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Android 修图（换证件照背景污点修复）

时间：2022-06-29 15:06:41

背景

前段时间的一个周末，一个女生让我帮她换一下他的证件照背景，我又没带电脑。我又不好意思拒接，怎么办呢？应用商店下载一个证件照换背景的APP，瞬间换完，我正准备保存时，跳出来一个支付框，如果你要保存，支付2元钱，出于面子，我只好掏了2块钱，保存了。于是我就想，这种技术活，还给别人付钱，自己来撸吧.我是一个专职Android开发，那么就用Android来撸吧.

先来了解一下Android里原生API对图片操作，一般有两种方式，

一种是利用好Canvas绘制图片，一种是利用Bitmap的原生API，获取像素进行操作

这两种操作我都写了对应的文章，可以快速查看

Android：让你的“女神”逆袭，代码撸彩妆（画妆）Android：代码撸彩妆 2（大眼，瘦脸，大长腿）

今天的主题是在Android里使用OpenCv来操作图片，并实现两个不同的效果，换证件照背景和污点修复.

代码已经托管在Github上，和上两篇文章代码地址一样，分支with-photo-changecolor

Github ，如果你喜欢，欢迎star 谢谢

Android OpenCv 快速入门

环境搭建

原生的API对图片的操作有限，并且一些颜色空间转化麻烦，效率低，那我们使用一个专业的图片操作库来操作图片，会变得容易些.

OpenCv有很多语言版本，当然底层是c/c++，他支持Android/IOS，Windows，Mac等,我们直接选择Android版本. 那么来搭建一下环境，有两部

下载OpenCv SDK 地址，将SDK 打包成aar，集成到项目中，快速获取aar,可以直接到我打好的包里获取 Github中获取. 打aar包很简单，用Android Studio打开下载好的SDK，然后到其目录下，执行./gradlew assembleRelease 或者用侧边的辅助工具

集成到你要使用OpenCv的项目，如下

图像灰度测试

集成完成后，进行OpenCV SDK接入成功测试

private void initLoaderOpenCV() {boolean success = OpenCVLoader.initDebug();if (!success) {Log.d(TAG, "初始化失败");}}public void gray(View view) {Mat src = new Mat();Mat dst = new Mat();Utils.bitmapToMat(bitmap, src);Imgproc.cvtColor(src, dst, Imgproc.COLOR_BGRA2GRAY);Bitmap resultBitmap = getResultBitmap();Utils.matToBitmap(dst, resultBitmap);src.release();dst.release();showCompare(resultBitmap);}

如果接入没问题，就可以愉快的使用OpenCV了，是不是很简单.

换证件照背景（从蓝色到红色）

换证件照算法，直接使用了一个c++ 版本算法的，翻译为Android的. c++文章地址

主要步骤:

把RGB图像转换到HSV空间取背景的一小块20*20，计算蓝色背景的平均色调和饱和度设置阈值，取出蓝色背景替换为红色背景把HSV图像转换会RGB空间滤波器去除边缘效应

Android 代码如下:

private void startDetail() {Mat image = new Mat();Utils.bitmapToMat(bitmap, image);Mat hsvImg = new Mat();Imgproc.cvtColor(image, hsvImg, Imgproc.COLOR_BGR2HSV);List<Mat> list = new ArrayList<>();Core.split(hsvImg, list);Mat roiH = list.get(0).submat(new Rect(0, 0, 20, 20));Mat roiS = list.get(1).submat(new Rect(0, 0, 20, 20));Log.i(TAG,"start sum bg");int SumH = 0;int SumS = 0;byte[] h = new byte[1];byte[] s = new byte[1];//取一块蓝色背景，计算出它的平均色调和平均饱和度for (int i = 0; i < 20; i++) {for (int j = 0; j < 20; j++) {roiH.get(j, i, h);roiS.get(j, i, s);SumH = h[0] + SumH;SumS = s[0] + SumS;}}int avgH, avgS;//蓝底的平均色调和平均饱和度avgH = SumH / 400;avgS = SumS / 400;Log.i(TAG,"depth="+list.get(0).depth());Log.i(TAG,"start sum detail all photo");//遍历整个图像int nl = hsvImg.height();int nc = hsvImg.width();// byte[] changeColor = new byte[]{127};byte[] hArray = new byte[nl * nc];byte[] sArray = new byte[nl * nc];byte[] vArray = new byte[nl * nc];list.get(0).get(0,0,hArray);list.get(1).get(0,0,sArray);// list.get(2).get(0,0,vArray);int row,index;for (int j = 0; j < nl; j++) {row = j * nc;for (int i = 0; i < nc; i++) {index = row + i;if(hArray[index] <= (avgH + 20) && hArray[index] >= (avgH - 20)&& sArray[index] <= (avgS + 150)&& sArray[index] >= (avgS -150)){hArray[index] = 127;//sArray[index] = 0;//vArray[index] = (byte) 255;}}}list.get(0).put(0,0,hArray);list.get(1).put(0,0,sArray);// list.get(2).put(0,0,vArray);Log.i(TAG,"merge photo");Core.merge(list,hsvImg);Imgproc.cvtColor(hsvImg,image, Imgproc.COLOR_HSV2BGR);Bitmap resultBitmap = getResultBitmap();Utils.matToBitmap(image,resultBitmap);Message obtain = Message.obtain();obtain.obj = resultBitmap;handler.sendMessage(obtain);}

Mat 为OpenCV中图像的保存，很类似Android里的Bitmap，他和Bitmap转化需要借助OpenCv的Utils进行，OpenCV的核心API可以查看官网，此处主要使用了Imgproc

效果

污点修复

修复原理

先来说一下污点修复的算法,一篇论文提到的《An ImageInpainting Technique Based On the Fast Marching Method》

可以简单理解为p点为待修复区域，ε为修复半径，把ε的值区域的值计算出来，用于修复P点，直到修复整个Ω区域.

详细可以查看论文：论文地址

实际修复

OpenCV 里面已经实现了此算法，具体方法如下:

//OpenCV Photo.java/*** Restores the selected region in an image using the region neighborhood.** @param src Input 8-bit, 16-bit unsigned or 32-bit float 1-channel or 8-bit 3-channel image.* @param inpaintMask Inpainting mask, 8-bit 1-channel image. Non-zero pixels indicate the area that* needs to be inpainted.* @param dst Output image with the same size and type as src .* @param inpaintRadius Radius of a circular neighborhood of each point inpainted that is considered* by the algorithm.* @param flags Inpainting method that could be cv::INPAINT_NS or cv::INPAINT_TELEA** The function reconstructs the selected image area from the pixel near the area boundary. The* function may be used to remove dust and scratches from a scanned photo, or to remove undesirable* objects from still images or video. See </wiki/Inpainting> for more details.** <b>Note:</b>* <ul>* <li>* An example using the inpainting technique can be found at* opencv_source_code/samples/cpp/inpaint.cpp* </li>* <li>* (Python) An example using the inpainting technique can be found at* opencv_source_code/samples/python/inpaint.py* </li>* </ul>*/public static void inpaint(Mat src, Mat inpaintMask, Mat dst, double inpaintRadius, int flags) {inpaint_0(src.nativeObj, inpaintMask.nativeObj, dst.nativeObj, inpaintRadius, flags);}

其中上面提到的原理算法为，INPAINT_TELEA.

来一张实际的图操作修复一下，如下:

private void startInpaint() {bitmap = BitmapUtils.getBitmapByAssetsNameRGB(this,"test.png");Mat desc = new Mat(bitmap.getHeight(),bitmap.getWidth(),CvType.CV_8UC3);//转化为mat对象Utils.bitmapToMat(bitmap, desc,true);//转化为3通道图像Mat src = new Mat();Imgproc.cvtColor(desc,src,Imgproc.COLOR_RGBA2RGB);//灰度图像Mat srcGray = new Mat();Imgproc.cvtColor(src, srcGray, Imgproc.COLOR_RGB2GRAY);//中值滤波去燥Imgproc.medianBlur(srcGray,srcGray,3);//获取污点的二值化图像Mat srcThresh = new Mat();Imgproc.threshold(srcGray,srcThresh,242,255,Imgproc.THRESH_BINARY);Log.i("test","srcThresh channels:"+srcThresh.channels() + ",type:"+ CvType.typeToString(CvType.depth(srcThresh.type())));Log.i("test","src channels:"+src.channels() + ",type:"+ CvType.typeToString(CvType.depth(src.type())));// Bitmap resultBitmap = getResultBitmap();// Utils.matToBitmap(srcThresh, resultBitmap);//修复图像Mat inpaintResult = new Mat();Photo.inpaint(src,srcThresh,inpaintResult,3,Photo.INPAINT_TELEA);//把结果转化为bitmap 用于显示Bitmap resultBitmap = getResultBitmap();Utils.matToBitmap(inpaintResult, resultBitmap);Message obtain = Message.obtain();obtain.obj = resultBitmap;handler.sendMessage(obtain);}