图像分析

在图像分析用例中，您的应用会获得一个 CPU 可访问的图像，您可以在其上执行图像处理、计算机视觉或机器学习推断。应用实现了一个 analyze() 方法，该方法在每一帧上运行。

要了解如何将 Google 的 ML Kit 集成到您的 CameraX 应用中，请参阅 ML Kit 分析器。

操作模式

当应用程序的分析管道无法满足 CameraX 的帧速率要求时，可以配置 CameraX 以以下方式丢帧

非阻塞（默认）：在此模式下，执行器始终将最新图像缓存到图像缓冲区（类似于深度为 1 的队列），同时应用程序分析之前的图像。如果 CameraX 在应用程序完成处理之前收到新图像，则将新图像保存到同一缓冲区，覆盖之前的图像。请注意，ImageAnalysis.Builder.setImageQueueDepth() 在此场景中无效，缓冲区内容始终会被覆盖。可以通过调用 setBackpressureStrategy() 以及 STRATEGY_KEEP_ONLY_LATEST 来启用此非阻塞模式。有关执行器影响的更多信息，请参阅 STRATEGY_KEEP_ONLY_LATEST 的参考文档。
阻塞：在此模式下，内部执行器可以将多个图像添加到内部图像队列，并且仅当队列已满时才开始丢帧。阻塞发生在整个摄像机设备范围内：如果摄像机设备绑定了多个用例，则所有用例在 CameraX 处理这些图像时都将被阻塞。例如，当预览和图像分析都绑定到摄像机设备时，预览也会在 CameraX 处理图像时被阻塞。可以通过将 STRATEGY_BLOCK_PRODUCER 传递给 setBackpressureStrategy() 来启用阻塞模式。还可以使用 ImageAnalysis.Builder.setImageQueueDepth() 来配置图像队列深度。

对于总分析图像时间小于 CameraX 帧持续时间（例如，60fps 时为 16ms）的低延迟高性能分析器，两种操作模式都能提供流畅的整体体验。在某些情况下，阻塞模式仍然很有用，例如处理短暂的系统抖动时。

对于高延迟高性能分析器，需要使用更长的队列的阻塞模式来弥补延迟。但是请注意，应用程序仍然可以处理所有帧。

对于高延迟且耗时的分析器（分析器无法处理所有帧），非阻塞模式可能是更合适的选择，因为必须为分析路径丢弃帧，但其他并发绑定的用例仍然可以看到所有帧。

实现

要在应用程序中使用图像分析，请按照以下步骤操作

构建一个 ImageAnalysis 用例。
创建一个 ImageAnalysis.Analyzer。
将您的分析器设置为您的 ImageAnalysis。
将您的生命周期所有者、摄像机选择器和 ImageAnalysis 用例绑定到生命周期。

绑定后，CameraX 会立即将图像发送到您注册的分析器。分析完成后，请调用 ImageAnalysis.clearAnalyzer() 或取消绑定 ImageAnalysis 用例以停止分析。

构建 ImageAnalysis 用例

ImageAnalysis 将您的分析器（图像消费者）连接到 CameraX（图像生产者）。应用程序可以使用 ImageAnalysis.Builder 来构建 ImageAnalysis 对象。使用 ImageAnalysis.Builder，应用程序可以配置以下内容

图像输出参数
- 格式：CameraX 通过 setOutputImageFormat(int) 支持 YUV_420_888 和 RGBA_8888。默认格式为 YUV_420_888。
- 分辨率和纵横比：可以设置这两个参数中的任何一个，但请注意，不能同时设置这两个值。
- 旋转.
- 目标名称：将此参数用于调试目的。
图像流控制

应用程序可以设置分辨率或纵横比，但不能同时设置两者。确切的输出分辨率取决于应用程序请求的大小（或纵横比）和硬件功能，并且可能与请求的大小或比率不同。有关分辨率匹配算法的信息，请参阅 setTargetResolution() 的文档

应用程序可以配置输出图像像素为 YUV（默认）或 RGBA 色彩空间。当设置 RGBA 输出格式时，CameraX 在内部将图像从 YUV 转换为 RGBA 色彩空间，并将图像位打包到 ImageProxy 的第一个平面（其他两个平面未使用）的 ByteBuffer 中，按照以下顺序

ImageProxy.getPlanes()[0].buffer[0]: alpha
ImageProxy.getPlanes()[0].buffer[1]: red
ImageProxy.getPlanes()[0].buffer[2]: green
ImageProxy.getPlanes()[0].buffer[3]: blue
...

在执行设备无法跟上帧速率的复杂图像分析时，可以使用本主题的操作模式部分中描述的策略来配置 CameraX 以丢帧。

创建您的分析器

应用程序可以通过实现 ImageAnalysis.Analyzer 接口并覆盖 analyze(ImageProxy image) 来创建分析器。在每个分析器中，应用程序都会收到一个 ImageProxy，它是 Media.Image 的包装器。可以使用 ImageProxy.getFormat() 查询图像格式。格式是应用程序使用 ImageAnalysis.Builder 提供的以下值之一

如果应用程序请求 OUTPUT_IMAGE_FORMAT_RGBA_8888，则为 ImageFormat.RGBA_8888。
如果应用程序请求 OUTPUT_IMAGE_FORMAT_YUV_420_888，则为 ImageFormat.YUV_420_888。

有关颜色空间配置以及像素字节的检索位置，请参阅构建 ImageAnalysis 用例。

在分析器内部，应用程序应执行以下操作

尽快分析给定帧，最好在给定的帧速率时间限制内（例如，对于 30fps，小于 32ms）。如果应用程序无法足够快地分析帧，请考虑使用支持的帧丢弃机制之一。
通过调用 ImageProxy.close() 将 ImageProxy 释放回 CameraX。请注意，不应调用包装的 Media.Image 的关闭函数 (Media.Image.close())。

应用程序可以直接使用 ImageProxy 内部的包装的 Media.Image。只需不要对包装的图像调用 Media.Image.close()，因为这会破坏 CameraX 内部的图像共享机制；而应使用 ImageProxy.close() 将底层 Media.Image 释放回 CameraX。

为 ImageAnalysis 配置您的分析器

创建分析器后，使用 ImageAnalysis.setAnalyzer() 将其注册以开始分析。分析完成后，使用 ImageAnalysis.clearAnalyzer() 删除注册的分析器。

只能为图像分析配置一个活动分析器。调用 ImageAnalysis.setAnalyzer() 会替换已存在的注册分析器。应用程序可以在任何时间设置新的分析器，在绑定用例之前或之后。

将 ImageAnalysis 绑定到生命周期

强烈建议使用 ProcessCameraProvider.bindToLifecycle() 函数将您的 ImageAnalysis 绑定到现有的 AndroidX 生命周期。请注意，bindToLifecycle() 函数返回选定的 Camera 设备，该设备可用于微调高级设置，例如曝光等。有关控制摄像机输出的更多信息，请参阅本指南。

以下示例将前面步骤中的所有内容组合在一起，将 CameraX ImageAnalysis 和 Preview 用例绑定到 lifeCycle 所有者

Kotlin

val imageAnalysis = ImageAnalysis.Builder()
    // enable the following line if RGBA output is needed.
    // .setOutputImageFormat(ImageAnalysis.OUTPUT_IMAGE_FORMAT_RGBA_8888)
    .setTargetResolution(Size(1280, 720))
    .setBackpressureStrategy(ImageAnalysis.STRATEGY_KEEP_ONLY_LATEST)
    .build()
imageAnalysis.setAnalyzer(executor, ImageAnalysis.Analyzer { imageProxy ->
    val rotationDegrees = imageProxy.imageInfo.rotationDegrees
    // insert your code here.
    ...
    // after done, release the ImageProxy object
    imageProxy.close()
})

cameraProvider.bindToLifecycle(this as LifecycleOwner, cameraSelector, imageAnalysis, preview)

Java

ImageAnalysis imageAnalysis =
    new ImageAnalysis.Builder()
        // enable the following line if RGBA output is needed.
        //.setOutputImageFormat(ImageAnalysis.OUTPUT_IMAGE_FORMAT_RGBA_8888)
        .setTargetResolution(new Size(1280, 720))
        .setBackpressureStrategy(ImageAnalysis.STRATEGY_KEEP_ONLY_LATEST)
        .build();

imageAnalysis.setAnalyzer(executor, new ImageAnalysis.Analyzer() {
    @Override
    public void analyze(@NonNull ImageProxy imageProxy) {
        int rotationDegrees = imageProxy.getImageInfo().getRotationDegrees();
            // insert your code here.
            ...
            // after done, release the ImageProxy object
            imageProxy.close();
        }
    });

cameraProvider.bindToLifecycle((LifecycleOwner) this, cameraSelector, imageAnalysis, preview);

其他资源

要了解有关 CameraX 的更多信息，请参阅以下其他资源。

Codelab

CameraX 入门

代码示例

CameraX 示例应用程序