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Android上运行Opencv（TODO）

article 2024/11/24 1:10:29

在高通安卓平台上，确实可以通过 NDK 使用 OpenCV 并访问摄像头。NDK 提供了更高性能的计算能力，特别是在图像处理和计算密集型任务中，与 OpenCV 结合可以充分利用高通平台的硬件资源（如 NEON SIMD 指令集和 GPU 加速）。以下是详细的实现步骤。

步骤 1: 配置 OpenCV NDK 环境

（1）下载 OpenCV Android SDK

从 OpenCV 官网下载并解压适用于 Android 的 SDK。

sdk/native/libs 包含 NDK 所需的预编译库（如 libopencv_java4.so）。
sdk/native/jni/include 包含 OpenCV 的头文件。

（2）集成 OpenCV 到 NDK 项目

在 Android 项目的 CMakeLists.txt 文件中，添加 OpenCV 头文件和库路径：

# 设置 OpenCV 的路径
set(OpenCV_DIR ${CMAKE_SOURCE_DIR}/opencv/sdk/native/jni)

# 链接 OpenCV 库
include_directories(${OpenCV_DIR}/include)
add_library(libopencv SHARED IMPORTED)
set_target_properties(libopencv PROPERTIES IMPORTED_LOCATION ${OpenCV_DIR}/libs/${ANDROID_ABI}/libopencv_java4.so)

# 链接 OpenCV 库到你的本地代码
target_link_libraries(${PROJECT_NAME} libopencv)

在 build.gradle 中，启用 C++ 和 OpenCV：

android {
    ...
    externalNativeBuild {
        cmake {
            cppFlags "-frtti -fexceptions"
            abiFilters 'armeabi-v7a', 'arm64-v8a'
        }
    }
}

步骤 2: 使用 OpenCV 读取摄像头

在 NDK 中访问摄像头可以通过 Android 的 Camera2 API 或 CameraX，将帧数据传递给 OpenCV 进行处理。以下是实现方式：

（1）摄像头帧数据的处理流程

使用 Java 层的 Camera2 或 CameraX 获取图像帧（推荐 YUV 格式）。
将图像帧通过 JNI 传递到 C++ 层。
在 C++ 中使用 OpenCV 进行处理。

Java 层：将摄像头帧传递给 JNI

在 Java 层捕获摄像头帧并传递给 JNI：

// 在 Camera2 或 CameraX 的回调中获取帧数据
@Override
public void onImageAvailable(ImageReader reader) {
    Image image = reader.acquireLatestImage();
    if (image != null) {
        ByteBuffer buffer = image.getPlanes()[0].getBuffer();
        byte[] data = new byte[buffer.remaining()];
        buffer.get(data);
        processImage(data, image.getWidth(), image.getHeight());
        image.close();
    }
}

// 调用 JNI 方法
public native void processImage(byte[] data, int width, int height);

C++ 层：处理图像数据

在 C++ 中接收图像数据并将其转换为 OpenCV 的 Mat 进行处理：

#include <jni.h>
#include <opencv2/opencv.hpp>

extern "C" JNIEXPORT void JNICALL
Java_com_example_camera_MainActivity_processImage(JNIEnv* env, jobject, jbyteArray data, jint width, jint height) {
    // 将 Java byte[] 转为 C++ 数据
    jbyte* byteData = env->GetByteArrayElements(data, NULL);
    cv::Mat yuv(height + height / 2, width, CV_8UC1, (unsigned char*)byteData);

    // 转换为 RGB 格式
    cv::Mat rgb;
    cv::cvtColor(yuv, rgb, cv::COLOR_YUV2RGB_NV21);

    // 在这里使用 OpenCV 处理图像
    cv::Mat gray;
    cv::cvtColor(rgb, gray, cv::COLOR_RGB2GRAY);

    // 释放资源
    env->ReleaseByteArrayElements(data, byteData, JNI_ABORT);
}

（2）直接使用 OpenCV 的 VideoCapture

OpenCV 的 VideoCapture 类也可以直接在 C++ 层调用摄像头，但在 Android 上可能需要手动适配摄像头 ID 和权限管理。

示例代码：

#include <opencv2/opencv.hpp>

void captureFromCamera() {
    cv::VideoCapture cap(0); // 打开摄像头 0
    if (!cap.isOpened()) {
        std::cerr << "Error: Unable to open the camera!" << std::endl;
        return;
    }

    cv::Mat frame;
    while (true) {
        cap >> frame; // 捕获帧
        if (frame.empty()) break;

        // 处理帧 (例如显示或存储)
        cv::imshow("Camera", frame);
        if (cv::waitKey(30) >= 0) break;
    }
    cap.release();
}

注意：直接使用 VideoCapture 可能会受限于 Android 的权限机制，通常推荐结合 Camera2 API 以确保兼容性。

步骤 3: 硬件加速优化

NEON SIMD 优化： 高通平台通常支持 NEON 指令集，确保在构建时启用优化：
```
set(CMAKE_CXX_FLAGS "${CMAKE_CXX_FLAGS} -mfpu=neon")
```
OpenCL 加速： 如果使用 OpenCV 的 GPU 功能，可以启用 OpenCL：
```
cv::ocl::setUseOpenCL(true);
```
高通 Hexagon DSP 优化（可选）： 高通平台支持 Hexagon DSP，通过 Qualcomm SDK，可以进一步优化特定任务。