[Java][Android] OpenCV 를 사용해서 이미지 외곽선을 따는 기능을 만들어 보자

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안녕하세요 ^~^/

오늘은 openCV를 사용해서 이미지의 외곽선을 따는 기능을 만들어 보겠습니다.

자 그럼 바로 시작해보겠습니다.

스틱코드?

https://stickode.com/mainlogin.html

STICKODE

stickode.com

1. 환경 세팅

▶ OpenCV 라이브러리 추가

- 아래 링크에서 자신이 사용할 버전을 다운로드하여줍니다. 이 프로젝트에서 사용할 버전은 opencv-4.5.2-android-sdk입니다.

https://github.com/opencv/opencv/releases

Releases · opencv/opencv

Open Source Computer Vision Library. Contribute to opencv/opencv development by creating an account on GitHub.

github.com

▶ OpenCV 라이브러리를 사용하기 위해서 파일 경로를 지정해줘야 하기 때문에 파일 경로를 알아 둡시다!

▶ 이제 다운로드한 OpenCV 라이브러리를 프로젝트에서 사용하기 위해서 모듈을 import 해줍니다. 해당 메뉴를 누르면 아래와 같은 창이 나타납니다.

▶ 아까 다운로드한 OpenCV 라이브러리 경로를 찾아 안에 있는 sdk 파일을 누르고 OK 버튼을 눌러줍니다. 그러면 아래와 같은 창이 뜰 텐데요. Module name 부분에 opencv라고 작성해주고 Finish 버튼을 눌러주겠습니다.

▶ 이제 Import 한 opencv 모듈을 App 모듈에 Dependencies를 설정해주겠습니다.

▶ 이제 환경 세팅은 끝났습니다. 바로 외곽선을 따는 기능을 만들어 보겠습니다.

2. Canny Edge Detection 기능

▶ AndroidManifest.xml 설정

- 앨범에서 이미지를 가져오기 위해 스토리지 권한을 주고 안드로이드가 10(Q) 버전부터.. Scoped storage라 하여 파일 권한을 좀 더 엄격하게 처리되어 android:requestLegacyExternalStorage="true" 부분을 추가해줍니다. ( 관련 내용 = https://developer.android.com/training/data-storage#scoped-storage )

▶ MainActivity

- 스틱코드를 사용해서 Canny Edge Detection 소스 코드 추가

public native void detectEdgeJNI(long inputImage, long outputImage, int th1, int th2);

    static {
        System.loadLibrary("opencv_java4");
        System.loadLibrary("native-lib");
    }

    /***
     *  OpenCV Java API 사용 - 기본 이미지와 엣지 처리가된 이미지 뷰에 세팅
     */
    public void detectEdge() {
        Mat src = new Mat();
        Utils.bitmapToMat(mInputImage, src);
        Mat edge = new Mat();
        Imgproc.Canny(src, edge, 50, 150);
        Utils.matToBitmap(edge, mInputImage);
        src.release();
        edge.release();
        mEdgeImageView.setImageBitmap(mInputImage);
    }

    /***
     *  JNI 사용 - 기본 이미지와 엣지 처리가된 이미지 뷰에 세팅
     */
    public void detectEdgeUsingJNI() {
        if (!mIsOpenCVReady) {
            return;
        }
        Mat src = new Mat();
        Utils.bitmapToMat(mInputImage, src);
        mImageView.setImageBitmap(mOriginalImage);
        Mat edge = new Mat();
        detectEdgeJNI(src.getNativeObjAddr(), edge.getNativeObjAddr(), 50, 150);
        Utils.matToBitmap(edge, mInputImage);
        mEdgeImageView.setImageBitmap(mInputImage);
    }

▶ MainActivity

- 앨범에서 이미지를 가져오기 위해 퍼미션을 체크하는 코드를 스틱코드를 사용해 추가

/***
     *  스토리 퍼미션 체크 ▼
     */
    static final int PERMISSIONS_REQUEST_CODE = 1000;
    String[] PERMISSIONS = {"android.permission.READ_EXTERNAL_STORAGE"};


    private boolean hasPermissions(String[] permissions) {
        int result;
        for (String perms : permissions) {
            result = ContextCompat.checkSelfPermission(this, perms);
            if (result == PackageManager.PERMISSION_DENIED) {
                return false;
            }
        }
        return true;
    }

    public String getImagePathFromURI(Uri contentUri) {
        String[] proj = {MediaStore.Images.Media.DATA};
        Cursor cursor = getContentResolver().query(contentUri, proj, null, null, null);
        if (cursor == null) {
            return contentUri.getPath();
        } else {
            int idx = cursor.getColumnIndexOrThrow(MediaStore.Images.Media.DATA);
            cursor.moveToFirst();
            String imgPath = cursor.getString(idx);
            cursor.close();
            return imgPath;
        }
    }

    // permission
    @Override
    public void onRequestPermissionsResult(int requestCode, @NonNull String[] permissions,
                                           @NonNull int[] grantResults) {
        super.onRequestPermissionsResult(requestCode, permissions, grantResults);

        switch (requestCode) {

            case PERMISSIONS_REQUEST_CODE:
                if (grantResults.length > 0) {
                    boolean cameraPermissionAccepted = grantResults[0]
                            == PackageManager.PERMISSION_GRANTED;

                    if (!cameraPermissionAccepted)
                        showDialogForPermission("실행을 위해 권한 허가가 필요합니다.");
                }
                break;
        }
    }


    @TargetApi(Build.VERSION_CODES.M)
    private void showDialogForPermission(String msg) {

        AlertDialog.Builder builder = new AlertDialog.Builder(MainActivity.this);
        builder.setTitle("알림");
        builder.setMessage(msg);
        builder.setCancelable(false);
        builder.setPositiveButton("예", new DialogInterface.OnClickListener() {
            public void onClick(DialogInterface dialog, int id) {
                requestPermissions(PERMISSIONS, PERMISSIONS_REQUEST_CODE);
            }
        });
        builder.setNegativeButton("아니오", new DialogInterface.OnClickListener() {
            public void onClick(DialogInterface arg0, int arg1) {
                finish();
            }
        });
        builder.create().show();
    }

▶ MainActivity 전체 코드

package com.example.stickcodeopencv;

import android.annotation.TargetApi;
import android.app.Activity;
import android.app.AlertDialog;
import android.content.DialogInterface;
import android.content.Intent;
import android.content.pm.PackageManager;
import android.database.Cursor;
import android.graphics.Bitmap;
import android.graphics.BitmapFactory;
import android.net.Uri;
import android.os.Build;
import android.os.Bundle;
import android.provider.MediaStore;
import android.view.View;
import android.widget.ImageView;

import androidx.annotation.NonNull;
import androidx.annotation.Nullable;
import androidx.appcompat.app.AppCompatActivity;
import androidx.core.content.ContextCompat;

import org.opencv.android.OpenCVLoader;
import org.opencv.android.Utils;
import org.opencv.core.Mat;
import org.opencv.imgproc.Imgproc;


public class MainActivity extends AppCompatActivity {

    private static final String TAG = "AndroidOpenCv";
    private static final int REQ_CODE_SELECT_IMAGE = 100;
    private Bitmap mInputImage;
    private Bitmap mOriginalImage;
    private ImageView mImageView;
    private ImageView mEdgeImageView;
    private boolean mIsOpenCVReady = false;

    public native void detectEdgeJNI(long inputImage, long outputImage, int th1, int th2);

    static {
        System.loadLibrary("opencv_java4");
        System.loadLibrary("native-lib");
    }

    /***
     *  OpenCV Java API 사용 - 기본 이미지와 엣지 처리가된 이미지 뷰에 세팅
     */
    public void detectEdge() {
        Mat src = new Mat();
        Utils.bitmapToMat(mInputImage, src);
        Mat edge = new Mat();
        Imgproc.Canny(src, edge, 50, 150);
        Utils.matToBitmap(edge, mInputImage);
        src.release();
        edge.release();
        mEdgeImageView.setImageBitmap(mInputImage);
    }

    /***
     *  JNI 사용 - 기본 이미지와 엣지 처리가된 이미지 뷰에 세팅
     */
    public void detectEdgeUsingJNI() {
        if (!mIsOpenCVReady) {
            return;
        }
        Mat src = new Mat();
        Utils.bitmapToMat(mInputImage, src);
        mImageView.setImageBitmap(mOriginalImage);
        Mat edge = new Mat();
        detectEdgeJNI(src.getNativeObjAddr(), edge.getNativeObjAddr(), 50, 150);
        Utils.matToBitmap(edge, mInputImage);
        mEdgeImageView.setImageBitmap(mInputImage);
    }

    @Override
    protected void onCreate(Bundle savedInstanceState) {
        super.onCreate(savedInstanceState);

        setContentView(R.layout.activity_main);
        mImageView = findViewById(R.id.origin_iv);
        mEdgeImageView = findViewById(R.id.edge_iv);

        // 스토리지 퍼미션 체크
        if (Build.VERSION.SDK_INT >= Build.VERSION_CODES.M) {
            if (!hasPermissions(PERMISSIONS)) {
                requestPermissions(PERMISSIONS, PERMISSIONS_REQUEST_CODE);
            }
        }
    }

    @Override
    public void onResume() {
        super.onResume();
        if (OpenCVLoader.initDebug()) {
            mIsOpenCVReady = true;
        }
    }

    @Override
    protected void onActivityResult(int requestCode, int resultCode, @Nullable Intent data) {
        super.onActivityResult(requestCode, resultCode, data);

        // 앨범에서 가져올 이미지 선택시, 해당 이미지의 엣지를 처리하는 기능 동작
        if (requestCode == REQ_CODE_SELECT_IMAGE) {
            if (resultCode == Activity.RESULT_OK) {
                try {
                    String path = getImagePathFromURI(data.getData());
                    BitmapFactory.Options options = new BitmapFactory.Options();
                    options.inSampleSize = 4;
                    mOriginalImage = BitmapFactory.decodeFile(path, options);
                    mInputImage = BitmapFactory.decodeFile(path, options);
                    if (mInputImage != null) {
                        detectEdgeUsingJNI();
                    }
                } catch (Exception e) {
                    e.printStackTrace();
                }
            }
        }
    }

    public void onDestroy() {
        super.onDestroy();

        mInputImage.recycle();
        if (mInputImage != null) {
            mInputImage = null;
        }
    }

    // 이미지 로드 버튼 클릭시, 앨범에서 이미지 가져오는 기능
    public void onButtonClicked(View view) {
        Intent intent = new Intent(Intent.ACTION_PICK);
        intent.setType(android.provider.MediaStore.Images.Media.CONTENT_TYPE);
        intent.setData(android.provider.MediaStore.Images.Media.EXTERNAL_CONTENT_URI);
        startActivityForResult(intent, REQ_CODE_SELECT_IMAGE);
    }

    /***
     *  스토리 퍼미션 체크 ▼
     */
    static final int PERMISSIONS_REQUEST_CODE = 1000;
    String[] PERMISSIONS = {"android.permission.READ_EXTERNAL_STORAGE"};


    private boolean hasPermissions(String[] permissions) {
        int result;
        for (String perms : permissions) {
            result = ContextCompat.checkSelfPermission(this, perms);
            if (result == PackageManager.PERMISSION_DENIED) {
                return false;
            }
        }
        return true;
    }

    public String getImagePathFromURI(Uri contentUri) {
        String[] proj = {MediaStore.Images.Media.DATA};
        Cursor cursor = getContentResolver().query(contentUri, proj, null, null, null);
        if (cursor == null) {
            return contentUri.getPath();
        } else {
            int idx = cursor.getColumnIndexOrThrow(MediaStore.Images.Media.DATA);
            cursor.moveToFirst();
            String imgPath = cursor.getString(idx);
            cursor.close();
            return imgPath;
        }
    }

    // permission
    @Override
    public void onRequestPermissionsResult(int requestCode, @NonNull String[] permissions,
                                           @NonNull int[] grantResults) {
        super.onRequestPermissionsResult(requestCode, permissions, grantResults);

        switch (requestCode) {

            case PERMISSIONS_REQUEST_CODE:
                if (grantResults.length > 0) {
                    boolean cameraPermissionAccepted = grantResults[0]
                            == PackageManager.PERMISSION_GRANTED;

                    if (!cameraPermissionAccepted)
                        showDialogForPermission("실행을 위해 권한 허가가 필요합니다.");
                }
                break;
        }
    }


    @TargetApi(Build.VERSION_CODES.M)
    private void showDialogForPermission(String msg) {

        AlertDialog.Builder builder = new AlertDialog.Builder(MainActivity.this);
        builder.setTitle("알림");
        builder.setMessage(msg);
        builder.setCancelable(false);
        builder.setPositiveButton("예", new DialogInterface.OnClickListener() {
            public void onClick(DialogInterface dialog, int id) {
                requestPermissions(PERMISSIONS, PERMISSIONS_REQUEST_CODE);
            }
        });
        builder.setNegativeButton("아니오", new DialogInterface.OnClickListener() {
            public void onClick(DialogInterface arg0, int arg1) {
                finish();
            }
        });
        builder.create().show();
    }

    /**
     * A native method that is implemented by the 'native-lib' native library,
     * which is packaged with this application.
     */
    public native String stringFromJNI();
}

▶ native 함수 생성

- native-lib.cpp 에 이미지의 외곽선을 따주는 native 함수 생성을 생성해 줍니다.

▶ CMakeLists.txt 파일을 자신의 프로젝트의 경로에 맞게 아래처럼 설정해줍니다.

# For more information about using CMake with Android Studio, read the
# documentation: https://d.android.com/studio/projects/add-native-code.html

# Sets the minimum version of CMake required to build the native library.

cmake_minimum_required(VERSION 3.4.1)

set(pathPROJECT "자신의 프로젝트 경로")
set(pathOPENCV ${pathPROJECT}/opencv)
set(pathLIBOPENCV_JAVA ${pathOPENCV}/native/libs/${ANDROID_ABI}/libopencv_java4.so)

set(CMAKE_VERBOSE_MAKEFILE on)
set(CMAKE_CXX_FLAGS "${CMAKE_CXX_FLAGS} -std=gnu++11")

include_directories(${pathOPENCV}/native/jni/include)

# Creates and names a library, sets it as either STATIC
# or SHARED, and provides the relative paths to its source code.
# You can define multiple libraries, and CMake builds them for you.
# Gradle automatically packages shared libraries with your APK.

add_library( # Sets the name of the library.
        native-lib

        # Sets the library as a shared library.
        SHARED

        # Provides a relative path to your source file(s).
        ${pathPROJECT}/app/src/main/cpp/native-lib.cpp)


add_library(lib_opencv SHARED IMPORTED)

set_target_properties(lib_opencv PROPERTIES IMPORTED_LOCATION ${pathLIBOPENCV_JAVA})

# Searches for a specified prebuilt library and stores the path as a
# variable. Because CMake includes system libraries in the search path by
# default, you only need to specify the name of the public NDK library
# you want to add. CMake verifies that the library exists before
# completing its build.

find_library( # Sets the name of the path variable.
        log-lib

        # Specifies the name of the NDK library that
        # you want CMake to locate.
        log)

# Specifies libraries CMake should link to your target library. You
# can link multiple libraries, such as libraries you define in this
# build script, prebuilt third-party libraries, or system libraries.

target_link_libraries( # Specifies the target library.
        native-lib

        lib_opencv

        # Links the target library to the log library
        # included in the NDK.
        ${log-lib})

▶ 이제 기능 세팅도 끝났습니다. 마지막으로 잘 동작하는지 테스트해보겠습니다.

3. 테스트

▶ 정상적으로 잘 동작하는 것을 확인할 수 있었습니다.

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