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Android --- CameraX讲解

news 2025/9/12 7:36:41

预备知识

surface surfaceView SurfaceHolder

surface 是什么？

一句话来说： surface是一块用于填充图像数据的内存。

surfaceView 是什么？

它是一个显示surface 的View。在app中仍在 ViewHierachy 中，但在wms 中可以理解为Server端，它与宿主窗口是分离的。（它拥有独立的绘制表面，它不与其它宿主窗口共享一个绘制表面，可以单独在一个线程进行绘制，并不会占用主线程的资源，这样，绘制就会比较高效，游戏、视频播放，还有最近几年比较热门的直播，都可以用surface ）

surfaceHolder 是什么？

它是一个接口，给持有surface的对象使用。可以控制surface的大小和格式。编辑surface中的像素，以及监听surface的变化这个接口通过surfaceView获取。

CameraX

CameraX是Jetpack 支持库

特点：

1、利用的是 camera2 的功能

2、它具有生命周期的感应，使用更加简单，代码量也减少了不少。可以灵活的录制视频和拍照。

3、抹平设备兼容问题。

使用

第一步：

引入依赖

dependencies {def camerax_version = "1.2.0-alpha04"implementation "androidx.camera:camera-core:${camerax_version}"implementation "androidx.camera:camera-camera2:${camerax_version}"implementation "androidx.camera:camera-lifecycle:${camerax_version}"implementation "androidx.camera:camera-video:${camerax_version}"implementation "androidx.camera:camera-view:${camerax_version}"implementation "androidx.camera:camera-extensions:${camerax_version}"
}

使用 ViewBinding，因此请使用以下代码（在 android{} 代码块末尾）启用它：

android {buildFeatures {viewBinding true}
}

第二步：

添加布局控件。 androidx.camera.view.PreViewView

<?xml version="1.0" encoding="utf-8"?>
<androidx.constraintlayout.widget.ConstraintLayout xmlns:android="http://schemas.android.com/apk/res/android"xmlns:app="http://schemas.android.com/apk/res-auto"xmlns:tools="http://schemas.android.com/tools"android:layout_width="match_parent"android:layout_height="match_parent"tools:context=".MainActivity"><androidx.camera.view.PreviewViewandroid:id="@+id/viewFinder"android:layout_width="match_parent"android:layout_height="match_parent" /><Buttonandroid:id="@+id/image_capture_button"android:layout_width="110dp"android:layout_height="110dp"android:layout_marginEnd="50dp"android:layout_marginBottom="50dp"android:elevation="2dp"android:text="@string/take_photo"app:layout_constraintBottom_toBottomOf="parent"app:layout_constraintEnd_toStartOf="@id/vertical_centerline" /><Buttonandroid:id="@+id/video_capture_button"android:layout_width="110dp"android:layout_height="110dp"android:layout_marginStart="50dp"android:layout_marginBottom="50dp"android:elevation="2dp"android:text="@string/start_capture"app:layout_constraintBottom_toBottomOf="parent"app:layout_constraintStart_toEndOf="@id/vertical_centerline" /><androidx.constraintlayout.widget.Guidelineandroid:id="@+id/vertical_centerline"android:layout_width="wrap_content"android:layout_height="wrap_content"android:orientation="vertical"app:layout_constraintGuide_percent=".50" /></androidx.constraintlayout.widget.ConstraintLayout>

因为 build.gradle 中设置了 viewBinding = true，所以会为每个布局都生成对应的绑定类（即 activity_main.xml 自动生成 ActivityMainBinding 类）。

第三步：

设置检查相机权限:

在 MainActivity.kt 中设置检查相机权限，设置 Button 的响应事件:

package com.bignerdranch.android.cameraxappimport android.Manifest
import android.content.pm.PackageManager
import android.os.Bundle
import androidx.appcompat.app.AppCompatActivity
import androidx.camera.core.ImageCapture
import androidx.camera.video.Recorder
import androidx.camera.video.Recording
import androidx.camera.video.VideoCapture
import androidx.core.app.ActivityCompat
import androidx.core.content.ContextCompat
import com.bignerdranch.android.cameraxapp.databinding.ActivityMainBinding
import java.util.concurrent.ExecutorService
import java.util.concurrent.Executorstypealias LumaListener = (luma: Double) -> Unitclass MainActivity : AppCompatActivity() {private lateinit var viewBinding: ActivityMainBindingprivate var imageCapture: ImageCapture? = nullprivate var videoCapture: VideoCapture<Recorder>? = nullprivate var recording: Recording? = nullprivate lateinit var cameraExecutor: ExecutorServiceoverride fun onCreate(savedInstanceState: Bundle?) {super.onCreate(savedInstanceState)viewBinding = ActivityMainBinding.inflate(layoutInflater)setContentView(viewBinding.root)// Request camera permissionsif (allPermissionsGranted()) {startCamera()} else {ActivityCompat.requestPermissions(this, REQUIRED_PERMISSIONS, REQUEST_CODE_PERMISSIONS)}// Set up the listeners for take photo and video capture buttonsviewBinding.imageCaptureButton.setOnClickListener { takePhoto() }viewBinding.videoCaptureButton.setOnClickListener { captureVideo() }cameraExecutor = Executors.newSingleThreadExecutor()}private fun takePhoto() {}private fun captureVideo() {}private fun startCamera() {}private fun allPermissionsGranted() = REQUIRED_PERMISSIONS.all {ContextCompat.checkSelfPermission(baseContext, it) == PackageManager.PERMISSION_GRANTED}override fun onDestroy() {super.onDestroy()cameraExecutor.shutdown()}companion object {private const val TAG = "CameraXApp"private const val FILENAME_FORMAT = "yyyy-MM-dd-HH-mm-ss-SSS"private const val REQUEST_CODE_PERMISSIONS = 10private val REQUIRED_PERMISSIONS =mutableListOf(Manifest.permission.CAMERA, Manifest.permission.RECORD_AUDIO).apply { }.toTypedArray()}
}

在 AndroidManifest.xml 中申请摄像头权限，其中 android.hardware.camera.any 可确保设备配有相机。指定 .any 表示它可以是前置摄像头，也可以是后置摄像头。配置如下：

<uses-feature android:name="android.hardware.camera.any" />
<uses-permission android:name="android.permission.CAMERA" />
<uses-permission android:name="android.permission.RECORD_AUDIO" />
<uses-permission android:name="android.permission.WRITE_EXTERNAL_STORAGE"android:maxSdkVersion="28" />

在 MainActivity 添加如下函数，会根据用户批准的权限，执行对应的回调函数:

    override fun onRequestPermissionsResult(requestCode: Int, permissions: Array<out String>, grantResults: IntArray) {super.onRequestPermissionsResult(requestCode, permissions, grantResults)if (requestCode == REQUEST_CODE_PERMISSIONS) {if (allPermissionsGranted()) {startCamera()} else {Toast.makeText(this, "Permissions not granted by the user", Toast.LENGTH_SHORT).show()finish()}}}

第四步：

预览摄像头、拍照、图片分析

初始化cameraProviderFuture 并得到cameraProvider 。

得到cameraProvider 后初始化 PreView 、ImageCapture 、ImageAnalysis。 可以看到三个单独配置的。所以完全解耦。

tips：

PreView：它是相机预览的数据流图像数据通过它来传输，比如输出到surface中。

ImageCapture ：用于拍照这里的builder 都可以设置参数，比如大小、曝光度。

ImageAnalysis ：用于图像分析，如二维码识别、人脸等。

预览摄像头

MainActivity 中实现 startCamera() 函数

    private fun startCamera() {// 用于将相机的生命周期绑定到生命周期所有者(MainActivity)。 这消除了打开和关闭相机的任务，因为 CameraX 具有生命周期感知能力。val cameraProviderFuture = ProcessCameraProvider.getInstance(this)// 向 cameraProviderFuture 添加监听器。添加 Runnable 作为一个参数。我们会在稍后填写它。添加 ContextCompat.getMainExecutor() 作为第二个参数。这将返回一个在主线程上运行的 Executor。cameraProviderFuture.addListener({// 将相机的生命周期绑定到应用进程中的 LifecycleOwner。val cameraProvider: ProcessCameraProvider = cameraProviderFuture.get()val preview = Preview.Builder().build().also { it.setSurfaceProvider(viewBinding.viewFinder.surfaceProvider) } // preview 作为 usecaseval cameraSelector = CameraSelector.DEFAULT_BACK_CAMERAtry {cameraProvider.unbindAll() // Unbind use cases before rebindingcameraProvider.bindToLifecycle(this, cameraSelector, preview) // Bind use cases to camera: 把 cameraSelector 和 preview 绑定} catch (exc: Exception) {Log.e(TAG, "Use case binding failed", exc) // 有多种原因可能会导致此代码失败，例如应用不再获得焦点。在此记录日志。}}, ContextCompat.getMainExecutor(this))}

ImageCamera 拍照

MainActivity 中实现 takePhoto() 函数

    private fun takePhoto() {// Get a stable reference of the modifiable image capture use caseval imageCapture = imageCapture ?: return// 存图路径和参数（时间、文件类型）val name = SimpleDateFormat(FILENAME_FORMAT, Locale.US).format(System.currentTimeMillis())val contentValues = ContentValues().apply {put(MediaStore.MediaColumns.DISPLAY_NAME, name)put(MediaStore.MediaColumns.MIME_TYPE, "image/jpeg")}// 我们希望将输出保存在 MediaStore 中，以便其他应用可以显示它val outputOptions =ImageCapture.OutputFileOptions.Builder(contentResolver, MediaStore.Images.Media.EXTERNAL_CONTENT_URI, contentValues).build()// 拍照后的回调函数imageCapture.takePicture(outputOptions, ContextCompat.getMainExecutor(this),object : ImageCapture.OnImageSavedCallback {override fun onError(exc: ImageCaptureException) {Log.e(TAG, "Photo capture failed: ${exc.message}", exc)}override fun onImageSaved(outputFileResults: ImageCapture.OutputFileResults) {val msg = "Photo capture succeeded: ${outputFileResults.savedUri}"Toast.makeText(baseContext, msg, Toast.LENGTH_SHORT).show()Log.d(TAG, msg)}})}

在 MainActivity 的 startCamera() 函数中，添加如下 imageCapture = ImageCapture.Builder().build() 来初始化摄像头的 use case，并绑定到 cameraProvider.bindToLifecycle() 中，完整代码如下。

    private fun startCamera() {// 用于将相机的生命周期绑定到生命周期所有者(MainActivity)。 这消除了打开和关闭相机的任务，因为 CameraX 具有生命周期感知能力。val cameraProviderFuture = ProcessCameraProvider.getInstance(this)// 向 cameraProviderFuture 添加监听器。添加 Runnable 作为一个参数。我们会在稍后填写它。添加 ContextCompat.getMainExecutor() 作为第二个参数。这将返回一个在主线程上运行的 Executor。cameraProviderFuture.addListener({// 将相机的生命周期绑定到应用进程中的 LifecycleOwner。val cameraProvider: ProcessCameraProvider = cameraProviderFuture.get()val preview = Preview.Builder().build().also { it.setSurfaceProvider(viewBinding.viewFinder.surfaceProvider) } // preview 作为 usecaseimageCapture = ImageCapture.Builder().build()val cameraSelector = CameraSelector.DEFAULT_BACK_CAMERAtry {cameraProvider.unbindAll() // Unbind use cases before rebindingcameraProvider.bindToLifecycle(this, cameraSelector, preview, imageCapture) // Bind use cases to camera} catch (exc: Exception) {Log.e(TAG, "Use case binding failed", exc) // 有多种原因可能会导致此代码失败，例如应用不再获得焦点。在此记录日志。}}, ContextCompat.getMainExecutor(this))}

用 ImageAnalysis 分析各帧

使用 ImageAnalysis 功能可让相机应用变得更加有趣。它允许定义实现 ImageAnalysis.Analyzer 接口的自定义类，并使用传入的相机帧调用该类。我们无需管理相机会话状态，甚至无需处理图像；与其他生命周期感知型组件一样，仅绑定到应用所需的生命周期就足够了。

    private class LuminosityAnalyzer(private val listener: LumaListener) : ImageAnalysis.Analyzer {private fun ByteBuffer.toByteArray(): ByteArray {rewind()    // Rewind the buffer to zeroval data = ByteArray(remaining())get(data)   // Copy the buffer into a byte arrayreturn data // Return the byte array}override fun analyze(image: ImageProxy) {val buffer = image.planes[0].bufferval data = buffer.toByteArray()val pixels = data.map { it.toInt() and 0xFF }val luma = pixels.average()listener(luma)image.close()}}

然后，在 startCamera() 函数中，实例化 imageAnalyzer 对象，通过 setAnalyzer() 设置其回调函数来打印 luma（亮度），并绑定到 cameraProvider.bindToLifecycle() 上，代码如下：

    private fun startCamera() {// 用于将相机的生命周期绑定到生命周期所有者(MainActivity)。 这消除了打开和关闭相机的任务，因为 CameraX 具有生命周期感知能力。val cameraProviderFuture = ProcessCameraProvider.getInstance(this)// 向 cameraProviderFuture 添加监听器。添加 Runnable 作为一个参数。我们会在稍后填写它。添加 ContextCompat.getMainExecutor() 作为第二个参数。这将返回一个在主线程上运行的 Executor。cameraProviderFuture.addListener({// 将相机的生命周期绑定到应用进程中的 LifecycleOwner。val cameraProvider: ProcessCameraProvider = cameraProviderFuture.get()val preview = Preview.Builder().build().also { it.setSurfaceProvider(viewBinding.viewFinder.surfaceProvider) } // preview 作为 usecaseimageCapture = ImageCapture.Builder().build()val imageAnalyzer = ImageAnalysis.Builder().build().also {it.setAnalyzer(cameraExecutor, LuminosityAnalyzer { luma ->Log.d(TAG, "Average luminosity: $luma")})}val cameraSelector = CameraSelector.DEFAULT_BACK_CAMERAtry {cameraProvider.unbindAll() // Unbind use cases before rebindingcameraProvider.bindToLifecycle(this, cameraSelector, preview, imageCapture, imageAnalyzer) // Bind use cases to camera} catch (exc: Exception) {Log.e(TAG, "Use case binding failed", exc) // 有多种原因可能会导致此代码失败，例如应用不再获得焦点。在此记录日志。}}, ContextCompat.getMainExecutor(this))}

其实是通过 LuminosityAnalyzer.analyze() 函数内的 listener(luma) 将 luma 参数传给 listener() 函数，然后我们通过 setAnalyzer() 自定义了 listener() 函数，其接收亮度，并通过 Logcat 打印。

用 VideoCapture 录像

MainActivity 中实现 captureVideo()

    private fun captureVideo() {val videoCapture = this.videoCapture ?: returnviewBinding.videoCaptureButton.isEnabled = falseval curRecording = recordingif (curRecording != null) {curRecording.stop()recording = nullreturn}// create and start a new recording sessionval name = SimpleDateFormat(FILENAME_FORMAT, Locale.US).format(System.currentTimeMillis())val contentValues = ContentValues().apply {put(MediaStore.MediaColumns.DISPLAY_NAME, name)put(MediaStore.MediaColumns.MIME_TYPE, "video/mp4")}val mediaStoreOutputOptions = MediaStoreOutputOptions.Builder(contentResolver, MediaStore.Video.Media.EXTERNAL_CONTENT_URI).setContentValues(contentValues).build()recording = videoCapture.output.prepareRecording(this, mediaStoreOutputOptions).apply {if (PermissionChecker.checkSelfPermission(this@MainActivity, Manifest.permission.RECORD_AUDIO) == PermissionChecker.PERMISSION_GRANTED) {withAudioEnabled()}}.start(ContextCompat.getMainExecutor(this)) { recordEvent ->when (recordEvent) {is VideoRecordEvent.Start -> {viewBinding.videoCaptureButton.apply {text = getString(R.string.stop_capture)isEnabled = true}}is VideoRecordEvent.Finalize -> {if (!recordEvent.hasError()) {val msg = "Video capture succeeded: ${recordEvent.outputResults.outputUri}"Toast.makeText(baseContext, msg, Toast.LENGTH_SHORT).show()Log.d(TAG, msg)} else {recording?.close()recording = nullLog.e(TAG, "Video capture ends with error: ${recordEvent.error}")}viewBinding.videoCaptureButton.apply {text = getString(R.string.start_capture)isEnabled = true}}}}}

然后，在 MainActivity 的 startCamera() 函数中，将 videoCapture 绑定到 cameraProvider.bindToLifecycle() 函数中，因为camera 同时只能绑定3种use case，所以本节在拍照、摄像、预览、分析中，选择了前3种用途，

   private fun startCamera() {// 用于将相机的生命周期绑定到生命周期所有者(MainActivity)。 这消除了打开和关闭相机的任务，因为 CameraX 具有生命周期感知能力。val cameraProviderFuture = ProcessCameraProvider.getInstance(this)// 向 cameraProviderFuture 添加监听器。添加 Runnable 作为一个参数。我们会在稍后填写它。添加 ContextCompat.getMainExecutor() 作为第二个参数。这将返回一个在主线程上运行的 Executor。cameraProviderFuture.addListener({// 将相机的生命周期绑定到应用进程中的 LifecycleOwner。val cameraProvider: ProcessCameraProvider = cameraProviderFuture.get()val preview = Preview.Builder().build().also { it.setSurfaceProvider(viewBinding.viewFinder.surfaceProvider) } // preview 作为 use caseimageCapture = ImageCapture.Builder().build()
//            val imageAnalyzer = ImageAnalysis.Builder().build().also {
//                it.setAnalyzer(cameraExecutor, LuminosityAnalyzer { luma ->
//                    Log.d(TAG, "Average luminosity: $luma")
//                })
//            }val recorder = Recorder.Builder().setQualitySelector(QualitySelector.from(Quality.HIGHEST)).build()videoCapture = VideoCapture.withOutput(recorder)val cameraSelector = CameraSelector.DEFAULT_BACK_CAMERAtry {cameraProvider.unbindAll() // Unbind use cases before rebindingcameraProvider.bindToLifecycle(this, cameraSelector, preview, imageCapture, videoCapture) // Bind use cases to camera} catch (exc: Exception) {Log.e(TAG, "Use case binding failed", exc) // 有多种原因可能会导致此代码失败，例如应用不再获得焦点。在此记录日志。}}, ContextCompat.getMainExecutor(this))}

结束。

参考：

https://juejin.cn/post/7354922285092847668

https://juejin.cn/post/7354937037391986722

使用Preview预览和自定义SurfaceView或者TextureView实现CameraX预览功能_preview.setsurfaceprovider-CSDN博客

Android之SurfaceView和TextureView的分析_surfaceview和textview的区别-CSDN博客

‌在Android CameraX中，PreviewView和SurfaceView的关系主要体现在它们都可以作为相机的预览显示视图，但PreviewView提供了更多的功能和灵活性。‌

PreviewView和SurfaceView的区别和联系

‌功能差异‌：
- ‌PreviewView‌：这是一个专门为CameraX设计的视图，支持裁剪、缩放和旋转，确保预览的正确显示。它提供了更多的控制和灵活性，例如可以设置不同的预览分辨率和帧率‌1。
- ‌SurfaceView‌：是一个更传统的视图，用于展示相机预览图像。它不需要布局文件中的声明，可以直接在代码中创建和使用。SurfaceView适合简单的预览需求，但在CameraX中，PreviewView是更推荐的选择‌12。
‌使用场景‌：
- ‌PreviewView‌：适用于需要高度自定义预览显示的场景，如实时视频处理、预览画面的特殊效果等。它能够更好地与CameraX的其他组件集成，提供更好的用户体验‌1。
- ‌SurfaceView‌：适用于简单的预览需求，不需要复杂的预览处理。虽然SurfaceView在CameraX中不是首选，但在一些旧的项目或特定的需求中仍然可以使用‌12。

如何在CameraX中使用PreviewView

‌添加PreviewView到布局文件‌：
xmlCopy Code

<FrameLayout android:id="@+id/container" android:layout_width="match_parent" android:layout_height="match_parent"> <androidx.camera.view.PreviewView android:id="@+id/previewView" android:layout_width="match_parent" android:layout_height="match_parent"/> </FrameLayout>
‌初始化ProcessCameraProvider并绑定PreviewView‌：
kotlinCopy Code

override fun onCreate(savedInstanceState: Bundle?) { super.onCreate(savedInstanceState) if (savedInstanceState == null) {

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