Android下OpenCV的环境搭建

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1. 前言
2. 系统环境
3. 相关工具
4. Android ADT环境搭建
   1. Android SDK环境变量的配置
   2. Android NDK的安装与配置
5. OpenCV for Android 环境搭建
6. 基于SDK的OpenCV开发
7. 基于NDK的OpenCV开发
   1. Android上层程序的编写
      1. 来自CODE的代码片 activity_mainxml
      2. 来自CODE的代码片 MainActivityjava
      3. 来自CODE的代码片 ImageProcjava
   2. 生成C头文件
   3. 底层C程序的编写
      1. 来自CODE的代码片 Androidmk
      2. 来自CODE的代码片 Applicationmk
      3. 来自CODE的代码片 ImageProccpp
   4. 编译和运行程序
8. 总结
   

   前言

   最近需要在Android移动设备上进行OpenCV开发，搭建环境是第一步，我在网上看了n个相关的中文和英文的教程，终于成功搭建环境，现在跟大家分享一下成果，希望为大家减少不必要的困惑和麻烦。
   

   系统环境

   win7/win8(注:我的系统是win8专业版)
   

   相关工具

   1.Android ADT Bundle for Windows(注: 我下的是adt-bundle-windows-x86_64-20131030)
   下载地址：https://developer.android.com/sdk/index.html?hl=sk
   2.Android NDK(注:我下的是android-ndk-r8e-windows-x86_64)
   下载地址：https://developer.android.com/tools/sdk/ndk/index.html
   3.OpenCV for Android(注:我下的是OpenCV-2.4.8-android-sdk)
   下载地址：http://sourceforge.net/projects/opencvlibrary/files/opencv-android/
   

   Android ADT环境搭建

   在下面的操作前，保证你的PC机上已经安装了JDK，关于JDK的安装及其环境变量的配置，在此不再介绍，网上资料很多。

   解压下载的Android ADT Bundle for Windows到某一目录下，我解压在D:\MySoftware目录下。
   

   Android SDK环境变量的配置

   打开 计算机->属性->高级系统设置->高级->环境变量，在系统变量栏目下新建“ANDROID_SDK_HOME”变量，变量值为adt-bundle-windows目录下sdk目录的路径，我的是"D:\MySoftware\adt-bundle-windows-x86_64-20131030\sdk",如图：

   

   在Path变量值中添加"%ANDROID_SDK_HOME%\tools;%ANDROID_SDK_HOME%\platform-tools"

   

   进入cmd命令窗口，检查SDK是否安装成功。
   运行 android –h 如果有下面的输出，表明安装成功：

   

   打开%ANDROID_SDK_HOME%\eclipse下的eclipse.exe，现在进行自己的安卓开发之旅了。
   

   Android NDK的安装与配置

   将下载下来的Android NDK解压到某一目录，这里我解压到的目录是“D:\MySoftware”。

   打开%ANDROID_SDK_HOME%\eclipse下的eclipse.exe，在eclipse中，选择windows->Preference->Android->NDK，然后添加刚才解压的NDK目录的路径，如图：

   

   点击"ok"按钮，至此NDK环境搭建完成。
   

   OpenCV for Android 环境搭建

   解压下载的OpenCV for Android到某一目录下。我解压到的目录是“D:\MySoftware”。将解压后的目录下的sdk（我的是:D:\MySoftware\OpenCV-2.4.8-android-sdk\sdk）目录拷贝到你的android的workspace目录下，改名为：OpenCV-SDK(也可以改成其它名)。

   在eclipse中，选择File->import,选择Existing project into Workspace:

   

   选择“next”，然后如下图，选择OpenCV-SDK目录的路径：

   

   点击“Finish”完成。
   

   基于SDK的OpenCV开发

   这种情形下，我们可以直接调用android为我们封装好的openCV接口进行开发，我们只需要上面的OpenCV for Android环境就可以进行开发。

   在eclipse中，选择File->import,选择Existing project into Workspace，选择...\OpenCV-***-android-sdk\sample(我的是D:\MySoftware\OpenCV-2.4.8-android-sdk\samples)目录下的“OpenCV Tutorial 1 - Camera Preview”：

   

   点击“Finish”完成。此时工程会报错，需进行如下操作：

   选中工程，右击选择Properties,然后在左边选择Android,在Project build target栏中选择一个:

   

   在Library栏目中选择"add"，增加OpenCV类库:

   

   选中OpenCV Library,点击OK

   

   点击ok完成操作，此时你会发现项目不再报错。

   如果此时依然出现错误，可能是项目太旧，与新的target不太兼容的缘故，此时按以下操作应该能解决问题：

   选中项目，右键选择build path->configure build path...

   

   选中Android Dependencies和 Android Private Libraries,点击“Remove”进行删除。点击“OK”完成。

   此时选中工程，右键选择 Android tools->fix project properties。错误消失。

   你可以使用真机或模拟器运行运行该程序，这是个基于openCV的摄像头调用程序。需要注意的是，在运行前你需要安装OpenCV_***_Manager_**_*.apk，否则opencv应用将会因为无法加载opencv类库而无法运行。OpenCV_***_Manager_**_*.apk存在于...\OpenCV-***-android-sdk\apk(我的是D:\MySoftware\OpenCV-2.4.8-android-sdk\apk)目录下。我安装的是“OpenCV_2.4.8_Manager_2.16_armeabi.apk”。

   当然，你也可以自己新建android工程，然后按上述方法进行openCV库的引用，然后调用相关接口，进行自己的项目开发。

   然而android只是对openCV的部分进行了封装，有许多openCV的功能并没有被封装，所以要实现很多复杂的功能还必须用C/C++进行实现，这就是我们下面要介绍的方式。
   

   基于NDK的OpenCV开发

   下面我将以一个实例向大家展示基于NDK的OpenCV开发。

   新建android工程NdkOpenCV,将一张图片添加到资源文件，并命名为"test.jpg"，按上面所示将OpenCV Library添加到工程中。
   

   Android上层程序的编写

   1. activity_main.xml

<LinearLayout xmlns:android="http://schemas.android.com/apk/res/android"
    xmlns:tools="http://schemas.android.com/tools"
    android:orientation="vertical"
    android:layout_width="match_parent"
    android:layout_height="match_parent" >

    <Button
        android:id="@+id/btn"
        android:layout_width="fill_parent"
        android:layout_height="wrap_content"
        android:text="@string/app_name"/>

    <ImageView
        android:id="@+id/image_view"
        android:layout_width="wrap_content"
        android:layout_height="wrap_content"
        android:contentDescription="@string/app_name"/>

</LinearLayout>

2. MainActivity.java

package my.example.ndkopencv;

import org.opencv.android.BaseLoaderCallback;
import org.opencv.android.LoaderCallbackInterface;
import org.opencv.android.OpenCVLoader;
import android.os.Bundle;
import android.app.Activity;
import android.graphics.Bitmap;
import android.graphics.BitmapFactory;
import android.graphics.Bitmap.Config;
import android.view.View;
import android.view.View.OnClickListener;
import android.widget.Button;
import android.widget.ImageView;

public class MainActivity extends Activity implements OnClickListener{

    private Button btnProc;
    private ImageView imageView;
    private Bitmap bmp;

    //OpenCV类库加载并初始化成功后的回调函数，在此我们不进行任何操作
     private BaseLoaderCallback  mLoaderCallback = new BaseLoaderCallback(this) {
        @Override
        public void onManagerConnected(int status) {
            switch (status) {
                case LoaderCallbackInterface.SUCCESS:{
                    System.loadLibrary("image_proc");
                } break;
                default:{
                    super.onManagerConnected(status);
                } break;
            }
        }
    };

    @Override
    public void onCreate(Bundle savedInstanceState) {
        super.onCreate(savedInstanceState);
        setContentView(R.layout.activity_main);
        btnProc = (Button) findViewById(R.id.btn);
        imageView = (ImageView) findViewById(R.id.image_view);
        //将测试图片加载程序中并进行显示
         bmp = BitmapFactory.decodeResource(getResources(), R.drawable.test);
        imageView.setImageBitmap(bmp);
        btnProc.setOnClickListener(this);
    }

    @Override
    public void onClick(View v) {

        int w = bmp.getWidth();
        int h = bmp.getHeight();
        int[] pixels = new int[w*h];
        bmp.getPixels(pixels, 0, w, 0, 0, w, h);
        int[] resultInt = ImageProc.grayProc(pixels, w, h);
        Bitmap resultImg = Bitmap.createBitmap(w, h, Config.ARGB_8888);
        resultImg.setPixels(resultInt, 0, w, 0, 0, w, h);
        imageView.setImageBitmap(resultImg);
    }

    @Override
    public void onResume(){
        super.onResume();
        //通过OpenCV引擎服务加载并初始化OpenCV类库
        OpenCVLoader.initAsync(OpenCVLoader.OPENCV_VERSION_2_4_3, this, mLoaderCallback);
    }
}

3. ImageProc.java

package my.example.ndkopencv;

public class ImageProc {
    public static native int[] grayProc(int[] pixels, int w, int h);
}

生成C++头文件

打开cmd，进入android工程所在的目录下的bin/classes目录下，执行javah ****.ImageProc命令：



在F:\MyCode\android\NdkOpenCV\bin\classes目录下多了个my_example_ndkopencv_ImageProc.h文件，将该文件重命名为ImageProc.h。

底层C++程序的编写

在项目中建立jni文件夹，将上面生成的ImageProc.h文件移动到jni文件夹下。然后分别新建Android.mk，Application.mk，ImageProc.cpp文件，这三个文件内容如下：

1.Android.mk

LOCAL_PATH := $(call my-dir)
include $(CLEAR_VARS)
include ../OpenCV-SDK/native/jni/OpenCV.mk
LOCAL_SRC_FILES  := ImageProc.cpp
LOCAL_MODULE     := image_proc
include $(BUILD_SHARED_LIBRARY)

代码说明：

第一行：指明当前编译路径；

第二行：清空变量；

第三行：将OpenCV类库中的编译文件包含进来，如此一来在我们的工程中即可使用OpenCV类库；

第四行：指定需要编译的C++源文件；

第五行：指定编译生成的类库名称；

第六行：调用命令将源文件编译为静态库。

2.Application.mk

APP_STL := gnustl_static
APP_CPPFLAGS := -frtti -fexceptions
APP_ABI := armeabi-v7a
APP_PLATFORM := android-8

3.ImageProc.cpp

#include <ImageProc.h>
#include <opencv2/core/core.hpp>
#include <string>
#include <vector>

using namespace cv;
using namespace std;

JNIEXPORT jintArray JNICALL Java_my_example_ndkopencv_ImageProc_grayProc(JNIEnv* env, jclass obj, jintArray buf, jint w, jint h){
    jint *cbuf;
    cbuf = env->GetIntArrayElements(buf, false);
    if(cbuf == NULL){
        return 0;
    }

    Mat imgData(h, w, CV_8UC4, (unsigned char*)cbuf);

    uchar* ptr = imgData.ptr(0);
    for(int i = 0; i < w*h; i ++){
        //计算公式：Y(亮度) = 0.299*R + 0.587*G + 0.114*B
        //对于一个int四字节，其彩色值存储方式为：BGRA
        int grayScale = (int)(ptr[4*i+2]*0.299 + ptr[4*i+1]*0.587 + ptr[4*i+0]*0.114);
        ptr[4*i+1] = grayScale;
        ptr[4*i+2] = grayScale;
        ptr[4*i+0] = grayScale;
    }

    int size=w * h;
    jintArray result = env->NewIntArray(size);
    env->SetIntArrayRegion(result, 0, size, cbuf);
    env->ReleaseIntArrayElements(buf, cbuf, 0);
    return result;
}

上面操作完成后，选中工程，右键选择Android tools->add native support...



点击“Finish”完成。

然后选中工程，右键选择properties,在左侧选择C/C++ General->Paths and Symbols.



在右侧选择"Add",然后选择File System,选择OpenCV-SDK所在目录下的“native\jni\include”路径，并选择“ok”：



点击“ok”，完成。

编译和运行程序

现在运行程序，eclipse会先调用ndk-build对C++程序进行编译，如果你使用的是NDK8以上的版本，当前可能会出现如下信息：

Android NDK: WARNING:jni/Android.mk:detection_based_tracker: non-system libraries in linker flags: -lopencv_java
Android NDK:     This is likely to result in incorrect builds. Try using LOCAL_S

这是NDK9目前的问题（当前最新版本是android-ndk-r9d-windows-x86_64），希望在今后能够改进，这也正是我为什么要用NDK8的原因。

点击“NdkOpenCV”按钮，对比两张图：



至此，Android下OpenCV的环境搭建已经完成。

总结

在此需要说明一下，传统的编译底层C++方法是通过在Cygwin中进行的，由于新版ADT和NDK给我们带来的便捷，我们可以不安装Cygwin进行android下的openCV开发。如果你想了解Cygwin下编译上述程序的方法，我会在今后的博客中为大家介绍。