面向Android手機的序列圖像采集工具

陳　旅，劉國忠，孫容海

（1.廣西師范大學計算機科學與信息工程學院，桂林541004；2.廣西桂平市木樂第一中學，桂平　537202）

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面向Android手機的序列圖像采集工具

陳旅1，劉國忠2，孫容海1

（1.廣西師范大學計算機科學與信息工程學院，桂林541004；2.廣西桂平市木樂第一中學，桂平537202）

摘要：智能手機的普及使得人們越來越喜愛用手機來拍攝圖像。針對Android手機用戶，設(shè)計和開發(fā)一個序列圖像采集工具。該工具是在Eclipse環(huán)境下開發(fā)，通過使用ADT插件來實現(xiàn)用手機攝像頭捕獲連續(xù)場景并轉(zhuǎn)化為序列圖像，可有效捕捉每個精彩的鏡頭。

關(guān)鍵詞：Android；圖像采集；序列圖像

0　引言

隨著Android操作系統(tǒng)的不斷成熟與快速發(fā)展，其開源的操作系統(tǒng)和良好的用戶體驗得到了手機制造商和用戶的喜愛。在2011年第一季度，Android的全球市場總額超過了塞班操作系統(tǒng)。如今，Android在中國市場占據(jù)了大部分的市場總額，越來越多的用戶成為Android智能手機的使用群體。由于每臺智能手機都配備有攝像頭，使得智能手機可以完成拍照和攝像等功能。用戶可以在沒有照相機或攝像機等采集工具的情況下，通過手機也能進行圖像采集。隨著手機配備的攝像頭硬件性能提升，手機攝像頭能在單位時間內(nèi)捕獲更多的圖像資源。相對于一般的拍照功能，連續(xù)圖像采集的功能更強大。它可以讓愛好攝影人士更容易采集到滿意的圖像，又不必擔心由于時機把握得不準確而丟失精彩的鏡頭。因此，設(shè)計和開發(fā)基于Android的圖像序列采集工具具有重要的應(yīng)用意義。為此，本文在Eclipse環(huán)境下，使用ADT插件[1]開發(fā)了一個序列圖像采集工具。下面詳細介紹該工具的系統(tǒng)功能、采集流程、采集方法和測試結(jié)果。

1　功能介紹

本文設(shè)計的序列圖像采集工具的主要功能為圖像采集和視頻采集。另外，為方便用戶查看采集結(jié)果，增加瀏覽圖片和瀏覽視頻兩個輔助功能。圖1是本文的序列圖像采集工具的功能模塊圖。

圖1　功能模塊圖

各模塊的詳細功能介紹如下。（1）圖像采集：打開手機攝像頭采集視頻資源，保存到臨時目錄下。讀取臨時目錄下的視頻資源，提取視頻的幀圖片，按時間順序保存到圖片目錄下。（2）視頻采集：打開手機攝像頭采集視頻資源，保存到臨時目錄下。讀取臨時目錄下的視頻資源，提取視頻的第一幀圖片作為縮略圖，按時間順序保存到視頻目錄下。（3）瀏覽圖片：查看JPG格式的序列圖片集合。（4）瀏覽視頻：查看MP4格式的序列視頻。

2　序列圖像采集流程

圖2為本文的序列圖像采集流程，具體過程如下。圖像采集開始后，系統(tǒng)打開手機攝像頭進入預(yù)覽狀態(tài)。該過程可由Android的硬件開發(fā)包Camera[2]包提供的功能來完成，通過Camera包提供的功能加載攝像機預(yù)設(shè)的參數(shù)。用戶啟動采集按鈕，系統(tǒng)按照預(yù)設(shè)的參數(shù)開始圖像的采集工作。圖像的采集工作是將采集到的視頻資源轉(zhuǎn)換成有序列的圖像的過程。最后保存序列圖像，采集結(jié)束。

圖2　圖像采集流程

3　序列圖像采集方法

Android手機的圖像采集方式大致分為拍照方式采集和攝像頭錄制采集兩種方式。拍照采集方式的特點是采集圖像的質(zhì)量較高，但是單位時間內(nèi)采集的數(shù)量少；而攝像頭錄制采集方式則可以獲得足夠的圖像資源。隨著手機搭載攝像頭的像素提升，通過攝像頭錄制采集的圖片資源可以達到高清級別。本文采用攝像頭錄制方式采集圖像，即先通過攝像頭采集成一段視頻，然后提取視頻里的幀圖片，最后轉(zhuǎn)換為序列圖像。圖3為圖像采集過程示意圖。具體的操作是，首先打開手機攝像頭采集視頻資源。為了保證采集的視頻資源完整性，將采集完整的視頻資源先保存到臨時目錄下。保存時為視頻生成隨機的視頻簽名編號，以便于之后圖片的分組編號。最后，提取臨時視頻資源進行提取視頻幀的操作。下面詳細介紹提取視頻的幀圖片的關(guān)鍵步驟：

視頻幀的結(jié)構(gòu)如圖4所示。由于攝像頭的打開和關(guān)閉也會作為一幀來處理，因此視頻幀的首幀和尾幀一般是黑屏的幀，在提取視頻的幀圖像時要跳過這兩幀。從第二幀開始是有資源的幀圖片。該過程的實現(xiàn)函數(shù)在JavaCV開源視覺處理庫的com.googlecode.javacv. FFmpegFrameGrabber包中，它能完成抓取視頻中的幀圖像并轉(zhuǎn)化為一系列有序列的圖像的相關(guān)操作。

圖4　視頻的幀序列

提取視頻的幀圖像后，將第一幀的圖像單獨提取出來作為圖片集的縮略圖。用前面生成的簽名數(shù)字編號和生成圖像的時間來標注每一張?zhí)崛〕鰜淼膸瑘D像及其縮略圖，作為這一組提取出來的幀圖像的標識。完成這一步驟之后，分別將圖像集和縮略圖保存到相應(yīng)的文件夾下就完成了序列圖像的采集工作。該過程可由Android的圖像開發(fā)包Bitmap[3]和BitmapFactory[4]包中提供的功能來完成。視頻采集功能和圖像采集的操作大致相同，視頻采集最后生成的是按時間排序的視頻。最后將縮略圖和圖像集、視頻布置到手機顯示的界面上。用戶點擊縮略圖，由縮略圖上的簽名編號就能索引到相應(yīng)的序列圖像集合或視頻。

4　測試結(jié)果

在Android智能手機模擬環(huán)境下安裝測試序列圖像采集工具，圖5為該軟件的運行界面。主界面上設(shè)置有4個可點擊按鈕，分別是圖片采集、視頻采集、瀏覽圖片、瀏覽視頻。由于大部分用戶操作手機的時候都是習慣用右手操作，所以本次界面設(shè)計采用了相對布局的方式。將4個可點擊按鈕按照相對于屏幕的方式對齊到右下角。圖6為圖像采集界面。布局的上層會出現(xiàn)兩個按鈕，分別是采集按鈕和停止按鈕。默認情況下，采集按鈕是可以點擊的，而停止按鈕是不可使用。當用戶點擊了采集按鈕，此時手機將進入采集狀態(tài)，采集按鈕會變成不可使用，而停止按鈕則變成可用。圖7（a）為圖片集的縮略圖，點擊圖中的任意一張縮略圖像便會進入如圖7（b）所示的詳細圖界面。此時點擊的圖片對應(yīng)的圖片集合就會顯示成一組卡片模型的顯示方式。手指左右滑動圖片可以瀏覽上一頁或者下一頁的圖片。點擊單擊圖7（c）的任意一個視頻的縮略圖，系統(tǒng)便會進入如圖7（d）所示的播放界面，系統(tǒng)將自動播放與縮略圖對應(yīng)的視頻資源。

5　結(jié)語

本文設(shè)計和開發(fā)了一個面向Android手機的圖像采集工具。該工具通過視頻采集方式來獲取圖像，能夠在短時間內(nèi)獲取較多的序列圖像資源。經(jīng)測試，在手機硬件支持的情況下，通過提取視頻圖片資源的采集方式可以獲得每秒鐘30幀甚至更多的圖像。

圖7　圖像與視頻展示界面

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參考文獻：

[1]王英強,陳綏陽,張文勝. Android應(yīng)用程序設(shè)計.北京：清華大學出版社，2013.

[2]Android.hardware.Camera API [EB/OL]. https://developer.android.com/reference/android/graphics/Bitmap.html?, 2014-4-5.

[3]Android.graphics.Bitmap API [EB/OL]. https://developer.android.com/reference/android/graphics/Bitmap.html?, 2014-4-5.

[4]Android.graphics.BitmapFactory API [EB/OL]. https://developer.android.com/reference/android/graphics/BitmapFactory.html?, 2014-4-5.

陳旅(1991-），男，廣西柳城人，碩士生，研究方向為圖像處理

劉國忠（1975-），男，廣西桂平人，中學一級教師，主要從事計算機教育

Sequence Image Acquisition Tool for Android Mobile Phone

CHEN Lv1，LIU Guo-zhong2，Sun Rong-hai1
（1. College of Computer Science and Information Technology, Guangxi Normal University, Guilin 541004 2. No. 1 Middle School of Mule in Guiping city of Guangxi, Guiping 537202）

Abstract：The popularity of smart phones makes it more and more popular to use mobile phones to shoot images. For Android mobile phone users, designs and develops a sequence of image acquisition tool. The tool is developed in Eclipse environment, through the use of ADT plugins to achieve the use of a mobile phone camera to capture a continuous scene and transformed into a sequence of images, which can effectively capture each wonderful lens.

Keywords：Android; Image Acquisition; Sequence Images

收稿日期：2016-01-22修稿日期：2016-03-10

通訊作者：孫容海（1971-)，男，湖南安化人，碩士，工程師，研究方向為圖像處理

作者簡介：

文章編號：1007-1423（2016）09-0063-04

DOI：10.3969/j.issn.1007-1423.2016.09.015

基金項目：國家自然科學基金項目（No.61562007）、廣西高等學校科研項目（No.KY2015LX006）、桂林市科學研究與技術(shù)開發(fā)計劃項目（No.20140103-17）