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

一把利刃,用不好,会伤到你遍体鳞伤。用得好,便为你披荆斩棘,所向披靡。好与不好之间,便是历练。
几经波折,终于跌跌撞撞,集成了OpenCV,并实现了灰度图片,自此一扇新的大门已经打开。
至此我手中已经基本集齐了所需的技能碎片。本文你包括:

[1].OpenCV在AndroidStudio中的集成
[2].第一个JNI项目的解析
[3].JNI中对于Android中的Bitmap类的使用
[4].一个灰度的例子开启OpenCV的世界
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NDK系列文章:

1、创建项目

1.1:下载OpenCV的SDK

首先到官网下载OpenCV的Android包

so文件所在: sdk -> native -> libs
c++的代码 : sdk -> native -> jni -> include -> opencv2 
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1.2:创建一个Android Native c++的项目

项目结构如下


1.3:运行第一个项目

结果如下,在中间显示了一行:"Hello from C++"


2.JNI初始项目分析

2.1:MainActivity分析

静态代码块中使用System.loadLibrary方法加载了native-lib
native方法stringFromJNI()返回一个String并设置到了TextView上

---->[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头文件,一个Java_com_toly1994_rec_MainActivity_stringFromJNI函数
函数体中定义了一个sring变量,并通过env指针创建了一个字符串并返回

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

# 在ndk中查找log库 取别名log-lib
find_library(log-lib log )

#设置 target 需要链接的库
target_link_libraries(native-lib ${log-lib} )
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3.集成OpenCV

3.1:库的导入及引用

将需要的库以及so包拷贝到项目中,以及CMakeLists.txt的配置

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

include_directories(include)#引入文件夹

#编译头文件
#定义全局 my_source_path 变量
file(GLOB my_source_path ${CMAKE_SOURCE_DIR}/*.cpp ${CMAKE_SOURCE_DIR}/*.c)
add_library(tolyCV SHARED ${my_source_path})

#添加动态链接库
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库 取别名log-lib
find_library(log-lib log)

# 在ndk中查找jnigraphics库 取别名jnigraphics-lib
# jnigraphics包含图形操作的库
find_library(jnigraphics-lib jnigraphics)

#设置 target 需要链接的库
target_link_libraries(
        tolyCV
        lib_opencv
        ${jnigraphics-lib}
        ${log-lib})
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3.2:几乎断送我ndk生涯的bug

dlopen failed: library "libc++_shared.so" not found
这个bug如噩梦般卡在我ndk前行的路上,以致我几乎放弃,五天后,终得解法:

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

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3.3:创建bitmap的工具类

C++中无法直接操作Android的Bitmap类,所以需要转化为像素矩阵处理,这里先写成头文件。
关于#include <android/xxxxx>的飘红,需要 build --> Refresh Linked C++ Projects

---->[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 转矩阵
     * @param env JNI环境
     * @param bitmap Bitmap对象
     * @param mat 图片矩阵
     * @param needPremultiplyAlpha 是否前乘透明度
     */
void bitmap2Mat(JNIEnv *env, jobject bitmap, Mat *mat, bool needPremultiplyAlpha = false);

/**
 * 矩阵转Bitmap
 * @param env JNI环境
 * @param mat 图片矩阵
 * @param bitmap Bitmap对象
 * @param needPremultiplyAlpha 是否前乘透明度
 */
void mat2Bitmap(JNIEnv *env, Mat mat, jobject bitmap, bool needPremultiplyAlpha = false);

/**
 *
 * 创建Bitmap
 * @param env JNI环境
 * @param src 矩阵
 * @param config Bitmap配置
 * @return Bitmap对象
 */
jobject createBitmap(JNIEnv *env, Mat src, jobject config);
}

#endif //REC_UTILS_H
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4.OpenCV实现灰度图片


4.1:下面是三个方法的具体实现

bitmap2Mat 通过bitmap获取像素矩阵,放入mat中,这样mat就可以在C++中操作
mat2Bitmap 与上面相反,通过将mat矩阵,将矩阵的像素信息置入其中
createBitmap 通过反射获取Android中的createBitmap方法获取对象,在通过mat2Bitmap置入信息。

#include "bitmap_utils.h"

void bitmap2Mat(JNIEnv *env, jobject bitmap, Mat *mat, bool needPremultiplyAlpha) {
    AndroidBitmapInfo info;
    void *pixels = 0;
    Mat &dst = *mat;
    //获取信息和一些断言
    CV_Assert(AndroidBitmap_getInfo(env, bitmap, &info) >= 0);//获取Bitmap信息
    CV_Assert(info.format == ANDROID_BITMAP_FORMAT_RGBA_8888//图片格式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);//获取Bitmap信息
    CV_Assert(info.format == ANDROID_BITMAP_FORMAT_RGBA_8888//图片格式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");//类名
    jmethodID mid=env->GetStaticMethodID(java_bitmap_class,"createBitmap",//获取方法
            "(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中的操作:

布局很简单,就不贴了,一个iv_photo的ImageView。
在点击时调用一个opBitmap的native方法使得图片灰度化。

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++文件中的处理

将图片的像素信息灰度化盛放在dstMat,再使用dstMat创建一个Bitmap对象,至此一个逻辑就通畅了

---->[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);//将图片的像素信息灰度化盛放在dstMat
    return createBitmap(env,dstMat,argb8888);//使用dstMat创建一个Bitmap对象
}
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至此,本篇结束。简单必有简单的成本,复杂必有复杂的价值。