OpenCV + Kotlin 实现 USB 摄像头(相机)实时画面、拍照

Part1一. 业务背景

我们团队前段时间做了一款小型的智能硬件，它能够自动拍摄一些商品的图片，这些图片将会出现在电商 App 的详情页并进行展示。

基于以上的背景，我们需要一个业务后台用于发送相应的拍照指令，还需要开发一款软件(上位机)用于接收拍照指令和操作硬件设备。

Part2二. 原先的实现方式以及痛点

早期为了快速实现功能，我们团队使用 JavaCV 调用 USB 摄像头(相机)进行实时画面的展示和拍照。这样的好处在于，能够快速实现产品经理提出的功能，并快速上线。当然，也会遇到一些问题。

我列举几个遇到的问题：

1. 软件体积过大

2. 编译速度慢

3. 软件运行时占用大量的内存

4. 对于获取的实时画面，不利于在软件侧(客户端侧)调用机器学习或者深度学习的库，因为整个软件采用 Java/Kotlin 编写的。

Part3三. 使用 OpenCV 进行重构

基于上述的原因，我尝试用 OpenCV 替代 JavaCV 看看能否解决这些问题。

13.1JNI 调用的设计

由于我使用 OpenCV C++ 版本来进行开发，因此在开发之前需要先设计好应用层(我们的软件主要是采用 Java/Kotlin 编写的)如何跟 Native 层进行交互的一些的方法。比如：USB 摄像头(相机)的开启和关闭、拍照、相机相关参数的设置等等。

为此，设计了一个专门用于图像处理的类 WImagesProcess(W 是项目的代号)，它包含了上述的方法。

object WImagesProcess {
 
    init {
        System.load("${FileUtil.loadPath}WImagesProcess.dll")
    }
 
    /**
     * 算法的版本号
     */
    external fun getVersion():String
 
    /**
     * 获取 OpenCV 对应相机的 index id
     * @param pidvid 相机的 pid、vid
     */
    external fun getCameraIndexIdFromPidVid(pidvid:String):Int
 
    /**
     * 开启俯拍相机
     * @param index 相机的 index id
     * @param cameraParaMap 相机相关的参数
     * @param listener jni 层给 Java 层的回调
     */
    external fun startTopVideoCapture(index:Int, cameraParaMap:Map, listener: VideoCaptureListener)
 
    /**
     * 开启侧拍相机
     * @param index 相机的 index id
     * @param cameraParaMap 相机相关的参数
     * @param listener jni 层给 Java 层的回调
     */
    external fun startRightVideoCapture(index:Int, cameraParaMap:Map, listener: VideoCaptureListener)
 
    /**
     * 调用对应的相机拍摄照片，使用时需要将 IntArray 转换成 BufferedImage
     * @param cameraId  1:俯拍相机; 2:侧拍相机
     */
    external fun takePhoto(cameraId:Int): IntArray
 
    /**
     * 设置相机的曝光
     * @param cameraId  1:俯拍相机; 2:侧拍相机
     */
    external fun exposure(cameraId: Int, value: Double):Double
 
    /**
     * 设置相机的亮度
     * @param cameraId  1:俯拍相机; 2:侧拍相机
     */
    external fun brightness(cameraId: Int, value: Double):Double
 
    /**
     * 设置相机的焦距
     * @param cameraId  1:俯拍相机; 2:侧拍相机
     */
    external fun focus(cameraId: Int, value: Double):Double
 
    /**
     * 关闭相机，释放相机的资源
     * @param cameraId 1:俯拍相机; 2:侧拍相机
     */
    external fun closeVideoCapture(cameraId:Int)
}

其中，VideoCaptureListener 是监听 USB 摄像头(相机)行为的 Listener。

interface VideoCaptureListener {
 
    /**
     * Native 层调用相机成功
     */
    fun onSuccess()
 
    /**
     * jni