Android 图像处理软件
来源:互联网 发布:js过渡效果 编辑:程序博客网 时间:2024/05/16 08:37
原文出处:http://blog.csdn.net/mc_hust/article/details/43708163
在机器视觉实验室呆了有一年半时间了,但由于自己“任性”。一直以来学习的内容都是自己来安排,我还是坚持认为没有最好和最简单的技术,只有自己喜欢的技术。不过说起来还是会觉得惭愧,经常听到师兄们谈论图像处理各种算法,可是一直到此软件诞生之前对机器视觉的知识可以说一概不知。自己研究的主要是Android系统的东西,从上层到下层都有所涉及。一直以来都想把自身所长和实验室主题联系上,这样可以多和实验室牛人沟通,也顺便刷刷存在感~由此向师兄师弟们请教一二,学了一点图像处理技术,做了一款Android平台的图像处理工具,可以帮助用户快速实时预览所要处理的图像在不同算法之下的结果。也由于本人所学算法太少,今后学了更多之后也会慢慢加入到软件中,将软件功能壮大起来。
首先讲讲软件到目前为止可以实现的功能:
* 开启手机相机预览图像
* 将采集到的图像转换成灰度图预览
* 将灰度图像经过Sobel转换后预览
* 对Sobel之后的图像进行二值化
* 二值化的过程中可以随时动态调整分割阈值
* 通过拍照按钮可以锁定图像,在按一次进行边缘提取
软件效果图如下:
首先是打开软件所看到的主界面:
然后点击菜单,切换到灰度图:
接着切换到Sobel变换
阈值为50的二值分割
最后进行边缘提取:
其中涉及到的算法有四个,具体的算法实现可以在软件源码中找到,点击下载源码
整个软件有3个类,也就三个不同的功能部分,其中MainActivity.java是主类,下面按照三个不同的功能成分对整个软件架构做一个详细的说明:
1、主界面
MainActivity.java :
首先是界面布局,主要是一个ImageView用于显示整个预览框,另外加上一个拍照按钮和一个菜单按钮,点击菜单按钮弹出菜单。最后如果当前请求二值化算法,则显示一个滑动进度条和一个文本输入框来动态调整阈值。代码如下:
<RelativeLayout xmlns:android="http://schemas.android.com/apk/res/android" xmlns:tools="http://schemas.android.com/tools" android:id="@+id/root" android:layout_width="match_parent" android:layout_height="match_parent" tools:context=".MainActivity" > <ImageView android:id="@+id/preview" android:layout_width="match_parent" android:layout_height="match_parent" /> <Button android:id="@+id/takePic_bt" android:layout_width="60dp" android:layout_height="60dp" android:layout_alignParentRight="true" android:layout_centerVertical="true" android:layout_marginRight="15dp" android:background="@drawable/shutter" android:onClick="onClick_takePic" /> <ListView android:id="@+id/list_view" android:layout_width="150dp" android:layout_height="match_parent" android:layout_marginTop="20dp" android:divider="#ff555555" android:dividerHeight="1.3dp" android:listSelector="@android:color/holo_blue_bright" android:visibility="gone" > </ListView> <Button android:id="@+id/takePic_bt" android:layout_width="40dp" android:layout_height="40dp" android:layout_alignParentBottom="true" android:layout_alignParentLeft="true" android:layout_marginBottom="15dp" android:layout_marginLeft="5dp" android:background="@drawable/menu" android:onClick="onClick_menu" /> <EditText android:id="@+id/input_threshold" android:layout_width="wrap_content" android:layout_height="wrap_content" android:layout_alignParentBottom="true" android:layout_alignParentRight="true" android:layout_margin="20dp" android:inputType="numberDecimal" android:text="240" android:textColor="@android:color/holo_blue_bright" android:visibility="gone" /> <SeekBar android:id="@+id/seekbar" android:layout_width="match_parent" android:layout_height="wrap_content" android:layout_alignParentBottom="true" android:layout_marginBottom="20dp" android:layout_marginLeft="50dp" android:layout_toLeftOf="@id/input_threshold" android:max="255" android:progress="240" android:visibility="gone" /> <View android:id="@+id/topline" android:layout_width="match_parent" android:layout_height="2dp" android:layout_marginLeft="100dp" android:layout_marginRight="100dp" android:layout_marginTop="50dp" android:background="#444" /> <View android:layout_width="2dp" android:layout_height="180dp" android:layout_alignEnd="@id/topline" android:layout_below="@id/topline" android:background="#444" /> <View android:layout_width="2dp" android:layout_height="180dp" android:layout_alignStart="@id/topline" android:layout_below="@id/topline" android:background="#444" /></RelativeLayout>
接下来加入对菜单和拍照按钮事件的监听方法,如下:
public void onClick_menu(View view) { if (isMenuVisible) { listView.startAnimation(menuInvisible); listView.setVisibility(View.GONE); isMenuVisible = false; } else { listView.startAnimation(menuVisible); listView.setVisibility(View.VISIBLE); isMenuVisible = true; } } public void onClick_takePic(View view) throws IOException { getScreen.takePic(); //相机拍照 }
其中菜单的显示我添加了一个透明度动画,让软件界面更柔和。透明度补间动画比较简单,在res/anim/目录下添加两个动画资源用于显示和消失,然后再单击事件中播放动画即可。
然后是对弹出来的菜单编写点击事件,这里我用ListView做的菜单,用listView.setOnItemClickListener()方法设置回调方法。代码如下:
listView.setOnItemClickListener(new OnItemClickListener() { @Override public void onItemClick(AdapterView<?> parent, View view, int position, long id) { if (position == 3) // 灰度图则打开进度条 { seekbar.setVisibility(View.VISIBLE); inputThreshold.setVisibility(View.VISIBLE); } else { seekbar.setVisibility(View.GONE); inputThreshold.setVisibility(View.GONE); } whichToDisplay = position; //切换算法 } });
这里主要作用有两个:1、打开和关闭阈值进度条;2、切换用户点击的算法。当然,进度条打开之后也要有配套的监听程序,这里需要同时监听seekBar和editText两个控件,需要保持二者的同步,内容比较简单易懂,如下:
// 处理SeekBar seekbar.setOnSeekBarChangeListener(new OnSeekBarChangeListener() { @Override public void onStopTrackingTouch(SeekBar arg0) { thresholdValue = arg0.getProgress() > 255 ? 255 : arg0 .getProgress(); } @Override public void onStartTrackingTouch(SeekBar arg0) { } @Override public void onProgressChanged(SeekBar arg0, int arg1, boolean arg2) { inputThreshold.setText(arg0.getProgress() + ""); } }); // 处理EditText inputThreshold.setOnEditorActionListener(new OnEditorActionListener() { @Override public boolean onEditorAction(TextView v, int actionId, KeyEvent event) { seekbar.setProgress(Integer.parseInt(inputThreshold.getText() .toString())); return false; } });
好了,到这里基本上主界面的东西都考虑到了,下面是图像的获取部分。
2、获取相机图像并显示预览
GetScreen.java:
这一部分主要运用到对Android相机和预览功能的使用方面的内容。
1. 对相机的使用:
按照我个人对相机的使用,可以简单归纳为6个步骤:
① 打开相机—— Camera.open();
② 设置相机参数——Camera.getParameters();
③ 设置图片预览容器——Camera.setPreviewTexture();
④ 开始预览——Camera.startPreview();
⑤ 设置预览回调接口——Camera.setPreviewCallback();
⑥ 关闭相机——Camera.close();
整个过程其实很简单,官方文档中强调了几个容易出错的地方:一个是注意3和4两个步骤的顺序不能反,另外是相机用完一定要关闭,否则其他程序将无法启动相机。经过本人的测试,如果不关闭相机,在退出的时候也会抛出异常,所以需要多加注意!
另外一个需要注意的是这里回调传入setPreviewCallback()方法的图像是YuV420p格式,需要转换成rgb格式方便处理。这里用到了一个decodeYUV420SP算法,详细内容见源码。转换成RGB格式之后可以很方便的生成Bitmap图片,然后在ImageView上显示即可。
其实这一部分比较麻烦的是对焦的步骤。首先我们通过亮度计算公式:
bright = 0.299 * r + 0.587 * g + 0.114 * b;
每隔500ms计算一次整幅图片的亮度平均值,然后和上一次的值对比,如果在某一个区间内,则说明相机前端图像已经趋于稳定,此时进行一次对焦,并设置相应标志位以保证在下一次稳定图像出现之前不在进行对焦。对焦函数如下:
private void autoFocus() { long currentTime = 0, stableTime = 0; currentTime = System.currentTimeMillis(); bright = Pictures.getLight(rgb); if (Math.abs(bright - lastBright) > focusThreshold) { lastBright = bright; hasFocus = false; stableTime = currentTime; } else { if (!hasFocus && currentTime - stableTime >= 500) { camera.autoFocus(new AutoFocusCallback() { @Override public void onAutoFocus(boolean success, Camera camera) { } }); hasFocus = true; } } }
3、图像算法
Pictures.java:
进入到这里才真正开始涉及到图像处理算法的部分,这里会涉及到几个比较简单的算法,算法的原理这里就不多说了,网上关于图像处理技术的讲解有很多。
软件中主要有如下几个算法的静态方法:
* 前面提到的将YuV420p转成RGB格式:decodeYUV420SP();
* 计算图像的平均亮度: getLight();
* 获取八位灰度图像数组:getLightArray();
* 彩色图转换成灰度图:convertToGrey();
* Sobel变换:sobel();
* 对图片进行二值化处理:turnTo2();
* 边缘提取:findFrame();
在这里我把每个算法都写成了静态方法,这样可以很方便的在其他代码中使用算法处理图像,对图像的处理都在第二部分GetScreen的相机预览回调函数onPreviewFrame()中,这里也是整个软件的核心步骤。代码如下:
@Override public void onPreviewFrame(byte[] data, Camera camera) { rgb = new int[Pictures.PIC_LENGTH]; sobelPic = new int[Pictures.PIC_LENGTH]; grey = new int[Pictures.PIC_LENGTH]; Pictures.decodeYUV420SP(rgb, data, width, height); switch (MainActivity.whichToDisplay) { case 1: // 显示灰度图 Pictures.convertToGrey(rgb, grey); display = grey; break; case 2: Pictures.convertToGrey(rgb, grey); // sobel变换之后显示 Pictures.sobel(grey, width, height, sobelPic); display = sobelPic; break; case 3: // 二值化显示 Pictures.convertToGrey(rgb, grey); Pictures.sobel(grey, width, height, sobelPic); Pictures.turnTo2(sobelPic); display = sobelPic; break; default: display = rgb; } bitmap = Bitmap.createBitmap(display, width, height, Config.RGB_565); MainActivity.setImageView(bitmap); autoFocus(); }
首先将图片转换为RGB格式(为了方便处理),然后根据主界面的菜单选项切换不同的算法,并将不同的算法下的图片显示到ImageView上,最后进行对焦。
通常在做图像处理过程中,会先在MATLAB或者Visual Stuio中进行仿真。这需要不断的将图片导入→然后编译→最后输出。而用这款Android图像处理工具可以做到实时观测各种图像在不同算法下的结果图,相比之下更方便。只是现在支持的算法不多,今后有时间会继续学习一些常用的算法加入到软件中。我也会即时更新博客与大家分享。
大家如果有什么意见或者问题可以随时留言一起讨论~
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GitHub源码地址:https://github.com/hust-MC/Find_Different.git
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