《嵌入式系统开发技术》设计报告

嵌入式系统开发技术设计报告组长：成员：中国石油大学（华东）计算机与通信工程学院计算机科学系二0年12月设计名称OpenCV在Android环境下的移植与应用完成时间20**年12月验收时间20**年12月本组成员情况姓名学号承担的任务成绩张71216制定计划，项目进度安排，移植OpenCV到android,开发OpenCV在安卓中的应用郑71309搜集资料，学习Opencv程序设计，开发OpenCV在安卓中的应用林71214配置安卓开发环境，学习安卓中jni的使用方法，开发OpenCV在安卓中的应用一、引言OpenCV的全称是：OpenSourceComputerVisionLibrary。OpenCV是一个基于（开源）发行的跨平台计算机视觉库，可以运行在Linux、Windows和MacOS操作系统上。它轻量级而且高效——由一系列C函数和少量C++类构成，同时提供了Python、Ruby、MATLAB等语言的接口，实现了图像处理和计算机视觉方面的很多通用算法。它的应用领域非常广泛，包括人机互动、物体识别、图像分割、人脸识别、机器视觉、汽车安全驾驶等。随着手机性能的不断提高，OpenCV往安卓上移植已经成为可能，安卓设备移植上OpenCV之后将能够进行复杂的图像处理和视频分析工作，人们不必拘泥于使用固定的设备进行图像以及视频的处理，从而增加了处理的灵活性。本课程设计实现的就是OpenCV到安卓的移植以及在安卓上实现一个简单的图像处理应用。Android应用程序是通过AndroidSDK（SoftwareDevelopmentKit）利用Java编程语言进行开发，同时也可以通过JNI调用C动态库，不过这种开发方式存在技术障碍，伴随着AndroidNDK(NativeDevelopmentKit)的问世，使得“JAVA+C”的开发方式走向成熟。二、总体设计1、功能描述本课程设计分为以下四个模块，各模块功能介绍如下：Android-OpenCV项目：OpenCV中大部分重要API在该项目中已经封装成了JAVA接口，为安卓上的OpenCV开发提供C、C++函数支持。AndroidNDK：它包括从C/C++生成原生代码库所需要的工具和buildfiles，能够将一致的原生库嵌入可以在Android设备上部署的应用程序包文件（applicationpackagesfiles，即.apk文件）中，支持所有未来Android平台的一些列原生系统头文件和库。在本课程设计中担任重要角色，包括交叉编译OpenCV源代码、编译测试程序等。Cygwin:Windows下模拟Linux操作环境，在其中执行NDK编译。Eclipse：Android开发环境，开发android程序，生成可执行的.apk文件,连接真机或虚拟机进行调试。2、设计特色本课程设计的特色在于成功的将android-opencv移植到eclipse开发环境中去，实现了在android设备开发图像处理、视频分析应用，提高了android设备的使用价值。编译环境采用AndroidNDK+Cygwin，方便开发者在windows环境下开发“java+c”程序。3、体系结构C代码开发环境：Java代码开发环境：三、详细设计1、AndroidNDK开发环境搭建（1）、NDK下载本课程设计使用的NDK版本是android-ndk-r4-crystax，这是一款面向android的编译工具，下载后解压，存放位置自己定义，我放在G盘根目录下。（2）、Cygwin下载由于NDK编译代码时必须要用到make和gcc，所以必须搭建一个Linux环境，下载Cygwin，安装时要注意一下几点：安装目录最好不要放在有中文和空格的目录里；在选择需要下载的包时，由于不清楚各个包的用途，为了避免出错，所以选择了全部下载；由于是从国外站点下载资源，速度稍微有些慢，大约1~2个小时，Cygwin模拟Linux环境AndroidNDK交叉编译工具C程序代码的编辑、编译、生成库文件。Eclipse安卓开发环境Java代码编辑、编译。Eclipse安卓开发环境生成可执行的apk文件。期间应确保网络通畅。安装后在系统环境变量Path中加入cygwin的bin和android-ndk-r4-crystax的路径，检测是否安装成功，打开CygwinTerminal,在命令行输入“cygcheck-ccygwin”，会打印出当前cygwin的版本和运行状态，显示status是“OK”，则表示安装成功，否则需要重新安装。下面需要配置NDK环境变量，配置文件为.bash_profile，我的文件目录是D:\cygwin\home\zhangyu\.bash_profile，在文件末尾添加“NDK=/cygdrive/你的盘符/androidndk目录”，为了区分该NDK版本，我写的是：ndk_r4=/cygdrive/g/android-ndk-r4-crystaxexportndk_r4，“ndk_r4”这个名字是自己定义的，方便记忆。保存后，关闭终端，重启，终端，可能会出现一下错误：导致这个错误的原因是使用了windows环境下的编辑环境，在Linux下存在不兼容的问题，在该文件目录下输入“dos2unix.bash_profile”，以Unix标准规范该文件即可消除错误。输入“cd$ndk_r4”，如果跳到该目录下，则表明ndk环境变量配置成功。下面对NDK所带的一个例子进行编译，如下图所示：编译后生成libhello-jni.so文件，将该工程导入eclipse，编译运行，结果如下：至此，AndroidNDK开发环境搭建完毕。2、Android-OpenCV移植移植方法参照CSDN的一篇博文，下载Android-OpenCV源码包，存放到G盘根目录下，该源码包已经写好了交叉编译Opencv的Makefile文件和Opencv的AndroidLibraryProject，用于本课程设计，需要修改以下几个地方：（1）build.sh文件将“ndk-build”替换为“cygdrive/g/android-ndk-r4-crystax/ndk-build”，用于明确所使用的ndk-build的具体路径。（2）clean.sh文件同上。将android-ndk-r4-crystax整个文件夹拷贝到D:\cygwin\home\zhangyu下，因为在opencv源码包中的local.env文件中指定的ANDROID_NDK_ROOT=$(HOME)/android-ndk-r4-crystax。或者在此处更改NDK目录，总之目的就是正确的找到NDK工具所在目录。下面编译Opencv，打开Cygwin终端，进入opencv目录，运行build.sh，编译大约持续30分钟，编译成功后，在android/libs/armeabi和armeabi-v7a两个文件夹下生成libandroid-opencv.so文件，用于Android开发的opencv库文件生成成功。打开eclipse，将android文件夹下的工程导入到eclipse工作空间中，导入后运行该工程，在虚拟机上无任何反应，eclipse控制台输出如下信息：下面运行opencv源码包自带的android应用，启动cygwin终端，进入例子程序CVCamera目录下：编译成功，将该工程导入eclipse，连接手机，选择在真机上运行，运行结果如下：表示androi-opencv移植成功，该eclipse开发环境具备了使用opencv进行android应用开发的功能。3、Android-OpenCV应用实例我们自己开发了一个简单的图片处理的应用，功能是对彩色图片进行灰度处理和加入噪点处理。新建androidproject，导入opencv库工程bin目录下的opencv.jar，这样新建的工程就可以调用java封装的opencv函数。该工程用到了一个activity和一个layout，布局界面代码如下：Activity_main.xml?xmlversion=1.0encoding=utf-8?LinearLayoutxmlns:android=:tools=:orientation=verticalandroid:layout_width=match_parentandroid:layout_height=match_parentButtonandroid:id=@+id/btn_gray_process!--灰度处理按钮--android:layout_width=fill_parentandroid:layout_height=wrap_contentandroid:text=@string/str_grayproc/Buttonandroid:id=@+id/btn_salt_process!--加入噪点按钮--android:layout_width=fill_parentandroid:layout_height=wrap_contentandroid:text=@string/str_saltproc/Buttonandroid:id=@+id/btn_restore_process!--还原图片按钮--android:layout_width=fill_parentandroid:layout_height=wrap_contentandroid:text=@string/str_restoreproc/ImageViewandroid:id=@+id/image_view!--显示图片控件--android:layout_width=wrap_contentandroid:layout_height=wrap_contentandroid:contentDescription=@string/str_desc//LinearLayoutActivity部分代码如下：publicclassMainActivityextendsActivityimplementsOnClickListener{privateButtongray;//灰度处理按钮privateButtonsalt;//噪点按钮privateButtonrestore;//还原按钮privateImageViewimageView;privateBitmapbmp;@OverridepublicvoidonCreate(BundlesavedInstanceState){super.onCreate(savedInstanceState);setContentView(R.layout.activity_main);gray=(Button)findViewById(R.id.btn_gray_process);//变量与xml文件中salt=(Button)findViewById(R.id.btn_salt_process);//的控件进行绑定restore=(Button)findViewById(R.id.btn_restore_process);imageView=(ImageView)findViewById(R.id.image_view);//将lena图像加载程序中并进行显示bmp=BitmapFactory.decodeResource(getResources(),R.drawable.lena);imageView.setImageBitmap(bmp);//为按钮点击事件设置监听器gray.setOnClickListener(this);salt.setOnClickListener(this);restore.setOnClickListener(