }
        }
    }

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3.3：建立bitmap的工具類

C++中沒法直接操做Android的Bitmap類，因此須要轉化爲像素矩陣處理,這裏先寫成頭文件。
關於#include <android/xxxxx>的飄紅，須要 build --> Refresh Linked C++ Projects佈局

---->[cpp/bitmap_utils.h]----
#ifndef REC_UTILS_H
#define REC_UTILS_H


#include <android/bitmap.h>
#include <opencv2/opencv.hpp>

using namespace cv;//Mat

extern "C" {
    /**
     * Bitmap 轉矩陣
     * @param env JNI環境
     * @param bitmap Bitmap對象
     * @param mat 圖片矩陣
     * @param needPremultiplyAlpha 是否前乘透明度
     */
void bitmap2Mat(JNIEnv *env, jobject bitmap, Mat *mat, bool needPremultiplyAlpha = false);

/**
 * 矩陣轉Bitmap
 * @param env JNI環境
 * @param mat 圖片矩陣
 * @param bitmap Bitmap對象
 * @param needPremultiplyAlpha 是否前乘透明度
 */
void mat2Bitmap(JNIEnv *env, Mat mat, jobject bitmap, bool needPremultiplyAlpha = false);

/**
 *
 * 建立Bitmap
 * @param env JNI環境
 * @param src 矩陣
 * @param config Bitmap配置
 * @return Bitmap對象
 */
jobject createBitmap(JNIEnv *env, Mat src, jobject config);
}

#endif //REC_UTILS_H
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4.OpenCV實現灰度圖片

4.1：下面是三個方法的具體實現

bitmap2Mat 經過bitmap獲取像素矩陣，放入mat中，這樣mat就能夠在C++中操做
mat2Bitmap 與上面相反，經過將mat矩陣，將矩陣的像素信息置入其中
createBitmap 經過反射獲取Android中的createBitmap方法獲取對象，在經過mat2Bitmap置入信息。post

#include "bitmap_utils.h"

void bitmap2Mat(JNIEnv *env, jobject bitmap, Mat *mat, bool needPremultiplyAlpha) {
    AndroidBitmapInfo info;
    void *pixels = 0;
    Mat &dst = *mat;
    //獲取信息和一些斷言
    CV_Assert(AndroidBitmap_getInfo(env, bitmap, &info) >= 0);//獲取Bitmap信息
    CV_Assert(info.format == ANDROID_BITMAP_FORMAT_RGBA_8888//圖片格式RGBA_8888 或RGB_565
              || 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 (needPremultiplyAlpha) {
            cvtColor(tmp, dst, COLOR_mRGBA2RGBA);
        } else {
            tmp.copyTo(dst);
        }
    } else {
        Mat tmp(info.height, info.width, CV_8UC2, pixels);
        cvtColor(tmp, dst, COLOR_BGR5652RGBA);
    }
    AndroidBitmap_unlockPixels(env, bitmap);
}

void mat2Bitmap(JNIEnv *env,  Mat mat, jobject bitmap,bool needPremultiplyAlpha) {
    AndroidBitmapInfo info;
    void *pixels = 0;
    CV_Assert(AndroidBitmap_getInfo(env, bitmap, &info) >= 0);//獲取Bitmap信息
    CV_Assert(info.format == ANDROID_BITMAP_FORMAT_RGBA_8888//圖片格式RGBA_8888 或RGB_565
              || info.format == ANDROID_BITMAP_FORMAT_RGB_565);
    CV_Assert(mat.dims==2&&info.height==(uint32_t)mat.rows && info.width==(uint32_t)mat.cols);
    CV_Assert(mat.type()==CV_8UC1||mat.type()==CV_8UC3||mat.type()==CV_8UC4);
    CV_Assert(AndroidBitmap_lockPixels(env, bitmap, &pixels) >= 0);
    CV_Assert(pixels);

    if (info.format == ANDROID_BITMAP_FORMAT_RGBA_8888) {
        Mat tmp(info.height, info.width, CV_8UC4, pixels);
        switch (mat.type()){
            case CV_8UC1:
                cvtColor(mat,tmp,COLOR_GRAY2RGBA);
                break;
            case CV_8UC3:
                cvtColor(mat,tmp,COLOR_RGB2RGBA);
                break;
            case CV_8UC4:
                cvtColor(mat,tmp,COLOR_RGBA2mRGBA);
                if (needPremultiplyAlpha) {
                    cvtColor(mat, tmp, COLOR_RGBA2mRGBA);
                } else {
                    mat.copyTo(tmp);
                }
                break;
            default:break;
        }
    } else {
        Mat tmp(info.height, info.width, CV_8UC2, pixels);
        switch (mat.type()){
            case CV_8UC1:
                cvtColor(mat,tmp,COLOR_GRAY2BGR565);
                break;
            case CV_8UC3:
                cvtColor(mat,tmp,COLOR_RGB2BGR565);
                break;
            case CV_8UC4:
                cvtColor(mat,tmp,COLOR_RGBA2BGR565);
                break;
            default:break;
        }
    }
    AndroidBitmap_unlockPixels(env, bitmap);
}

jobject createBitmap(JNIEnv *env, Mat src, jobject config){
    jclass java_bitmap_class=(jclass)env->FindClass("android/graphics/Bitmap");//類名
    jmethodID mid=env->GetStaticMethodID(java_bitmap_class,"createBitmap",//獲取方法
            "(IILandroid/graphics/Bitmap$Config;)Landroid/graphics/Bitmap;");
    jobject bitmap=env->CallStaticObjectMethod(java_bitmap_class,mid,src.cols,src.rows,config);
    mat2Bitmap(env,src,bitmap, false);
    return  bitmap;
}
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4.2：在MainActivity中的操做:

佈局很簡單，就不貼了，一個iv_photo的ImageView。
在點擊時調用一個opBitmap的native方法使得圖片灰度化。

public class MainActivity extends AppCompatActivity {
    static {
        System.loadLibrary("tolyCV");
    }
    @Override
    protected void onCreate(Bundle savedInstanceState) {
        super.onCreate(savedInstanceState);
        setContentView(R.layout.activity_main);
        ImageView iv = findViewById(R.id.iv_photo);
        iv.setOnClickListener(v -> {
            tv.setText(stringFromJNI());
            Bitmap bitmap = BitmapFactory.decodeResource(getResources(), R.mipmap.wy_300x200);
            iv.setImageBitmap(opBitmap(bitmap,Bitmap.Config.ARGB_8888));
        });
    }
    public native Bitmap opBitmap(Bitmap bitmap, Bitmap.Config argb8888);
}
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4.4：C++文件中的處理

將圖片的像素信息灰度化盛放在dstMat，再使用dstMat建立一個Bitmap對象，至此一個邏輯就通暢了

---->[cpp/native-lib.cpp]---
#include <jni.h>
#include <string>
#include <opencv2/imgproc/types_c.h>
#include "bitmap_utils.h"

extern "C"
JNIEXPORT jobject JNICALL
Java_com_toly1994_rec_MainActivity_opBitmap(JNIEnv *env, jobject instance, jobject bitmap,
                                              jobject argb8888) {
    Mat srcMat;
    Mat dstMat;
    bitmap2Mat(env, bitmap, &srcMat);
    cvtColor(srcMat, dstMat, CV_BGR2GRAY);//將圖片的像素信息灰度化盛放在dstMat
    return createBitmap(env,dstMat,argb8888);//使用dstMat建立一個Bitmap對象
}
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至此，本篇結束。簡單必有簡單的成本，複雜必有複雜的價值。

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