Android Camera2在textureView中的预览和拍照

Camera2预览和拍照

1、Camera2相机模型
2、Camera2的重要类
3、Camera2调用流程
4、Camera2调用实现
- 1)定义TextureView作为预览界面
- 2)设置相机参数
- 3)开启相机
- 4)开启相机预览
- 5)实现PreviewCallback
- 6)拍照

1、Camera2相机模型

解释上诉示意图，假如想要同时拍摄两张不同尺寸的图片，并且在拍摄过程中闪光灯必须亮起来。整个拍摄流程如下：

创建一个用于从 Pipeline 获取图片的 CaptureRequest。
修改 CaptureRequest 的闪光灯配置，让闪光灯在拍照过程中亮起来。
创建两个不同尺寸的 Surface 用于接收图片数据，并且将它们添加到 CaptureRequest 中。
发送配置好的 CaptureRequest 到 Pipeline 中等待它返回拍照结果。

一个新的 CaptureRequest 会被放入一个被称作 Pending Request Queue 的队列中等待被执行，当 In-Flight Capture Queue 队列空闲的时候就会从 Pending Request Queue 获取若干个待处理的 CaptureRequest，并且根据每一个 CaptureRequest 的配置进行 Capture 操作。最后我们从不同尺寸的 Surface 中获取图片数据并且还会得到一个包含了很多与本次拍照相关的信息的 CaptureResult，流程结束。

2、Camera2的重要类

CameraManager: 负责查询和建立相机连接的系统服务。
1)将相机信息封装到 CameraCharacteristics 中，并提获取 CameraCharacteristics 实例的方式。
2)根据指定的相机 ID 连接相机设备。
3)提供将闪光灯设置成手电筒模式的快捷方式。
CameraCharacteristics
CameraCharacteristics 是一个只读的相机信息提供者，其内部携带大量的相机信息，包括代表相机朝向的 LENS_FACING；判断闪光灯是否可用的 FLASH_INFO_AVAILABLE；获取所有可用 AE 模式的 CONTROL_AE_AVAILABLE_MODES 等等。
CameraDevice
CameraDevice 代表当前连接的相机设备，职责有四个：
1)根据指定的参数创建 CameraCaptureSession。
2)根据指定的模板创建 CaptureRequest。
3)关闭相机设备。
4)监听相机设备的状态，例如断开连接、开启成功和开启失败等。
CameraCaptureSession
CameraCaptureSession 实际上就是配置了目标 Surface 的 Pipeline 实例，我们在使用相机功能之前必须先创建 CameraCaptureSession 实例。一个 CameraDevice 一次只能开启一个 CameraCaptureSession，绝大部分的相机操作都是通过向 CameraCaptureSession 提交一个 Capture 请求实现的，例如拍照、连拍、设置闪光灯模式、触摸对焦、显示预览画面等等。
CaptureRequest
CaptureRequest 是向 CameraCaptureSession 提交 Capture 请求时的信息载体，其内部包括了本次 Capture 的参数配置和接收图像数据的 Surface。CaptureRequest 可以配置的信息非常多，包括图像格式、图像分辨率、传感器控制、闪光灯控制、3A 控制等等，可以说绝大部分的相机参数都是通过 CaptureRequest 配置的。值得注意的是每一个 CaptureRequest 表示一帧画面的操作，这意味着你可以精确控制每一帧的 Capture 操作。
CaptureResult
CaptureResult 是每一次 Capture 操作的结果，里面包括了很多状态信息，包括闪光灯状态、对焦状态、时间戳等等。例如你可以在拍照完成的时候，通过 CaptureResult 获取本次拍照时的对焦状态和时间戳。需要注意的是，CaptureResult 并不包含任何图像数据，前面我们在介绍 Surface 的时候说了，图像数据都是从 Surface 获取的。
Surface
Surface 是一块用于填充图像数据的内存空间，例如你可以使用 SurfaceView 的 Surface 接收每一帧预览数据用于显示预览画面，也可以使用 ImageReader 的 Surface 接收 JPEG 或 YUV 数据。每一个 Surface 都可以有自己的尺寸和数据格式，你可以从 CameraCharacteristics 获取某一个数据格式支持的尺寸列表。

3、Camera2调用流程

API使用的大致流程：
1、通过context.getSystemService(Context.CAMERA_SERVICE) 获取CameraManager。
2、调用CameraManager .open()方法在回调中得到CameraDevice。
3、通过CameraDevice.createCaptureSession() 在回调中获取CameraCaptureSession。
4、构建CaptureRequest, 有三种模式可选预览/拍照/录像。
5、通过 CameraCaptureSession发送CaptureRequest, capture表示只发一次请求, setRepeatingRequest表示不断发送请求。
6、拍照数据可以在ImageReader.OnImageAvailableListener回调中获取, CaptureCallback中则可获取拍照实际的参数和Camera当前状态。

从相机设备获取一个或者多个image，首先必须创建一个CameraCaptureSession并输出到一个或多个目标Surface上。每个Surface必须预先设置合适的预览尺寸，这个尺寸必须是Camera支持的尺寸。目标Surface可以被一系列的类所持有，比如SurfaceView,SurfacTexture,MediaCodec,MediaRecorder,Allocation和ImageReader。因此，Camera的输出可以分发到多个Surface上面。
通常，相机预览图像可以被发送到SurfaceView或者TextureView上面，像拍照的时候去单独获取某一帧或者特效相机类的App获得要处理的RAW数据流可以通过ImageReader来获取JPEG格式或者YUV格式的图像数据。比如要用RenderScript, OpenGL ES或者直接在native处理的数据就推荐使用YUV_420_888数据格式来承载。

4、Camera2调用实现

1)定义TextureView作为预览界面

在布局文件加入TextureView控件，然后实现监听事件。

textureView = (TextureView) findViewById(R.id.textureView);

然后在OnResume()方法设置监听SurfaceTexture的事件。

textureView.setSurfaceTextureListener(textureListener);

当SurfaceTexture准备好会回调SurfaceTextureListener的onSurfaceTextureAvailable()方法。

TextureView.SurfaceTextureListener textureListener = new TextureView.SurfaceTextureListener() {
    @Override
    public void onSurfaceTextureAvailable(SurfaceTexture surface, int width, int height) {
        //当SurefaceTexture可用的时候，设置相机参数并打开相机
        setupCamera(width, height);
        openCamera();
    }

2)设置相机参数

为了更好地预览，我们根据TextureView的尺寸设置预览尺寸，Camera2中使用CameraManager来管理摄像头。

private void setupCamera(int width, int height) {
        //获取摄像头的管理者CameraManager
    CameraManager manager = (CameraManager) getSystemService(Context.CAMERA_SERVICE);
    try {
        //遍历所有摄像头
        for (String cameraId: manager.getCameraIdList()) {
            CameraCharacteristics characteristics = manager.getCameraCharacteristics(cameraId);
            //默认打开后置摄像头
            if (characteristics.get(CameraCharacteristics.LENS_FACING) == CameraCharacteristics.LENS_FACING_FRONT)
                continue;
            //获取StreamConfigurationMap，它是管理摄像头支持的所有输出格式和尺寸
            StreamConfigurationMap map = characteristics.get(CameraCharacteristics.SCALER_STREAM_CONFIGURATION_MAP);
            //根据TextureView的尺寸设置预览尺寸
            mPreviewSize = getOptimalSize(map.getOutputSizes(SurfaceTexture.class), width, height);
            mCameraId = cameraId;
            break;
        }
    } catch (CameraAccessException e) {
        e.printStackTrace();
    }
}

3)开启相机

Camera2中打开相机也需要通过CameraManager类。

private void openCamera() {
    //获取摄像头的管理者CameraManager
    CameraManager manager = (CameraManager) getSystemService(Context.CAMERA_SERVICE);
    //检查权限
    try {
        if (ActivityCompat.checkSelfPermission(this, Manifest.permission.CAMERA) != PackageManager.PERMISSION_GRANTED) {
            return;
        }
        //打开相机，第一个参数指示打开哪个摄像头，第二个参数stateCallback为相机的状态回调接口，第三个参数用来确定Callback在哪个线程执行，为null的话就在当前线程执行
        manager.openCamera(mCameraId, stateCallback, null);
    } catch (CameraAccessException e) {
        e.printStackTrace();
    }
}

实现StateCallback 接口，当相机打开后会回调onOpened方法，在这个方法里面开启预览

private final CameraDevice.StateCallback stateCallback = new CameraDevice.StateCallback() {
    @Override
    public void onOpened(CameraDevice camera) {
        mCameraDevice = camera;
        //开启预览
        startPreview();
    }
}

4)开启相机预览

使用TextureView显示相机预览数据，Camera2的预览和拍照数据都是使用CameraCaptureSession会话来请求的。

private void startPreview() {
    SurfaceTexture mSurfaceTexture = mTextureView.getSurfaceTexture();
    //设置TextureView的缓冲区大小
    mSurfaceTexture.setDefaultBufferSize(mPreviewSize.getWidth(), mPreviewSize.getHeight());
    //获取Surface显示预览数据
    Surface mSurface = new Surface(mSurfaceTexture);
    try {
        //创建CaptureRequestBuilder，TEMPLATE_PREVIEW比表示预览请求
        mCaptureRequestBuilder = mCameraDevice.createCaptureRequest(CameraDevice.TEMPLATE_PREVIEW);
        //设置Surface作为预览数据的显示界面
        mCaptureRequestBuilder.addTarget(mSurface);
        //创建相机捕获会话，第一个参数是捕获数据的输出Surface列表，第二个参数是CameraCaptureSession的状态回调接口，当它创建好后会回调onConfigured方法，第三个参数用来确定Callback在哪个线程执行，为null的话就在当前线程执行
        mCameraDevice.createCaptureSession(Arrays.asList(mSurface), new CameraCaptureSession.StateCallback() {
            @Override
            public void onConfigured(CameraCaptureSession session) {
                try {
                        //创建捕获请求
                        mCaptureRequest = mCaptureRequestBuilder.build();
                        mPreviewSession = session;
                        //设置反复捕获数据的请求，这样预览界面就会一直有数据显示
                        mPreviewSession.setRepeatingRequest(mCaptureRequest, mSessionCaptureCallback, null);
                    } catch (CameraAccessException e) {
                        e.printStackTrace();
                    }
                }

            @Override
            public void onConfigureFailed(CameraCaptureSession session) {

            }
        }, null);
    } catch (CameraAccessException e) {
        e.printStackTrace();
    }
}

5)实现PreviewCallback

获取预览帧数据，使用ImageReader间接实现，首先创建一个ImageReader，并监听它的事件。

private void setupImageReader() {
    //前三个参数分别是需要的尺寸和格式，最后一个参数代表每次最多获取几帧数据，本例的2代表ImageReader中最多可以获取两帧图像流
    mImageReader = ImageReader.newInstance(mPreviewSize.getWidth(), mPreviewSize.getHeight(),
                ImageFormat.JPEG, 2);
    //监听ImageReader的事件，当有图像流数据可用时会回调onImageAvailable方法，它的参数就是预览帧数据，可以对这帧数据进行处理
    mImageReader.setOnImageAvailableListener(new ImageReader.OnImageAvailableListener() {
        @Override
        public void onImageAvailable(ImageReader reader) {
            Image image = reader.acquireLatestImage();
            //我们可以将这帧数据转成字节数组，类似于Camera1的PreviewCallback回调的预览帧数据
            ByteBuffer buffer = image.getPlanes()[0].getBuffer();
            byte[] data = new byte[buffer.remaining()];
            buffer.get(data);
            image.close();
        }
    }, null);
}

注意：一定要调用reader.acquireLatestImage()和close()方法，否则画面就会卡住

在开启预览之前，设置ImageReader为输出Surface。

setupImageReader();
//获取ImageReader的Surface
Surface imageReaderSurface = mImageReader.getSurface();
//CaptureRequest添加imageReaderSurface，不加的话就会导致ImageReader的onImageAvailable()方法不会回调
mCaptureRequestBuilder.addTarget(imageReaderSurface);
//创建CaptureSession时加上imageReaderSurface，如下，这样预览数据就会同时输出到previewSurface和imageReaderSurface了
mCameraDevice.createCaptureSession(Arrays.asList(previewSurface, imageReaderSurface), new CameraCaptureSession.StateCallback() {
}

关闭相机时别忘了关闭ImageReader。

6)拍照

Camera2拍照也是通过ImageReader来实现的。
首先先做些准备工作，设置拍照参数，如方向、尺寸等

private static final SparseIntArray ORIENTATION = new SparseIntArray();
    static {
    	//将不同的Surface旋转常量与相应的角度值进行映射
        ORIENTATION.append(Surface.ROTATION_0, 90); //无旋转，设备屏幕处于纵向（竖直）方向。
        ORIENTATION.append(Surface.ROTATION_90, 0); //顺时针旋转90度，设备屏幕处于横向（水平）方向，宽度大于高度。
        ORIENTATION.append(Surface.ROTATION_180, 270); //顺时针旋转180度，设备屏幕处于纵向（竖直）方向。
        ORIENTATION.append(Surface.ROTATION_270, 180); //顺时针旋转270度，设备屏幕处于横向（水平）方向，宽度大于高度。
    }

设置拍照尺寸，可以跟预览尺寸一起设置，然后ImageReader初始化使用此尺寸

mCaptureSize = Collections.max(Arrays.asList(map.getOutputSizes(ImageFormat.JPEG)), new Comparator<Size>() {
                    @Override
                    public int compare(Size lhs, Size rhs) {
                        return Long.signum(lhs.getWidth() * lhs.getHeight() - rhs.getHeight() * rhs.getWidth());
                    }
});

创建保存图片的线程

public static class imageSaver implements Runnable {
        private Image mImage;
        public imageSaver(Image image) {
            mImage = image;
        }
        @Override
        public void run() {
            ByteBuffer buffer = mImage.getPlanes()[0].getBuffer();
            byte[] data = new byte[buffer.remaining()];
            buffer.get(data);
            mImageFile = new File(Environment.getExternalStorageDirectory() + "/DCIM/myPicture.jpg");
            FileOutputStream fos = null;
            try {
                fos = new FileOutputStream(mImageFile);
                fos.write(data, 0 ,data.length);
            } catch (IOException e) {
                e.printStackTrace();
            } finally {
                mImageFile = null;
                if (fos != null) {
                    try {
                        fos.close();
                        fos = null;
                    } catch (IOException e) {
                        e.printStackTrace();
                    }
                }
            }
        }
    }

然后当ImageReader有数据时，通过此线程保存图片

//使用前面获取的拍照尺寸
mImageReader = ImageReader.newInstance(mCaptureSize.getWidth(), mCaptureSize.getHeight(),
                ImageFormat.JPEG, 2);
mImageReader.setOnImageAvailableListener(new ImageReader.OnImageAvailableListener() {
            @Override
            public void onImageAvailable(ImageReader reader) {
                //执行图像保存子线程
                mCameraHandler.post(new imageSaver(reader.acquireNextImage()));
            }
        }, mCameraHandler);

然后开启预览创建CaptureSession时把ImageReader添加进去

mCameraDevice.createCaptureSession(Arrays.asList(previewSurface, mImageReader.getSurface()), new CameraCaptureSession.StateCallback() { 
}

还需要响应点击拍照事件，我们设置点击拍照按钮调用capture()方法，capture()方法即实现拍照

private void capture() {
        try {
            //首先我们创建请求拍照的CaptureRequest
            final CaptureRequest.Builder mCaptureBuilder = mCameraDevice.createCaptureRequest(CameraDevice.TEMPLATE_STILL_CAPTURE);
            //获取屏幕方向
            int rotation = getWindowManager().getDefaultDisplay().getRotation();
            //设置CaptureRequest输出到mImageReader
            mCaptureBuilder.addTarget(mImageReader.getSurface());
            //设置拍照方向,ORIENTATION.get(rotation)根据设备屏幕的旋转状态获取相应的角度值。
            mCaptureBuilder.set(CaptureRequest.JPEG_ORIENTATION, ORIENTATION.get(rotation));
            //这个回调接口用于拍照结束时重启预览，因为拍照会导致预览停止
            CameraCaptureSession.CaptureCallback mImageSavedCallback = new CameraCaptureSession.CaptureCallback() {
                @Override
                public void onCaptureCompleted(CameraCaptureSession session, CaptureRequest request, TotalCaptureResult result) {
                    Toast.makeText(getApplicationContext(), "Image Saved!", Toast.LENGTH_SHORT).show();
                    //重启预览
                    restartPreview();
                }
            };
            //停止预览
            mCameraCaptureSession.stopRepeating();
            //开始拍照，然后回调上面的接口重启预览，因为mCaptureBuilder设置ImageReader作为target，所以会自动回调ImageReader的onImageAvailable()方法保存图片
            mCameraCaptureSession.capture(mCaptureBuilder.build(), mImageSavedCallback, null);
        } catch (CameraAccessException e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }

重启预览的方法很简单了

private void restartPreview() {
        try {
        //执行setRepeatingRequest方法就行了，注意mCaptureRequest是之前开启预览设置的请求
                       mCameraCaptureSession.setRepeatingRequest(mCaptureRequest, null, mCameraHandler);
        } catch (CameraAccessException e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }

原文链接：https://blog.csdn.net/Jwfaikeyan/article/details/131740288