技术标签: Android
Android Framework提供Camera API来实现拍照与录制视频的功能,目前Android有三类API,
Android 支持多种相机功能,您可使用相机应用控制这些功能,如图片格式、闪光模式、对焦设置等等。
通过Camera.Parameters
可以设置大部分的功能,下面介绍几个重要功能:
从 Android 4.0(API 级别 14)开始,通过Camera.Parameters
来确定对焦或亮度设置的区域,然后进行拍照或者录像
这个和真正的人脸识别是不一样的 ,这里仅仅是检测人脸。
通过照片分析,检测照片中是否包含人脸,使用人脸识别技术来识别人脸并计算照片设置
延时视频功能允许用户将间隔几秒钟或几分钟拍摄的图片串联起来,创建视频剪辑。使用MediaRecorder
录制时间流逝片段的图像。
其他重要功能API:
功能API
流程:
<uses-feature
android:name="android.hardware.camera"
android:required="true" />
<uses-permission android:name="android.permission.CAMERA" />
相机必须声明CAMERA
权限,在Android6.0上,你还需要在代码中动态申请权限
ActivityCompat.requestPermissions(this, new String[]{Manifest.permission.CAMERA},
REQUEST_CAMERA_PERMISSION);
下图是一个开发流程的导览:
Camera.open()
该方法的系统源码实现
public static Camera open() {
int numberOfCameras = getNumberOfCameras();
CameraInfo cameraInfo = new CameraInfo();
for (int i = 0; i < numberOfCameras; i++) {
getCameraInfo(i, cameraInfo);
if (cameraInfo.facing == CameraInfo.CAMERA_FACING_BACK) {
return new Camera(i);
}
}
return null;
}
这里会检查可用的摄像头,默认使用的CameraInfo.CAMERA_FACING_BACK
后置摄像头
这里使用的是SurfaceView
private SurfaceView mSurfaceView;
private SurfaceHolder mSurfaceHolder;
...
mSurfaceHolder = mSurfaceView.getHolder();
mSurfaceHolder.addCallback(new SurfaceHolder.Callback() {
@Override
public void surfaceCreated(SurfaceHolder holder) {
...
startPreview();
}
@Override
public void surfaceChanged(SurfaceHolder holder, int format, int width, int height) {
}
@Override
public void surfaceDestroyed(SurfaceHolder holder) {
releaseCamera();
}
});
...
private void startPreview() {
try {
//设置实时预览
mCamera.setPreviewDisplay(mSurfaceHolder);
//Orientation
setCameraDisplayOrientation();
//开始预览
mCamera.startPreview();
startFaceDetect();
} catch (Exception e) {
e.printStackTrace();
}
}
设置预览的时候,可以设置setPreviewCallback
监听预览数据的回调
void onPreviewFrame(byte[] data, Camera camera);
设置相机参数后,需要重新启动预览,这边在初始化的时候,已经设置好了。
private void initParameters(final Camera camera) {
mParameters = camera.getParameters();
mParameters.setPreviewFormat(ImageFormat.NV21); //default
if (isSupportFocus(Camera.Parameters.FOCUS_MODE_CONTINUOUS_PICTURE)) {
mParameters.setFocusMode(Camera.Parameters.FOCUS_MODE_CONTINUOUS_PICTURE);
} else if (isSupportFocus(Camera.Parameters.FOCUS_MODE_AUTO)) {
mParameters.setFocusMode(Camera.Parameters.FOCUS_MODE_AUTO);
}
//设置预览图片大小
setPreviewSize();
//设置图片大小
setPictureSize();
camera.setParameters(mParameters);
}
Camera.Parameters可以设置的参数非常多,这里就介绍几个比较常用的
Camera.Parameters
1.setFocusMode
设置对焦模式
2.setPreviewSize
设置预览图片大小
3.setPreviewFormat
支持的格式:
4.setPictureSize
设置保存图片的大小
5.setPictureFormat
设置保存图片的格式,格式和setPreviewFormat
一样
6.setDisplayOrientation
设置相机预览画面旋转的角度,degress取值0,90,180,270
7.setPreviewDisplay
设置实时预览SurfaceHolder
8.setPreviewCallback
监听相机预览数据回调
9.setParameters
设置相机的Parameters
其他一些设置,大家可以查看Android文档进行相应的设置
设置相机的预览方向,orientation比较详细的介绍
private void setCameraDisplayOrientation() {
Camera.CameraInfo cameraInfo = new Camera.CameraInfo();
Camera.getCameraInfo(mCameraId, cameraInfo);
int rotation = getWindowManager().getDefaultDisplay().getRotation(); //自然方向
int degrees = 0;
switch (rotation) {
case Surface.ROTATION_0:
degrees = 0;
break;
case Surface.ROTATION_90:
degrees = 90;
break;
case Surface.ROTATION_180:
degrees = 180;
break;
case Surface.ROTATION_270:
degrees = 270;
break;
}
int result;
//cameraInfo.orientation 图像传感方向
if (cameraInfo.facing == Camera.CameraInfo.CAMERA_FACING_FRONT) {
result = (cameraInfo.orientation + degrees) % 360;
result = (360 - result) % 360;
} else {
result = (cameraInfo.orientation - degrees + 360) % 360;
}
mOrientation = result;
//相机预览方向
mCamera.setDisplayOrientation(result);
}
private void takePicture() {
if (null != mCamera) {
mCamera.takePicture(new Camera.ShutterCallback() {
@Override
public void onShutter() {
}
}, new Camera.PictureCallback() {
@Override
public void onPictureTaken(byte[] data, Camera camera) {
//base data
}
}, new Camera.PictureCallback() {
@Override
public void onPictureTaken(final byte[] data, Camera camera) {
mCamera.startPreview();
//save data
}
});
}
}
takePicture的源码实现:
public final void takePicture(ShutterCallback shutter, PictureCallback raw,
PictureCallback jpeg) {
takePicture(shutter, raw, null, jpeg);
}
在使用完成后,onPause或者onDestory中进行相机资源的释放
private void releaseCamera() {
if (null != mCamera) {
mCamera.stopPreview();
mCamera.stopFaceDetection();
mCamera.setPreviewCallback(null);
mCamera.release();
mCamera = null;
}
}
来自官网的模型图,展示了相关的工作流程
重新设计 Android Camera API 的目的在于大幅提高应用对于 Android 设备上的相机子系统的控制能力,同时重新组织 API,提高其效率和可维护性。
在CaptureRequest中设置不同的Surface用于接收不同的图片数据,最后从不同的Surface中获取到图片数据和包含拍照相关信息的CaptureResult。
通过设计框架的改造和优化,Camera2具备了以下优点:
框架上的变化,对整个使用流程变化也非常大,首先了解一些主要的开发类
相机系统服务,用于管理和连接相机设备
相机设备类,和Camera1中的Camera同级
主要用于获取相机信息,内部携带大量的相机信息,包含摄像头的正反(LENS_FACING
)、AE模式、AF模式等,和Camera1中的Camera.Parameters类似
相机捕获图像的设置请求,包含传感器,镜头,闪光灯等
CaptureRequest的构造器,使用Builder模式,设置更加方便
请求抓取相机图像帧的会话,会话的建立主要会建立起一个通道。一个CameraDevice一次只能开启一个CameraCaptureSession。
源端是相机,另一端是 Target,Target可以是Preview,也可以是ImageReader。
用于从相机打开的通道中读取需要的格式的原始图像数据,可以设置多个ImageReader。
Camera2开发流程
CameraManager cameraManager = (CameraManager) getSystemService(Context.CAMERA_SERVICE);
for (String cameraId : cameraManager.getCameraIdList()) {
CameraCharacteristics characteristics = cameraManager.getCameraCharacteristics(cameraId);
Integer facing = characteristics.get(CameraCharacteristics.LENS_FACING);
if (null != facing && facing == CameraCharacteristics.LENS_FACING_FRONT) {
continue;
}
....
}
这里默认选择前置摄像头,并获取相关相机信息。
mImageReader = ImageReader.newInstance(largest.getWidth(), largest.getHeight(), ImageFormat.JPEG, 2);
mImageReader.setOnImageAvailableListener(new ImageReader.OnImageAvailableListener() {
@Override
public void onImageAvailable(ImageReader reader) {
Log.d("DEBUG", "##### onImageAvailable: " + mFile.getPath());
mBackgroundHandler.post(new ImageSaver(reader.acquireNextImage(), mFile));
}
}, mBackgroundHandler);
ImageReader
是获取图像数据的重要途径,通过它可以获取到不同格式的图像数据,例如JPEG、YUV、RAW等。通过ImageReader.newInstance(int width, int height, int format, int maxImages)
创建ImageReader
对象,有4个参数:
ImageFormat.JPEG
,ImageFormat.YUV_420_888
等ImageReader其他相关的方法和回调:
try {
if (!mCameraOpenCloseLock.tryAcquire(2500, TimeUnit.MILLISECONDS)) {
throw new RuntimeException("Time out waiting to lock camera opening.");
}
cameraManager.openCamera(mCameraId, mStateCallback, mBackgroundHandler);
} catch (Exception e) {
e.printStackTrace();
}
cameraManager.openCamera(@NonNull String cameraId,@NonNull final CameraDevice.StateCallback callback, @Nullable Handler handler)
的三个参数:
其中callback回调:
private final CameraDevice.StateCallback mStateCallback = new CameraDevice.StateCallback() {
@Override
public void onOpened(@NonNull CameraDevice camera) {
mCameraOpenCloseLock.release();
mCameraDevice = camera;
createCameraPreviewSession();
}
@Override
public void onDisconnected(@NonNull CameraDevice camera) {
mCameraOpenCloseLock.release();
camera.close();
mCameraDevice = null;
}
@Override
public void onError(@NonNull CameraDevice camera, int error) {
mCameraOpenCloseLock.release();
camera.close();
mCameraDevice = null;
}
@Override
public void onClosed(@NonNull CameraDevice camera) {
super.onClosed(camera);
}
};
在CameraDevice.StateCallback的onOpened回调中执行:
private void createCameraPreviewSession() {
SurfaceTexture texture = mTextureView.getSurfaceTexture();
assert texture != null;
texture.setDefaultBufferSize(mPreviewSize.getWidth(), mPreviewSize.getHeight());
Surface surface = new Surface(texture);
try {
mPreviewRequestBuilder = mCameraDevice.createCaptureRequest(CameraDevice.TEMPLATE_PREVIEW);
mPreviewRequestBuilder.addTarget(surface);
// Here, we create a CameraCaptureSession for camera preview.
mCameraDevice.createCaptureSession(Arrays.asList(surface, mImageReader.getSurface()),
new CameraCaptureSession.StateCallback() {
@Override
public void onConfigured(@NonNull CameraCaptureSession cameraCaptureSession) {
// The camera is already closed
if (null == mCameraDevice) {
return;
}
// When the session is ready, we start displaying the preview.
mCaptureSession = cameraCaptureSession;
try {
// Auto focus should be continuous for camera preview.
mPreviewRequestBuilder.set(CaptureRequest.CONTROL_AF_MODE,
CaptureRequest.CONTROL_AF_MODE_CONTINUOUS_PICTURE);
// Flash is automatically enabled when necessary.
setAutoFlash(mPreviewRequestBuilder);
// Finally, we start displaying the camera preview.
mPreviewRequest = mPreviewRequestBuilder.build();
mCaptureSession.setRepeatingRequest(mPreviewRequest,
mCaptureCallback, mBackgroundHandler);
} catch (CameraAccessException e) {
e.printStackTrace();
}
}
@Override
public void onConfigureFailed(
@NonNull CameraCaptureSession cameraCaptureSession) {
Toast.makeText(Camera2Activity.this, "configureFailed", Toast.LENGTH_SHORT).show();
}
}, null
);
} catch (CameraAccessException e) {
e.printStackTrace();
}
}
这段的代码核心方法是mCameraDevice.createCaptureSession()
创建Capture会话,它接受了三个参数:
CaptureRequest是向CameraCaptureSession提交Capture请求时的信息载体,其内部包括了本次Capture的参数配置和接收图像数据的Surface。
mPreviewRequestBuilder = mCameraDevice.createCaptureRequest(CameraDevice.TEMPLATE_PREVIEW);
mPreviewRequestBuilder.addTarget(surface);
通过CameraDevice.createCaptureRequest()
创建CaptureRequest.Builder
对象,传入一个templateType参数,templateType用于指定使用何种模板创建CaptureRequest.Builder
对象,templateType的取值:
除了模式的配置,CaptureRequest还可以配置很多其他信息,例如图像格式、图像分辨率、传感器控制、闪光灯控制、3A(自动对焦-AF、自动曝光-AE和自动白平衡-AWB)控制等。在createCaptureSession的回调中可以进行设置
// Auto focus should be continuous for camera preview.
mPreviewRequestBuilder.set(CaptureRequest.CONTROL_AF_MODE,
CaptureRequest.CONTROL_AF_MODE_CONTINUOUS_PICTURE);
// Flash is automatically enabled when necessary.
setAutoFlash(mPreviewRequestBuilder);
// Finally, we start displaying the camera preview.
mPreviewRequest = mPreviewRequestBuilder.build();
代码中设置了AF为设置未图片模式下的连续对焦,并设置自动闪光灯。最后通过build()
方法生成CaptureRequest对象。
Camera2中,通过连续重复的Capture实现预览功能,每次Capture会把预览画面显示到对应的Surface上。连续重复的Capture操作通过mCaptureSession.setRepeatingRequest(mPreviewRequest,mCaptureCallback, mBackgroundHandler)
实现,该方法有三个参数:
停止预览使用mCaptureSession.stopRepeating()
方法。
设置上面的request,session后,就可以真正的开始拍照操作
mCaptureSession.capture(mPreviewRequestBuilder.build(), mCaptureCallback, mBackgroundHandler);
该方法也有三个参数,和mCaptureSession.setRepeatingRequest一样:
这里设置了mCaptureCallback:
private CameraCaptureSession.CaptureCallback mCaptureCallback = new CameraCaptureSession.CaptureCallback() {
@Override
public void onCaptureProgressed(@NonNull CameraCaptureSession session, @NonNull CaptureRequest request, @NonNull CaptureResult partialResult) {
process(partialResult);
}
@Override
public void onCaptureCompleted(@NonNull CameraCaptureSession session, @NonNull CaptureRequest request, @NonNull TotalCaptureResult result) {
process(result);
}
private void process(CaptureResult result) {
switch (mState) {
case STATE_PREVIEW: {
// We have nothing to do when the camera preview is working normally.
break;
}
case STATE_WAITING_LOCK: {
Integer afState = result.get(CaptureResult.CONTROL_AF_STATE);
Log.d("DEBUG", "##### process STATE_WAITING_LOCK: " + afState);
if (afState == null) {
captureStillPicture();
} else if (CaptureResult.CONTROL_AF_STATE_FOCUSED_LOCKED == afState ||
CaptureResult.CONTROL_AF_STATE_NOT_FOCUSED_LOCKED == afState) {
// CONTROL_AE_STATE can be null on some devices
Integer aeState = result.get(CaptureResult.CONTROL_AE_STATE);
if (aeState == null ||
aeState == CaptureResult.CONTROL_AE_STATE_CONVERGED) {
mState = STATE_PICTURE_TAKEN;
captureStillPicture();
} else {
runPrecaptureSequence();
}
}
break;
}
case STATE_WAITING_PRECAPTURE: {
// CONTROL_AE_STATE can be null on some devices
Integer aeState = result.get(CaptureResult.CONTROL_AE_STATE);
if (aeState == null ||
aeState == CaptureResult.CONTROL_AE_STATE_PRECAPTURE ||
aeState == CaptureRequest.CONTROL_AE_STATE_FLASH_REQUIRED) {
mState = STATE_WAITING_NON_PRECAPTURE;
}
break;
}
case STATE_WAITING_NON_PRECAPTURE: {
// CONTROL_AE_STATE can be null on some devices
Integer aeState = result.get(CaptureResult.CONTROL_AE_STATE);
if (aeState == null || aeState != CaptureResult.CONTROL_AE_STATE_PRECAPTURE) {
mState = STATE_PICTURE_TAKEN;
captureStillPicture();
}
break;
}
}
}
};
通过设置mState
来区分当前状态,是在预览还是拍照
退到后台或者当前页面被关闭的时候,已经不需要使用相机了,需要进行相机关闭操作,释放资源,
private void closeCamera() {
try {
mCameraOpenCloseLock.acquire();
if (null != mCaptureSession) {
mCaptureSession.close();
mCaptureSession = null;
}
if (null != mCameraDevice) {
mCameraDevice.close();
mCameraDevice = null;
}
if (null != mImageReader) {
mImageReader.close();
mImageReader = null;
}
} catch (InterruptedException e) {
throw new RuntimeException("Interrupted while trying to lock camera closing.", e);
} finally {
mCameraOpenCloseLock.release();
}
}
先后对CaptureSession,CameraDevice,ImageReader进行close操作,释放资源。
这里仅仅对Camera2基本使用流程做了介绍,一些更高级的用法需要大家自行去实践。在Camera1中需要对画面进行方向矫正,而Camera2是否需要呢,关于相机Orientation相关的知识,通过后面的章节再进行介绍。
CameraView的目的就是帮助开发者能够快速集成Camera1和Camera2的特性,可以用下面这张表来说明:
xml中定义
<com.google.android.cameraview.CameraView
android:id="@+id/camera"
android:layout_width="match_parent"
android:layout_height="wrap_content"
android:keepScreenOn="true"
android:adjustViewBounds="true"
app:autoFocus="true"
app:aspectRatio="4:3"
app:facing="back"
app:flash="auto"/>
xml中可以配置:
@Override
protected void onResume() {
super.onResume();
mCameraView.start();
}
@Override
protected void onPause() {
mCameraView.stop();
super.onPause();
}
这样声明后,就可以完成预览的工作了
在xml声明CameraView后,增加回调
if (mCameraView != null) {
mCameraView.addCallback(mCallback);
}
...
private CameraView.Callback mCallback
= new CameraView.Callback() {
@Override
public void onCameraOpened(CameraView cameraView) {
Log.d(TAG, "onCameraOpened");
}
@Override
public void onCameraClosed(CameraView cameraView) {
Log.d(TAG, "onCameraClosed");
}
@Override
public void onPictureTaken(CameraView cameraView, final byte[] data) {
Log.d(TAG, "onPictureTaken " + data.length);
Toast.makeText(cameraView.getContext(), R.string.picture_taken, Toast.LENGTH_SHORT)
.show();
getBackgroundHandler().post(new Runnable() {
@Override
public void run() {
File file = new File(getExternalFilesDir(Environment.DIRECTORY_PICTURES),
"picture.jpg");
Log.d(TAG, "onPictureTaken file path: " + file.getPath());
OutputStream os = null;
try {
os = new FileOutputStream(file);
os.write(data);
os.close();
} catch (IOException e) {
Log.w(TAG, "Cannot write to " + file, e);
} finally {
if (os != null) {
try {
os.close();
} catch (IOException e) {
// Ignore
}
}
}
}
});
}
};
有三个回调方法,相机打开,相机关闭,和拍照。
mCameraView.takePicture();
就是这么简单,点击后拍照,然后回调中处理图像数据
CameraX 是一个 Jetpack 支持库,目的是简化Camera的开发工作,它是基于Camera2 API的基础,向后兼容至 Android 5.0(API 级别 21)。
它有以下几个特性:
目前CameraX最新版本是1.0.0-alpha06
,在app的build.gradle引用:
dependencies {
// CameraX core library.
def camerax_version = "1.0.0-alpha06"
implementation "androidx.camera:camera-core:${camerax_version}"
// If you want to use Camera2 extensions.
implementation "androidx.camera:camera-camera2:${camerax_version}"
def camerax_view_version = "1.0.0-alpha03"
def camerax_ext_version = "1.0.0-alpha03"
//other
// If you to use the Camera View class
implementation "androidx.camera:camera-view:$camerax_view_version"
// If you to use Camera Extensions
implementation "androidx.camera:camera-extensions:$camerax_ext_version"
}
因为CameraX是一个 Jetpack 支持库,相机的打开和释放都是使用了Jetpack的Lifecycle来进行处理。
预览参数设置,使用PreviewConfig.Builder()实现:
PreviewConfig config = new PreviewConfig.Builder()
.setLensFacing(CameraX.LensFacing.BACK)
.setTargetRotation(mTextureView.getDisplay().getRotation())
.setTargetResolution(new Size(640, 480))
.build();
Preview preview = new Preview(config);
preview.setOnPreviewOutputUpdateListener(new Preview.OnPreviewOutputUpdateListener() {
@Override
public void onUpdated(@NonNull Preview.PreviewOutput output) {
if (mTextureView.getParent() instanceof ViewGroup) {
ViewGroup viewGroup = (ViewGroup) mTextureView.getParent();
viewGroup.removeView(mTextureView);
viewGroup.addView(mTextureView, 0);
mTextureView.setSurfaceTexture(output.getSurfaceTexture());
updateTransform();
}
}
});
//lifecycle
CameraX.bindToLifecycle(this, preview);
PreivewConfig.Builder可以设置的属性很多,这里只设置了摄像头、旋转方向、预览分辨率,还有很多其他方法,大家可以自行试验。
在preview回调监听中,把output的SurfaceTexture设置到mTextureView中,实现图像预览,最后增加Lifecycle的绑定。
ImageCaptureConfig captureConfig = new ImageCaptureConfig.Builder()
.setTargetAspectRatio(AspectRatio.RATIO_16_9)
.setCaptureMode(ImageCapture.CaptureMode.MIN_LATENCY)
.setTargetRotation(getWindowManager().getDefaultDisplay().getRotation())
.build();
ImageCapture imageCapture = new ImageCapture(captureConfig);
mTakePicture.setOnClickListener((view) -> {
final File file = new File(getExternalMediaDirs()[0], System.currentTimeMillis() + ".jpg");
Log.d("DEBUG", "##### file path: " + file.getPath());
imageCapture.takePicture(file, ContextCompat.getMainExecutor(getApplicationContext()), new ImageCapture.OnImageSavedListener() {
@Override
public void onImageSaved(@NonNull File file) {
Log.d("DEBUG", "##### onImageSaved: " + file.getPath());
}
@Override
public void onError(@NonNull ImageCapture.ImageCaptureError imageCaptureError, @NonNull String message, @Nullable Throwable cause) {
Log.d("DEBUG", "##### onError: " + message);
}
});
});
CameraX.bindToLifecycle(this, preview, imageCapture);
拍照的参数通过ImageCaptureConfig.Builder
设置,这里只设置了图片宽高比、拍摄模式和旋转方向,还有很多其他方法,大家可以自行试验。
真正调用拍照的方法:
例子调用的是takePicture(File, OnImageSavedListener),直接存为文件。最后再增加Lifecycle的绑定。
ImageAnalysisConfig analysisConfig = new ImageAnalysisConfig.Builder()
.setImageReaderMode(ImageAnalysis.ImageReaderMode.ACQUIRE_LATEST_IMAGE)
.build();
ImageAnalysis imageAnalysis = new ImageAnalysis(analysisConfig);
imageAnalysis.setAnalyzer(ContextCompat.getMainExecutor(getApplicationContext()),
new LuminosityAnalyzer());
CameraX.bindToLifecycle(this, preview, imageCapture, imageAnalysis);
...
private class LuminosityAnalyzer implements ImageAnalysis.Analyzer {
private long lastAnalyzedTimestamp = 0L;
@Override
public void analyze(ImageProxy image, int rotationDegrees) {
final Image img = image.getImage();
if (img != null) {
Log.d("DEBUG", img.getWidth() + "," + img.getHeight());
}
}
}
图片分析,不是必要的步骤,但是ImageAnalysis,可以对每帧图像进行分析。
设置参数通过ImageAnalysisConfig.Builder()
,这里只设置了ImageReaderMode
,它有两种模式:
最后还是增加Lifecycle的绑定。CameraX的使用也非常简单,把Camera2中复杂的API封装到统一的config中,只需要几行代码,就实现需要的功能。
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