Android 修圖（換證件照背景，污點修復）

時間 2019-11-06

原文原文鏈接

背景

前段時間的一個週末，一個女生讓我幫她換一下他的證件照背景，我又沒帶電腦。我又很差意思拒接，怎麼辦呢？應用商店下載一個證件照換背景的APP，瞬間換完，我正準備保存時，跳出來一個支付框，若是你要保存，支付2元錢，出於面子，我只好掏了2塊錢，保存了。因而我就想，這種技術活，還給別人付錢，本身來擼吧.我是一個專職Android開發，那麼就用Android來擼吧.html

先來了解一下Android裏原生API對圖片操做，通常有兩種方式，java

一種是利用好Canvas繪製圖片，
一種是利用Bitmap的原生API，獲取像素進行操做

這兩種操做我都寫了對應的文章，能夠快速查看python

今天的主題是在Android裏使用OpenCv來操做圖片，並實現兩個不一樣的效果，換證件照背景和污點修復.c++

代碼已經託管在Github上，和上兩篇文章代碼地址同樣，分支with-photo-changecolorgit

Github ，若是你喜歡，歡迎star 謝謝github

Android OpenCv 快速入門

環境搭建

原生的API對圖片的操做有限，而且一些顏色空間轉化麻煩，效率低，那咱們使用一個專業的圖片操做庫來操做圖片，會變得容易些.算法

OpenCv有不少語言版本，固然底層是c/c++，他支持Android/IOS，Windows，Mac等,咱們直接選擇Android版本. 那麼來搭建一下環境，有兩步網絡

下載OpenCv SDK 地址，將SDK 打包成aar，集成到項目中，快速獲取aar,能夠直接到我打好的包裏獲取 Github中獲取. 打aar包很簡單，用Android Studio打開下載好的SDK，而後到其目錄下，執行./gradlew assembleRelease 或者用側邊的輔助工具
集成到你要使用OpenCv的項目，以下

圖像灰度測試

集成完成後，進行OpenCV SDK接入成功測試app

private void initLoaderOpenCV() {
        boolean success = OpenCVLoader.initDebug();
        if (!success) {
            Log.d(TAG, "初始化失敗");
        }
}

 public void gray(View view) {
        Mat src = new Mat();
        Mat dst = new Mat();
        Utils.bitmapToMat(bitmap, src);
        Imgproc.cvtColor(src, dst, Imgproc.COLOR_BGRA2GRAY);
        Bitmap resultBitmap = getResultBitmap();
        Utils.matToBitmap(dst, resultBitmap);
        src.release();
        dst.release();

        showCompare(resultBitmap);
}
複製代碼

若是接入沒問題，就能夠愉快的使用OpenCV了，是否是很簡單. ide

換證件照背景（從藍色到紅色）

換證件照算法，直接使用了一個c++ 版本算法的，翻譯爲Android的. c++文章地址

主要步驟:

把RGB圖像轉換到HSV空間
取背景的一小塊20*20，計算藍色背景的平均色調和飽和度
設置閾值，取出藍色背景替換爲紅色背景
把HSV圖像轉換會RGB空間
濾波器去除邊緣效應

Android 代碼以下:

private void startDetail() {
        Mat image = new Mat();
        Utils.bitmapToMat(bitmap, image);

        Mat hsvImg = new Mat();
        Imgproc.cvtColor(image, hsvImg, Imgproc.COLOR_BGR2HSV);
        List<Mat> list = new ArrayList<>();
        Core.split(hsvImg, list);

        Mat roiH = list.get(0).submat(new Rect(0, 0, 20, 20));
        Mat roiS = list.get(1).submat(new Rect(0, 0, 20, 20));

        Log.i(TAG,"start sum bg");
        int SumH = 0;
        int SumS = 0;
        byte[] h = new byte[1];
        byte[] s = new byte[1];
        //取一塊藍色背景，計算出它的平均色調和平均飽和度
        for (int i = 0; i < 20; i++) {
            for (int j = 0; j < 20; j++) {
                roiH.get(j, i, h);
                roiS.get(j, i, s);

                SumH = h[0] + SumH;
                SumS = s[0] + SumS;
            }
        }
        int avgH, avgS;//藍底的平均色調和平均飽和度
        avgH = SumH / 400;
        avgS = SumS / 400;
        
        Log.i(TAG,"depth="+list.get(0).depth());
        Log.i(TAG,"start sum detail all photo");
        //遍歷整個圖像
        int nl = hsvImg.height();
        int nc = hsvImg.width();
// byte[] changeColor = new byte[]{127};

        byte[] hArray = new byte[nl * nc];
        byte[] sArray = new byte[nl * nc];
        byte[] vArray = new byte[nl * nc];

        list.get(0).get(0,0,hArray);
        list.get(1).get(0,0,sArray);
// list.get(2).get(0,0,vArray);

        int row,index;
        for (int j = 0; j < nl; j++) {
            row = j * nc;
            for (int i = 0; i < nc; i++) {
                index = row + i;

                if(hArray[index] <= (avgH + 20) && hArray[index] >= (avgH - 20)
                        && sArray[index] <= (avgS + 150)
                        && sArray[index] >= (avgS -150)
                ){
                    hArray[index] = 127;
// sArray[index] = 0;
// vArray[index] = (byte) 255;
                }
            }
        }

        list.get(0).put(0,0,hArray);
        list.get(1).put(0,0,sArray);
// list.get(2).put(0,0,vArray);


        Log.i(TAG,"merge photo");
        Core.merge(list,hsvImg);

        Imgproc.cvtColor(hsvImg,image, Imgproc.COLOR_HSV2BGR);

        Bitmap resultBitmap = getResultBitmap();
        Utils.matToBitmap(image,resultBitmap);
        Message obtain = Message.obtain();
        obtain.obj = resultBitmap;
        handler.sendMessage(obtain);
    }
複製代碼

Mat 爲OpenCV中圖像的保存，很相似Android裏的Bitmap，他和Bitmap轉化須要藉助OpenCv的Utils進行，OpenCV的核心API能夠查看官網，此處主要使用了Imgproc

效果

污點修復

修復原理

先來講一下污點修復的算法,一篇論文提到的《An ImageInpainting Technique Based On the Fast Marching Method》

能夠簡單理解爲p點爲待修復區域，ε爲修復半徑，把ε的值區域的值計算出來，用於修復P點，直到修復整個Ω區域.

詳細能夠查看論文：論文地址

實際修復

OpenCV 裏面已經實現了此算法，具體方法以下:

//OpenCV Photo.java
 /** * Restores the selected region in an image using the region neighborhood. * * @param src Input 8-bit, 16-bit unsigned or 32-bit float 1-channel or 8-bit 3-channel image. * @param inpaintMask Inpainting mask, 8-bit 1-channel image. Non-zero pixels indicate the area that * needs to be inpainted. * @param dst Output image with the same size and type as src . * @param inpaintRadius Radius of a circular neighborhood of each point inpainted that is considered * by the algorithm. * @param flags Inpainting method that could be cv::INPAINT_NS or cv::INPAINT_TELEA * * The function reconstructs the selected image area from the pixel near the area boundary. The * function may be used to remove dust and scratches from a scanned photo, or to remove undesirable * objects from still images or video. See &lt;http://en.wikipedia.org/wiki/Inpainting&gt; for more details. * * <b>Note:</b> * <ul> * <li> * An example using the inpainting technique can be found at * opencv_source_code/samples/cpp/inpaint.cpp * </li> * <li> * (Python) An example using the inpainting technique can be found at * opencv_source_code/samples/python/inpaint.py * </li> * </ul> */
    public static void inpaint(Mat src, Mat inpaintMask, Mat dst, double inpaintRadius, int flags) {
        inpaint_0(src.nativeObj, inpaintMask.nativeObj, dst.nativeObj, inpaintRadius, flags);
    }
複製代碼

其中上面提到的原理算法爲，INPAINT_TELEA.

來一張實際的圖操做修復一下，以下:

private void startInpaint() {
        bitmap = BitmapUtils.getBitmapByAssetsNameRGB(this,"test.png");
        Mat desc = new Mat(bitmap.getHeight(),bitmap.getWidth(),CvType.CV_8UC3);
        //轉化爲mat對象
        Utils.bitmapToMat(bitmap, desc,true);
        //轉化爲3通道圖像
        Mat src = new Mat();
        Imgproc.cvtColor(desc,src,Imgproc.COLOR_RGBA2RGB);
        //灰度圖像
        Mat srcGray = new Mat();
        Imgproc.cvtColor(src, srcGray, Imgproc.COLOR_RGB2GRAY);
        //中值濾波去燥
        Imgproc.medianBlur(srcGray,srcGray,3);
        //獲取污點的二值化圖像
        Mat srcThresh = new Mat();
        Imgproc.threshold(srcGray,srcThresh,242,255,Imgproc.THRESH_BINARY);

        Log.i("test","srcThresh channels:"+srcThresh.channels() + ",type:"+ CvType.typeToString(CvType.depth(srcThresh.type())));
        Log.i("test","src channels:"+src.channels() + ",type:"+ CvType.typeToString(CvType.depth(src.type())));
// Bitmap resultBitmap = getResultBitmap();
// Utils.matToBitmap(srcThresh, resultBitmap);
        
        //修復圖像
        Mat inpaintResult = new Mat();
        Photo.inpaint(src,srcThresh,inpaintResult,3,Photo.INPAINT_TELEA);
        //把結果轉化爲bitmap 用於顯示
        Bitmap resultBitmap = getResultBitmap();
        Utils.matToBitmap(inpaintResult, resultBitmap);
        Message obtain = Message.obtain();
        obtain.obj = resultBitmap;
        handler.sendMessage(obtain);
    }
複製代碼

效果

圖片來源：www.cnblogs.com/hellowooorl…

總結

本篇文章，主要介紹了OpenCV怎麼快速使用，並結合了兩個實際的例子，來進一步說明藉助OpenCV裏的API，能夠實現不少不錯的效果.

文中圖片來源網絡，若又侵權，請聯繫做者，馬上刪除!

本篇文章的兩個例子代碼地址：github ，若是你喜歡迎star，後續關於圖片的操做，都會在此庫裏更新.