Android平台相机接口的应用

第一部分、前述:

Android作为Google移动互联网战略的重要组成部分,将进一步推进“随时随地为每个人提供信息”这一企业目标的实现。Google的目标是让移动通信不依赖于设备,甚至是平台。出于这个目的,Android将完善而不是替代Google长期以来推行的移动发展战略:通过与全球各地的手机制造商和移动运营商成为合作伙伴,开发既实用又有吸引力的移动服务,并推广这些产品。

Android平台的研发队伍阵容强大,包括Google、HTC(宏达电)、T-Mobile、高通、摩托罗拉、三星、LG以及中国移动在内的30多家企业都将基于该平台开发手机的新型业务,应用之间的通用性和互联性将在最大程度上得到保持。“开放手机联盟”表示,Android平台可以促使移动设备的创新,让用户体验到最优质的移动服务

第二部分、体系结构:

1、Android camera架构

Android Camera框架从整体上看一个cl ient/service的架构,有两个进程:一个是client进程,可以看成是AP端,主要包括java代码与一些native c/c++代码;另一个是Service进程,属于服务端,是native c/c++代码,主要负责和l inux kernel中的cameradriver交互,搜集linux kernel中camera driver传上来的数据,并交给显示系统(surface)显示。Client进程与service进程通过Binder机制通信,Client端通过调用Service端的接口实现各个具体的功能。

2、Android SDK架构

Android平台由操作系统、中间件、用户界面和应用软件组成。它采用软件堆层的架构,主要分为三部分。底层以Linux内核工作为基础,由C语言开发,只提供基本功能;中间层包括函数库Library和虚拟机Virtual Machine,由C++开发。最上层是各种应用软件,包括通话程序,短信程序等,应用软件则由各公司自行开发,以Java作为编写程序的一部分。

      第一层,应用程序层,该层提供一些核心应用程序包,例如电子邮件、短信、日历、地图、浏览器和联系人管理等。同时,开发者可以利用Java语言设计和编写属于自己的应用程序,而这些程序与那些核心应用程序彼此平等、友好共处。

     第二层,应用程序框架层,该层是Android应用开发的基础,开发人员大部分情况是在和它打交道。应用程序框架层包括活动管理器、窗口管理器、内容提供者、视图系统、包管理器、电话管理器、资源管理器、位置管理器、通知管理器和XMPP服务十个部分。

     第三层,系统库和Android运行时,系统库包括九个子系统,分别是图层管理、媒体库、SQLite、OpenGLEState、FreeType、WebKit、SGL、SSL和libc。Android运行时包括核心库和Dalvik虚拟机,前者既兼容了大多数Java语言所需要调用的功能函数,又包括了Android的核心库,比如android.os、android.net、android.media等等。后者是一种基于寄存器的java虚拟机,Dalvik虚拟机主要是完成对生命周期的管理、堆栈的管理、线程的管理、安全和异常的管理以及垃圾回收等重要功能。

     第四层,Linux内核,Android核心系统服务依赖于Linux2.6内核,如安全性、内存管理、进程管理、网络协议栈和驱动模型。Linux内核也是作为硬件与软件栈的抽象层。驱动:显示驱动、摄像头驱动、键盘驱动、WiFi驱动、Audio驱动、flash内存驱动、Binder(IPC)驱动、电源管理等。

3、开发环境

操作系统:Microsoft Windows 7

IDE: Ecplise  Latefrom Version 3.3.1.1

开发包:Android SDK

模拟机:Android2.1或Android2.3等

第三部分、需求分析

1、功能

本项目的主要功能是调用android camera api,以实现从摄像头取景的功能。

项目加载到android模拟器后,在系统菜单中会有cameratest 一项,点击后启动程序,程序启动后会在屏幕中显示三个按钮“启动照相机”、“点击拍照”、“关闭相机”。点击“启动相机”后,屏幕会显示摄像头的取景,点击“点击拍照”后会拍下摄像头的取景,点击“关闭照相机”后会关闭摄像头的取景。

2、性能

(1)由于项目调用android camera api,所以需要在androidmanifest.xml中写入开启调用camera api权限的代码,否则项目会因权限不够而无法运行调用camera api的代码

(2)项目调用 camera 后显现的取景,受真实手机的摄像头像素数等指标的影响,因此不同的手机运行本项目后取景图像可能质量不一样。

(3)项目本身是eclipse环境下的android项目,需要在已经添加了android插件的eclipse中以工程文件形式打开。

3、可靠性与可用性

本项目在motorola defy+ 手机上测试可以正常运行,因此在android2.1或更高版本的android真实手机上均可运行;在模拟机方面,系统版本为 android2.1或者更高的版本并保证系统剩余内存为1M的模拟机上都可正常运行。

第四部分、系统实现                                

Android手机关于Camera的使用,一是拍照,二是摄像,由于Android提供了强大的组件功能,为此对于在Android手机系统上进行Camera的开发,我们可以使用两类方法:一是借助Intent和MediaStroe调用系统Camera App程序来实现拍照和摄像功能,二是根据Camera API自写Camera程序。由于自写Camera需要对Camera API了解很充分,而且对于通用的拍照和摄像应用只需要借助系统Camera App程序就能满足要求了,为此先从调用系统Camera App应用开始来对Android Camera做个简单的使用小结。

1.方法一,调用系统Camera App实现拍照和摄像功能

不是专门的Camera应用,一般用到Camera的需求就是获取照片或者视频,比如微博分享、随手记等,对于在Symbian系统上通过简单地调用系统自带的Camera APP来实现该功能是做不到的,但是Android系统强大的组件特性,使得应用开发者只需通过Intent就可以方便的打开系统自带的Camera APP,并通过MediaStroe方便地获取照片和视频的文件路径。具体我们还是用代码来说话吧:

例1、 实现拍照

在菜单或按钮的选择操作中调用如下代码,开启系统自带Camera APP,并传递一个拍照存储的路径给系统应用程序,具体如下:

imgPath = "/sdcard/test/img.jpg";
//必须确保文件夹路径存在,否则拍照后无法完成回调
File vFile = new File(imgPath);
if(!vFile.exists())
{File vDirPath = vFile.getParentFile(); //new File(vFile.getParent());
vDirPath.mkdirs();}
Uri uri = Uri.fromFile(vFile);
Intent intent = new Intent(MediaStore.ACTION_IMAGE_CAPTURE);
intent.putExtra(MediaStore.EXTRA_OUTPUT, uri);//
startActivityForResult(intent, SystemCapture);

上面我们使用的是startActivityForResult,所以最好需要重载void onActivityResult(int requestCode, int resultCode, Intent data)函数,不过因为当传入文件路径的的情况下,data返回参数是null值,只要resultCode为RESULT_OK,则上述代码中/sdcard/test/img.jpg的图片文件就是最新的照片文件。所以我们在这里只需给出如下简单的代码,将其显示到ImageView中

if (resultCode == RESULT_OK)
{iViewPic.setImageURI(Uri.fromFile(new File(imgPath)));}

假设不传参数MediaStore.EXTRA_OUTPUT的情况下,onActivityResult函数在resultCode为RESULT_OK的情况下,data返回的参数是经过实际拍摄照片经过缩放的图像数据,可以通过类似如下方法来打印缩放图像的尺寸

if (resultCode == RESULT_OK)
{Bitmap bmp = (Bitmap)data.getExtras().get("data");
Log.d("Test", "bmp width:" + bmp.getWidth() + ", height:" + bmp.getHeight());}

另外假如仅仅是调用系统照相机拍照,不关心拍照结果,则可以简单使用如下代码

Intent intent = new Intent(); //调用照相机
intent.setAction("android.media.action.STILL_IMAGE_CAMERA");
startActivity(intent);

备注:上面设置MediaStore.EXTRA_OUTPUT的方法,经过手机实测除了我们设定的路径下有照片外,在手机存储卡上也会保存一份照片,默认目录为sdcard/dcim/camera下面,我曾经尝试着想如果每次返回可以取得sdcard/dcim/camera下面的路径就好了,但是目前看来没办法直接获得,可以借助MediaStroe每次去查询最后一条照片记录,应该也是可行的。

例2、 实现摄像

在摄像功能时,尝试着设置MediaStore.EXTRA_OUTPUT以传入类似拍照时的文件路径,结果在我的测试真机上,那个视频文件居然是一个0k的空文件,最后通过类似如下代码实现

Intent intent = new Intent(MediaStore.ACTION_VIDEO_CAPTURE);
intent.putExtra(MediaStore.EXTRA_VIDEO_QUALITY, 1);//参数设置可以省略
startActivityForResult(intent, SystemVideoRecord);

在onActivityResult函数中进行如下代码调用

Uri videoUri = data.getData();
//String[] projection = { MediaStore.Video.Media.DATA, MediaStore.Video.Media.SIZE };
Cursor cursor = managedQuery(videoUri, null, null, null, null);
cursor.moveToFirst();//这个必须加,否则下面读取会报错
int num = cursor.getCount();
String recordedVideoFilePath = cursor.getString(cursor.getColumnIndex(MediaStore.Video.Media.DATA));
int recordedVideoFileSize = cursor.getInt(cursor.getColumnIndex(MediaStore.Video.Media.SIZE));
iResultText.setText(recordedVideoFilePath);
Log.i("videoFilePath", recordedVideoFilePath);
Log.i("videoSize", ""+recordedVideoFileSize);

上面的返回参数data,也会因为用户是否设置MediaStore.EXTRA_OUTPUT参数而改变,假设没有通过EXTRA_OUTPUT设置路径,data.getData返回的Uri为content://media/external/video/media/*,*个数字,代表具体的记录号,通过managedQuery可以获取到路径,假如设置了EXTRA_OUTPUT的话(比如/sdcard/test.3gp),则data.getData返回的Uri则为file:///sdcard/test.3gp,但是该文件居然是空白内容(不知道是不是跟手机有关,也没有在其它手机上验证过)。

2.方法二,根据Camera API实现自己的拍照和摄像程序

通过上面对调用系统Camera App实现拍照和摄像功能的例子,我们发现虽然能够满足我们的需求,但是毕竟自由度降低了,而且拍照的界面就是系统的样子,现在很多拍照程序,比如火爆的Camera 360软件等,就需要根据SDK提供的Camera API来编写自己的程序。

准备工作

上面调用系统Camera App,我们压根不需要任何权限,但是这里用Camera API,就必须在manifest内声明使用权限,通常由以下三项

<uses-permission android:name = "android.permission.CAMERA" />
<uses-feature android:name = "android.hardware.camera" />
<uses-feature android:name = "android.hardware.camera.autofocus" />

一般拍照和摄像的时候需要写到sd卡上,所以还有一向权限声明如下

<uses-permission android:name="android.permission.WRITE_EXTERNAL_STORAGE"/>

真做摄像功能时,需要音频录制和视频录制功能,所以又需要下面两项权限声明

<uses-permission android:name="android.permission.RECORD_VIDEO"/>
<uses-permission android:name="android.permission.RECORD_AUDIO"/>

另外使用Camera API拍照或摄像,都需要用到预览,预览就要用到SurfaceView,为此Activity的布局中必须有SurfaceView。

拍照流程

上面简单介绍了下准备工作,下面结合拍照过程中的需要用到的API对拍照流程做下简单描述

(1)、在Activity的OnCreate函数中设置好SurfaceView,包括设置SurfaceHolder.Callback对象和SurfaceHolder对象的类型,具体如下

SurfaceView mpreview = (SurfaceView) this.findViewById(R.id.camera_preview);
SurfaceHolder mSurfaceHolder = mpreview.getHolder();
mSurfaceHolder.addCallback(this);
mSurfaceHolder.setType(SurfaceHolder.SURFACE_TYPE_PUSH_BUFFERS);

(2)、在SurfaceHolder.Callback的surfaceCreated函数中,使用Camera的Open函数开机摄像头硬件,这个API在SDK 2.3之前,是没有参数的,2.3以后支持多摄像头,所以开启前可以通过getNumberOfCameras先获取摄像头数目,再通过getCameraInfo得到需要开启的摄像头id,然后传入Open函数开启摄像头,假如摄像头开启成功则返回一个Camera对象,否则就抛出异常;

(3)、开启成功的情况下,在SurfaceHolder.Callback的surfaceChanged函数中调用getParameters函数得到已打开的摄像头的配置参数Parameters对象,如果有需要就修改对象的参数,然后调用setParameters函数设置进去(SDK2.2以后,还可以通过Camera::setDisplayOrientation设置方向);

(4)、同样在surfaceChanged函数中,通过Camera::setPreviewDisplay为摄像头设置SurfaceHolder对象,设置成功后调用Camera::startPreview函数开启预览功能,上面3,4两步的代码可以如下所示

public void surfaceChanged(SurfaceHolder holder, int format, int w, int h)
{//已经获得Surface的width和height,设置Camera的参数
Camera.Parameters parameters = camera.getParameters();
parameters.setPreviewSize(w, h);
List<Size> vSizeList = parameters.getSupportedPictureSizes();
for(int num = 0; num < vSizeList.size(); num++)
{Size vSize = vSizeList.get(num);}
if(this.getResources().getConfiguration().orientation != Configuration.ORIENTATION_LANDSCAPE)
{//如果是竖屏
parameters.set("orientation", "portrait");
//在2.2以上可以使用
//camera.setDisplayOrientation(90);
}
else
{parameters.set("orientation", "landscape");
//在2.2以上可以使用
//camera.setDisplayOrientation(0);
}
camera.setParameters(parameters);
try {//设置显示
camera.setPreviewDisplay(holder);
} catch (IOException exception) {
camera.release();
camera = null;
}
//开始预览
camera.startPreview();
}

(5)、假设要支持自动对焦功能,则在需要的情况下,或者在上述surfaceChanged调用完startPreview函数后,可以调用Camera::autoFocus函数来设置自动对焦回调函数,该步是可选操作,有些设备可能不支持,可以通过Camera::getFocusMode函数查询。代码可以参考如下:

// 自动对焦
camera.autoFocus(new AutoFocusCallback()
{
@Override
public void onAutoFocus(boolean success, Camera camera)
{
if (success)
{// success为true表示对焦成功,改变对焦状态图像
ivFocus.setImageResource(R.drawable.focus2);
}}});

(6)、在需要拍照的时候,调用takePicture(Camera.ShutterCallback, Camera.PictureCallback, Camera.PictureCallback, Camera.PictureCallback)函数来完成拍照,这个函数中可以四个回调接口,ShutterCallback是快门按下的回调,在这里我们可以设置播放“咔嚓”声之类的操作,后面有三个PictureCallback接口,分别对应三份图像数据,分别是原始图像、缩放和压缩图像和JPG图像,图像数据可以在PictureCallback接口的void onPictureTaken(byte[] data, Camera camera)中获得,三份数据相应的三个回调正好按照参数顺序调用,通常我们只关心JPG图像数据,此时前面两个PictureCallback接口参数可以直接传null;

(7)、每次调用takePicture获取图像后,摄像头会停止预览,假如需要继续拍照,则我们需要在上面的PictureCallback的onPictureTaken函数末尾,再次掉哟更Camera::startPreview函数;

(8)、在不需要拍照的时候,我们需要主动调用Camera::stopPreview函数停止预览功能,并且调用Camera::release函数释放Camera,以便其他应用程序调用。SDK中建议放在Activity的Pause函数中,但是我觉得放在surfaceDestroyed函数中更好,示例代码如下

// 停止拍照时调用该方法
public void surfaceDestroyed(SurfaceHolder holder)
{// 释放手机摄像头
camera.release();}

以上就是自己实现拍照程序的的流程,一般还可以还可以获取预览帧的图像数据,可以分别通过Camera::setPreviewCallback和Camera::setOneShotPreviewCallback来设置每帧或下一帧图像数据的回调,这里就不做展开了。

第五部分、总结

随着Android手机的普及.Android应用的需求势必会越来越大,这将是一个潜力巨大的市场,会吸引无数软件开发厂商和开发者投身其中。

参考资料

《Android应用开发揭秘》 杨丰盛   机械工业出版社

《Google Android揭秘》  W.Frank Ableson   Charlie Collins  Robi Sen   人

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