Android平台下OpenCV移植与使用---基于C/C++

　　在《Android Studio增加NDK代码编译支持--Mac环境》和《Mac平台下Opencv开发环境搭建》两篇文章中，介绍了如何使用NDK环境和Opencv环境搭建与测试使用，现在，在PC端对图像处理算法测试没问题后，该在移动端进行功能移植了，ios平台的很简单，直接把类库拷进工程就行了，android的稍微麻烦点，这里就以android平台为例说明移植步骤。

　　为了更好的模块移植，这里使用Android源码的make文件写法:*.mk，Android源码是一个很大的工程，它的编译采用一个大的mk文件，通过脚本文件的配置来自定义编译的，在build/core/下面的Android.mk文件就是总的编译文件入口：

　　

　　　这里写的opencv安卓模块也使用mk文件写法来编译so库。这里新建了一个测试工程，可以在GitHub上download或fork来查看源码: https://github.com/linjk/TestOpenCV

 　　　下面开始移植步骤：

　　　1. 新建测试工程OpenCVTest：

　　　　

　　　　2. 拷贝下载的opencv的android平台的开发包，这里下载3.1.0版本的：

　　　　　

　　　　　　这里把sdk目录下的native目录拷贝到工程根目录，这个目录下是c/c++语法的，java目录是已封装好的一些java接口，按需选择吧，为了更好的算法移植而不用每次改写，这里选择native库，复制后工程结构如下：

　　　　　　

　　　　3. 新建jni目录，用于编写本地c++代码:

　　　　　　在src目录单击右键，按下图操作：

　　　　　　

　　　　　　结果如下：

　　　　　　

　　　　4. 编写java类的本地接口声明，用于给java层调用：

　　　　　　这里声明一个很简单的opencv本地方法，用于把一副图像编程灰度图像，当然，这个效果用安卓的图像矩阵来处理就行了，但是，复杂一点的功能，如边缘检测、身份证识别就要借助opencv来弄了，这里仅做功能测试：

　　　　　　

　　　　5. 生成本地方法桥接头文件：

　　　　　　命令行进入src/main/java路径，然后执行命令: javah -jni cn.linjk.jniBridge.OpenCVUtils, -jni参数后面参数格式是:包名+类名，结果如下：

　　　　　　　　

　　　　　　　　我们把这个文件移动到jni目录下，并新建一个同名的cpp类cn_linjk_jniBridge_OpenCVUtils.cpp:

　　　　6. 由于之前使用了android studio生成的jni目录，因此，编译上可能会和使用mk文件编译生成so库不一样，这里取消它的路径属性：

　　　　在app/build.gradle文件的android块下增加这个配置：

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

 　　　　可以发现，jni目录由蓝色变成了黄色：

　　　　

　　　　7. 编写编译规则文件，指定ndk路径：

　　　　　　7.1 指定ndk路径：

　　　　　　

　　　　　　7.2 在jni目录下新建两个mk编译文件，内容分别如下：

　　　　　　

　　　　　　Android.mk文件内容如下：

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声明的是模块名称，必须与在OpenCVUtils声明的加载库名一样。

　　　　Application.mk文件内容如下：

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

 　　　　APP_ABI声明了声明针对那些CPU架构的so库。

　　　　7.3 在app/build.gradle声明一个task，用于编译生成so库。

　　　　　　7.3.1 编辑jni的cpp文件，内容如下，为测试能否调用库，这里先在函数打印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库的task:

　　　　　　

　　　　7.3.3 执行任务，生成so库：

　　　　　　执行命令"gradle cv_ndkBuild"，结果如下：

　　　　　　

　　　　　　把对应得so库复制到app/libs目录下对应cpu架构目录下：

　　　　　　

　　　　8. 在MainActivity调用看能否输出opencv库版本：

　　　　　　MainActivity.java内容：

public class MainActivity extends AppCompatActivity {

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

        OpenCVUtils.img2gray("");
    }
}

 　　　　运行后，发现出现如下错误：

　　　　

　　　　这是我们指定生成动态链接库，因此，还需要libopencv_java3.so这个库,复制到我们的libs下，再次运行，结果如下：

　　　　

　　　　输出正确，可以继续下一步了。

　　　　附：

　　　　也可以使用命令“arm-none-eabi-readelf -d libtestopencv.so”查看其需要的链接库，命令执行结果如下：

　　　　

　　　　.so文件是ELF(Excutable and Linking Formar)格式的缩写，最初由UNIX系统实验室发布，它是应用程序二进制接口的一部分，ELF文件以节(section)的方式组织在一起，“节”描述了文件的各项信息，例如代码、数据、符号表、重定位表、全局偏移表等。

　　9. 编写图像处理类：

　　9.1 这里使用照相机获取输入图像，代码看github的源码就行，这里主要看看c++最终代码：

　　　　cn_linjk_jniBridge_OpenCVUtils.cpp

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// 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("图像路径: %s", str);

        Mat img = imread(str);
        if (!img.data) {
            LOGE("-----CV: 读取相片数据出错");
        }
        else {
            LOGD("-----CV: 读取相片数据成功");
            ImageUtils().imageToGray(img, str);
        }
    }

}

 　　　　　　MainActivity.java方法内容如下：

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();
        }
    }
}

 　　　　　　运行结果如下：

　　　　　　

　　　　　这里，opencv在android平台的移植和简单功能测试已经完成了，后面更多精彩opencv算法就可以继续实现啦~~

　　　　　　详细代码移步我的GitHub查阅即可：

　　　　　　https://github.com/linjk/TestOpenCV