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使用 Android Studio 开发实时视频监控 App (摄像头提供源)

碧海醫心
发布: 2025-10-01 22:12:01
原创
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使用 android studio 开发实时视频监控 app (摄像头提供源)

本文旨在指导开发者使用 Android Studio 和 Java 开发一款能够实时监控摄像头视频流的 Android 应用,并集成人工智能技术进行人脸识别。文章将介绍实现该功能所需的技术,包括摄像头访问、视频流处理、人脸识别算法库的选择和使用,并提供相关示例和注意事项,帮助读者构建一个功能完备的实时监控应用。

开发实时视频监控 Android App 的技术栈

开发一款基于 Android Studio,通过摄像头获取实时视频流并进行人脸识别的应用,涉及到多个关键技术点。以下将详细介绍这些技术点,并提供相关建议。

1. 摄像头访问

Android 提供了多种方式访问设备摄像头。

  • Camera API (android.hardware.Camera):这是较早期的 API,虽然功能强大,但使用起来较为复杂,且在较新的 Android 版本中已逐渐被 Camera2 API 取代。
  • Camera2 API (android.hardware.camera2):这是 Android 5.0 (API level 21) 引入的 API,提供了更精细的控制,例如曝光时间、感光度等。它也更加灵活,可以实现更高级的图像处理效果。
  • CameraX: 这是一个 Jetpack 支持库,旨在简化相机应用的开发。它抽象了不同设备的差异,并提供了一致的 API。CameraX 易于使用,并支持常见的用例,例如预览、拍照、录像等。

建议: 推荐使用 CameraX,因为它简化了相机操作,并且具有良好的跨设备兼容性。

2. 视频流处理

获取到摄像头数据后,需要将其显示在屏幕上,并进行后续处理(例如人脸识别)。

  • SurfaceView: 这是一个用于显示视频流的视图。它允许直接将像素数据绘制到屏幕上,而无需经过 Android 的视图系统,从而提高了性能。
  • TextureView: 与 SurfaceView 类似,但更加灵活。 TextureView 可以像普通 View 一样进行变换(例如旋转、缩放),但性能不如 SurfaceView。
  • MediaCodec: 用于视频编码和解码。可以将摄像头数据编码为视频格式(例如 H.264),也可以解码视频流进行处理。

建议: 使用 SurfaceView 显示视频流,并根据需要使用 MediaCodec 进行编码/解码。

3. 人脸识别

人脸识别是本应用的核心功能。有多种人脸识别算法和库可供选择。

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  • OpenCV: 一个强大的计算机视觉库,提供了丰富的人脸识别算法,例如 Haar Cascade、LBPH、Eigenfaces、Fisherfaces 等。 OpenCV 是一个跨平台库,可以在 Android 上使用。
  • Android Face API: Android 提供了一个内置的人脸检测 API (android.media.FaceDetector),可以检测图像中的人脸。但该 API 功能有限,仅能检测人脸的位置和一些基本特征。
  • TensorFlow Lite: 一个轻量级的机器学习框架,可以在移动设备上运行。可以使用 TensorFlow Lite 部署自定义的人脸识别模型。

建议: 如果需要高性能和高精度的人脸识别,推荐使用 OpenCV。 如果对精度要求不高,可以使用 Android Face API 进行快速人脸检测。对于更高级的需求,可以考虑 TensorFlow Lite

4. 示例代码 (CameraX + OpenCV)

以下是一个简单的示例,展示如何使用 CameraX 获取摄像头数据,并使用 OpenCV 进行人脸检测。

import androidx.camera.core.CameraSelector;
import androidx.camera.core.ImageAnalysis;
import androidx.camera.core.ImageProxy;
import androidx.camera.core.Preview;
import androidx.camera.lifecycle.ProcessCameraProvider;
import androidx.camera.view.PreviewView;
import androidx.core.content.ContextCompat;
import androidx.lifecycle.LifecycleOwner;

import android.annotation.SuppressLint;
import android.os.Bundle;
import android.util.Log;
import android.util.Size;
import android.widget.Toast;

import androidx.appcompat.app.AppCompatActivity;

import com.google.common.util.concurrent.ListenableFuture;

import org.opencv.android.OpenCVLoader;
import org.opencv.core.Mat;
import org.opencv.core.MatOfRect;
import org.opencv.core.Rect;
import org.opencv.core.Scalar;
import org.opencv.imgproc.Imgproc;
import org.opencv.objdetect.CascadeClassifier;

import java.io.File;
import java.io.FileOutputStream;
import java.io.IOException;
import java.io.InputStream;
import java.util.concurrent.ExecutionException;

public class MainActivity extends AppCompatActivity {

    private PreviewView previewView;
    private ListenableFuture<ProcessCameraProvider> cameraProviderFuture;
    private CascadeClassifier faceDetector;

    static {
        if (!OpenCVLoader.initDebug()) {
            Log.e("OpenCV", "Unable to load OpenCV!");
        } else {
            Log.d("OpenCV", "OpenCV loaded Successfully!");
        }
    }


    @Override
    protected void onCreate(Bundle savedInstanceState) {
        super.onCreate(savedInstanceState);
        setContentView(R.layout.activity_main);

        previewView = findViewById(R.id.previewView);

        cameraProviderFuture = ProcessCameraProvider.getInstance(this);
        cameraProviderFuture.addListener(() -> {
            try {
                ProcessCameraProvider cameraProvider = cameraProviderFuture.get();
                bindPreview(cameraProvider);
            } catch (ExecutionException | InterruptedException e) {
                // No errors need to be handled for this Future.
                // This should never be reached.
            }
        }, ContextCompat.getMainExecutor(this));

        try {
            // Load the cascade classifier
            InputStream is = getResources().openRawResource(R.raw.haarcascade_frontalface_default);
            File cascadeDir = getDir("cascade", MODE_PRIVATE);
            File mCascadeFile = new File(cascadeDir, "haarcascade_frontalface_default.xml");
            FileOutputStream os = new FileOutputStream(mCascadeFile);

            byte[] buffer = new byte[4096];
            int bytesRead;
            while ((bytesRead = is.read(buffer)) != -1) {
                os.write(buffer, 0, bytesRead);
            }
            is.close();
            os.close();

            faceDetector = new CascadeClassifier(mCascadeFile.getAbsolutePath());
            if (faceDetector.empty()) {
                Log.e("OpenCV", "Failed to load cascade classifier");
                faceDetector = null;
            } else
                Log.i("OpenCV", "Loaded cascade classifier from " + mCascadeFile.getAbsolutePath());

            cascadeDir.delete();

        } catch (IOException e) {
            e.printStackTrace();
            Log.e("OpenCV", "Failed to load cascade. Exception thrown: " + e);
        }

    }

    @SuppressLint("UnsafeOptInUsageError")
    void bindPreview(@androidx.annotation.NonNull ProcessCameraProvider cameraProvider) {
        Preview preview = new Preview.Builder()
                .build();

        CameraSelector cameraSelector = new CameraSelector.Builder()
                .requireLensFacing(CameraSelector.LENS_FACING_FRONT)
                .build();

        preview.setSurfaceProvider(previewView.getSurfaceProvider());

        ImageAnalysis imageAnalysis = new ImageAnalysis.Builder()
                .setTargetResolution(new Size(640, 480))
                .setBackpressureStrategy(ImageAnalysis.STRATEGY_KEEP_ONLY_LATEST)
                .build();

        imageAnalysis.setAnalyzer(ContextCompat.getMainExecutor(this), image -> {
            @SuppressLint("UnsafeOptInUsageError")
            android.media.Image mediaImage = image.getImage();
            if (mediaImage != null) {
                Mat imageMat = new Mat();
                // Convert ImageProxy to Mat (OpenCV) - This part needs to be implemented based on the ImageProxy format.  YUV_420_888 is common.
                // **Important**:  You'll likely need a YUV -> RGB conversion here.  This example skips that for brevity.  See below for a potential solution.
                // Convert ImageProxy to Mat (OpenCV) - A basic placeholder - REPLACE THIS
                // This is a VERY simplified example.  You will need to handle different image formats correctly.
                // This code assumes the image is in a format directly convertible to Mat, which is often NOT the case.

                // For YUV_420_888 (most common):
                // 1.  Convert ImageProxy to YUV planes (Y, U, V).
                // 2.  Convert YUV planes to NV21 byte array.
                // 3.  Create a Mat from the NV21 byte array (Imgproc.COLOR_YUV2BGR_NV21 for color, or Imgproc.COLOR_YUV2GRAY_NV21 for grayscale).
                // 4.  Use that Mat for face detection.

                // Example (Conceptual - Adapt to your needs):
                // byte[] nv21; // Get NV21 byte array from ImageProxy (YUV_420_888) - Requires custom conversion code.
                // Mat yuv = new Mat(image.getHeight() + image.getHeight() / 2, image.getWidth(), CvType.CV_8UC1);
                // yuv.put(0, 0, nv21);
                // Imgproc.cvtColor(yuv, imageMat, Imgproc.COLOR_YUV2BGR_NV21);

                // For demonstration, we'll just create an empty Mat.  THIS IS WRONG AND WILL NOT WORK.
                // Replace this with the correct conversion from ImageProxy to Mat.
                //imageMat = new Mat(image.getHeight(), image.getWidth(), CvType.CV_8UC3);

                // Face detection
                if (faceDetector != null) {
                    MatOfRect faceDetections = new MatOfRect();
                    faceDetector.detectMultiScale(imageMat, faceDetections);

                    for (Rect rect : faceDetections.toArray()) {
                        Imgproc.rectangle(imageMat, rect.tl(), rect.br(), new Scalar(0, 255, 0), 3);
                    }

                    // Display the image with detected faces (This requires converting the Mat back to a Bitmap/Image and displaying it).
                    // This is a complex topic on its own and is beyond the scope of this simplified example.
                    // Consider using a custom View or a library to display the processed image.
                    Log.d("Faces Detected", String.format("%s faces detected", faceDetections.toArray().length));
                } else {
                    Log.e("OpenCV", "Face detector not initialized");
                }

                image.close();
            }
        });

        cameraProvider.bindToLifecycle((LifecycleOwner)this, cameraSelector, preview, imageAnalysis);
    }
}
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注意事项:

  • 需要在 build.gradle 文件中添加 CameraX 和 OpenCV 的依赖。
  • 需要申请相机权限。
  • 示例代码中的 YUV -> RGB 转换部分需要根据实际的 ImageProxy 格式进行调整。
  • 人脸检测结果的显示需要将 Mat 转换回 Bitmap,这部分也需要额外的代码。
  • 需要将 haarcascade_frontalface_default.xml 放在 res/raw 目录下。可以从 OpenCV 的官方网站下载。

AndroidManifest.xml (部分):

<uses-permission android:name="android.permission.CAMERA"/>
<uses-feature android:name="android.hardware.camera.any"/>
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build.gradle (部分):

dependencies {
    // CameraX core library using camera2 implementation
    def camerax_version = "1.2.3"
    implementation "androidx.camera:camera-camera2:$camerax_version"
    implementation "androidx.camera:camera-lifecycle:$camerax_version"
    implementation "androidx.camera:camera-view:$camerax_version"

    implementation 'org.opencv:opencv:4.7.0'
}
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5. 总结

开发实时视频监控 Android App 需要掌握摄像头访问、视频流处理和人脸识别等技术。 CameraX 简化了相机操作, OpenCV 提供了强大的人脸识别算法。 通过合理的组合这些技术,可以构建一个功能完备的应用。 请务必注意权限申请、图像格式转换以及性能优化。

以上就是使用 Android Studio 开发实时视频监控 App (摄像头提供源)的详细内容,更多请关注php中文网其它相关文章!

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