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Chapter 15 照相功能

作者: 林致孙

照相功能已成為手機的基本功能，智慧型手機當然也一定有照相的功能，本章首

先會說明如何存取相機，接著會對擴增實境做個簡介，也會提供一個簡單的程式

範例。

15.1 照相功能

讀者可能會問：手機上已經有相機程式了，為什麼還需要另外寫一個相機程式呢？

因為有時候照相可能只是您的應用程式的一部份，例如一個『旅遊心得記錄』應

用程式，使用者去某個景點觀光時，可能想寫些心得並放上景點的照片，最後並

將旅遊心得傳送至自己的部落格，如果能直接於應用程式內使用照相功能，應該

會更方便，因此這一節中我們將學習如何寫出基本的照片功能。請讀者引進光碟

中『\範例程式\Chapter15\CameraBasic』這個專案。CameraBasic.java的內容如下：

1 public class CameraBasic extends Activity {

2

3 private SurfaceView sv;

4 private SurfaceHolder sh;

5 private Camera camera;

6

7 private TextView tv;

8

9 private MySensorListener msl;

10 private SensorManager smgr;

11 private List<Sensor> slist;

12

13 @Override

14 public void onCreate(Bundle savedInstanceState) {

15 super.onCreate(savedInstanceState);

16

17 requestWindowFeature(Window.FEATURE_NO_TITLE);

18 getWindow().setFlags(WindowManager.

19 LayoutParams.FLAG_FULLSCREEN,

20 WindowManager.LayoutParams.

21 FLAG_FULLSCREEN);

22 setRequestedOrientation(ActivityInfo.

23 SCREEN_ORIENTATION_LANDSCAPE);

24

25 setContentView(R.layout.takepicture);

26

27 sv = (SurfaceView)findViewById(R.id.sv);

28 sh = sv.getHolder();

29 sh.addCallback(new MySHCallback());

30

31 sh.setType(SurfaceHolder.SURFACE_TYPE_PUSH_BUFFERS);

32

33 smgr = (SensorManager)getSystemService(

34 Context.SENSOR_SERVICE);

35 msl = new MySensorListener();

36

37 slist = smgr.getSensorList(Sensor.TYPE_ACCELEROMETER);

38

39 tv = new TextView(this);

40 tv.setTextSize(30);

41 tv.setText("相機是正的");

42

43 LayoutParams lp = new LayoutParams(

44 LayoutParams.FILL_PARENT,

45 LayoutParams.WRAP_CONTENT);

46

47 this.addContentView(tv, lp);

48 }

49

50

51 public boolean onKeyDown (int keyCode, KeyEvent event) {

52 if (keyCode != KeyEvent.KEYCODE_DPAD_CENTER) {

53 return super.onKeyDown(keyCode, event);

54 }

55 if (camera != null) {

56 camera.takePicture(null, null, jpeg);

57 }

58 return true;

59 }

60

61 private PictureCallback jpeg = new PictureCallback() {

62 public void onPictureTaken(byte[] data, Camera camera) {

63 Bitmap bm = BitmapFactory.

64 decodeByteArray(data, 0, data.length);

65

66 FileOutputStream fos = null;

67 try {

68 File file = new File("/sdcard/picture.jpg");

69 fos = new FileOutputStream(file);

70 BufferedOutputStream bos = new

71 BufferedOutputStream(fos);

72 bm.compress(Bitmap.CompressFormat.JPEG, 80, bos);

73 bos.flush();

74 bos.close();

75 Toast.makeText(CameraBasic.this, "照片已存檔",

76 Toast.LENGTH_SHORT).show();

77 camera.startPreview();

78 }catch (Exception e) {

79 Toast.makeText(CameraBasic.this, e.toString(),


81 }

82 }

83 };

84

85 @Override

86 protected void onResume() {

87 super.onResume();

88 if (slist.size() != 0)

89 smgr.registerListener(msl, slist.get(0),

90 SensorManager.SENSOR_DELAY_UI);

91 }

92

93 @Override

94 protected void onPause() {

95 super.onPause();

96 if (slist.size() != 0)

97 smgr.unregisterListener(msl, slist.get(0));

98 }

99

100 class MySHCallback implements SurfaceHolder.Callback {

101 public void surfaceCreated(SurfaceHolder holder) {

102 camera = Camera.open();

103

104 if (camera == null) {

105 Toast.makeText(CameraBasic.this, "camera is null",


107 finish();

108 }

109

110 Camera.Parameters params = camera.getParameters();

111 params.setPictureFormat(PixelFormat.JPEG);

112 params.setPictureSize(480, 320);

113 camera.setParameters(params);

114

115 try {

116 camera.setPreviewDisplay(sh);

117 } catch (Exception e) {

118 Toast.makeText(CameraBasic.this, e.toString(),


120 finish();

121 }

122 }

123 public void surfaceDestroyed(SurfaceHolder surfaceholder) {

124 camera.stopPreview();

125 camera.release();

126 }

127 public void surfaceChanged(SurfaceHolder surfaceholder,

128 int format , int w, int h) {


130 }

131 }

132

133 class MySensorListener implements SensorEventListener {

134 public void onSensorChanged (SensorEvent event) {

135 if (event.sensor != slist.get(0)) return;

136 if (event.values[0] > 9.3 || event.values[1] > 9.3) {

137 tv.setText("相機是正的");

138 } else {

139 tv.setText("相機拿歪了喔");

140 }

141 }

142 public void onAccuracyChanged(Sensor sensor, int accuracy) {

143 }

144 }

145 }

首先在 17~23行，設定程式會以全螢幕且橫向的方式執行。這個應用程式的版面

設計描述檔內只有一個 SurfaceView，因此這個 SurfaceView會佔滿了整個螢幕，

SurfaceView在第八章有做過介紹了，SurfaceView介面元件可以想成是一塊畫布，

程式開發者可以在上面畫上任何東西，在這個程式中 SurfaceView是用來顯示從

相機取得的畫面。SurfaceView的存取要透過 SurfaceHolder物件，而 SurfaceHolde

類別的 addCallback方法能讓我們設定當 SurfaceView建立、改變與銷毀時該做

的事，因此我們可於 SurfaceView建立時打開相機、啟動預覽功能，而於銷毀時

關掉相機，相關的程式碼請讀者參閱 27~31行及 100~131行，相關的類別則有

Camera [1], SurfaceView [2], SurfaceHolder [3]等。

上述即為照相預覽功能的運作原理，接下來要說明程式的拍攝功能，程式中是設

定按下手機的軌跡球中心會做拍攝的動作，這部份可透過覆寫 Activity類別的

onKeyDown方法來完成[4]，程式碼是位於 51~59行，當手機有按鍵被按下時，

這個方法會被呼叫，透過按鍵代碼(KeyCode)可以知道是哪一個鍵被按下(完整的

按鍵代碼可參考 KeyEvent類別的說明文件[5])，我們要處理的是按下軌跡球中心

(KEYCODE_DPAD_CENTER)的事件，所以若按鍵代碼不是

KEYCODE_DPAD_CENTER記得呼叫父類別的 onKeyDown方法來處理那些按

鍵按下的動作(程式第 53行)，否則會發現其它按鍵等都無法使用了，而若按下

的是軌跡球中心，會呼叫 Camera類別的 takePicture方法[1]來做拍攝的動作，

takPicture方法有多重定義，程式採用了下面這個定義：

public final void takePicture (Camera.ShutterCallback shutter,

Camera.PictureCallback raw, Camera.PictureCallback jpeg)

第一個參數 shutter可以讓我們設定快門聲，如果我們實作了

Camera.ShutterCallback介面的 onShutter方法，並產生對應的物件填入第一個參

數，則使用者按下拍攝功能後，onShutter方法內的程式碼會被執行，如果我們

不需要快門聲，可以直接填 null。第二個參數 raw可以讓我們設定當原始圖檔準

備好時該做什麼事，如果我們實作了 Camera.PictureCallback介面的

onPictureTaken方法，並產生對應的物件填入第二個參數，則當按下拍攝功能，

且原始圖檔資料已準備好讀取時，onPictureTaken方法內的程式碼會被執行。第

三個參數 jpeg可以讓我們設定當壓縮圖檔準備好時該做什麼事，如果我們實作

了 Camera.PictureCallback介面的 onPictureTaken方法，並產生對應的物件填入第

三個參數，則當按下拍攝功能，且壓縮圖檔的資料已準備好讀取時，

onPictureTaken方法內的程式碼會被執行，程式在 61~83行利用匿名類別的技巧

產生了一個實作 Camera.PictureCallback介面的匿名類別的物件，並將該物件填

入 takePicture方法當第三個參數，因此當壓縮圖檔可讀取時，62~82行的程式碼

就會被執行，接下來便要對對此段程式碼做解說。首先，利用 BitmapFactor類別

的 decodeByteArray方法產生一個 Bitmap物件，再利用 Bitmap類別的 compress

方法產生檔案，筆者是建議讀者可先利用模仿的技巧修改範例程式，不必要求自

己一開始就要完全瞭解整個程式流程。最後要提醒讀者的是，takePicture方法會

停止預覽功能，因此程式在第 77行重新呼叫 Camera類別的 startPreview方法來

啟動預覽功能。

此程式除了基本的照相功能還附加了一個小功能：檢查手機是否有拿正，判斷方

法是利用加速度感測器，當使用者以直立的方式拿著手機時，Y軸的重力加速度

會接近9.8，而當使用者以橫向的方式拿著手機時，X軸的重力加速度會接近9.8，

程式是於 134~141行的地方做是否有偏斜的判斷。由於感測器不是本章的重點，

筆者就不再對感測器相關的程式碼做討論。然而相關的程式碼中有一個

addContentView方法是我們第一次看到的方法(第 47行)，這是 Activity類別的方

法，是在不移除原來的 View的情況下，增加一個 View在上面，先前已經提過

我們利用了 SurfaceView來顯示鏡頭所拍攝到的畫面，我們希望當相機拿歪時，

能夠利用一個 TextView來提醒使用者使否拿歪了，可是又希望 SurfaceView依然

能呈現出來，此時就可利用 addContentView方法將 TextView加到 SurfaceView

上面，執行結果如下圖所示：

最後要提醒讀者的是，若要使用相機功能，必須於AndroidManifestmxl中做聲明，

如下所示：

<uses-permission android:name="android.permission.CAMERA" />

15.2 擴增實境初探

擴增實境簡單地說是於現實的環境中增加一些虛擬的資訊，例如一個汽車導航系

統可於道路上畫出虛擬的箭頭告訴使用者前進的方向，又或者一個山岳導覽系統

可以在使用者正在觀望的山岳旁告訴使用者該山岳的相關資訊。在早期的擴增實

境系統中頭戴式顯示(Head-mounted Display, HMD)裝置是需要的，此裝置具有外

部影像擷取、定位等功能，並能和電腦所產生的虛擬影像以畫面重疊的方式做結

合。然而隨著手持裝置的普及，利用手持裝置實作擴增實境也開始被人們所討論

[6]。而目前的智慧型手機大都提供了相機及定位功能，因此能讓我們做影像的

擷取及定位，剛好都是實作擴增實境需要的基本功能，本節將示範一個簡單的擴

增實境程式。

請讀者引進光碟中『\範例程式\Chapter15\AsiaAR』這個專案。這個專案是針對

亞洲大學的幾個場所(Spot)做介紹，手機的畫面分成兩個主要部份：

SurfaceView：用來顯示相機鏡頭所拍攝到的畫面。

TextView：用來告知使用者其所面對的是哪一棟建築物，例如當使用者的手

機的鏡頭面對行政大樓時，TextView就會告知使用者這裡是行政大樓。

下圖是一個範例：

這個程式會需要利用到 GPS與方位感測器(Orientation Sensor)，原理如下，首先

建築物的經緯度是事先儲存於程式內的，假設行政大樓的經緯度為(XT, YT)，接

著透過 GPS，程式可以知道使用者目前的所在經緯度，假設為(XU, YU)，透過這

兩個座標，我們就能夠知道行政大樓位於使用者的哪一個方位，因此再透過方位

感測器就可以知道使用者是否正面對著行政大樓，例如行政大樓位於使用者的東

方，且使用者正好面對著東方，那麼程式就會於 TextView顯示『行政大樓』四

個字。上面的敘述可使用下面的圖來表示，使用者應能更容易理解：

在上圖中，(XT1, YT1)、(XT2, YT2)與(XT3, YT3)是程式預先輸入的，透過 GPS我們

可以獲得(XU, YU)，因此便能計算出角度的值，而透過方位感測器，我們可以

得知的值，若與的差小於某一個門檻，程式就會認定使用者是面對著 Target

1。

現在我們可以開始深入程式碼來討論了。AsiaAR.java的內容如下：

1 public class AsiaAR extends Activity {

2

3 private SurfaceView sv;

4 private SurfaceHolder sh;

5 private TextView tv;

6

7 private MyLocationListener mll;

8 private MySensorListener msl;

9 private LocationManager lmgr;

10 private SensorManager smgr;

11 private List<Sensor> slist;

12 private float orientation;

13 private Location user;

14

15 private Camera camera;

16

17 @Override

18 public void onCreate(Bundle savedInstanceState) {

19 super.onCreate(savedInstanceState);

20

21 requestWindowFeature(Window.FEATURE_NO_TITLE);

22 setRequestedOrientation(

23 ActivityInfo.SCREEN_ORIENTATION_LANDSCAPE);

24

25 setContentView(R.layout.main);

26

27 AsiaSpot.init();

28

29 sv = (SurfaceView)findViewById(R.id.sv);

30 sh = sv.getHolder();

31 sh.addCallback(new MySHCallback());

32

33 sh.setType(SurfaceHolder.SURFACE_TYPE_PUSH_BUFFERS);

34

35 tv = (TextView)findViewById(R.id.tv);

36

37 lmgr = (LocationManager)getSystemService(LOCATION_SERVICE);

38 mll = new MyLocationListener();

39

40 smgr =(SensorManager)

41 getSystemService(Context.SENSOR_SERVICE);

42 msl = new MySensorListener();

43

44 slist = smgr.getSensorList(Sensor.TYPE_ORIENTATION);

45 if (slist.size() == 0) {

46 Toast.makeText(this, "No orientation sensor",


48 finish();

49 }

50 orientation = (float)0.0;

51 }

52

53 class MySHCallback implements SurfaceHolder.Callback {

54 public void surfaceCreated(SurfaceHolder holder) {

55 camera = Camera.open();

56

57 if (camera == null) {

58 Toast.makeText(AsiaAR.this, "camera is null",


60 finish();

61 }

62

63 try {

64 camera.setPreviewDisplay(sh);

65 } catch (Exception e) {

66 Toast.makeText(AsiaAR.this, e.toString(),


68 finish();

69 }

70 }

71 public void surfaceDestroyed(SurfaceHolder surfaceholder) {

72 camera.stopPreview();

73 camera.release();

74 }

75 public void surfaceChanged(SurfaceHolder surfaceholder,

76 int format , int w, int h) {


78 }

79 }

80

81 @Override

82 protected void onResume() {

83 super.onResume();

84 lmgr.requestLocationUpdates(LocationManager.GPS_PROVIDER,

85 0, 0, mll);

86 smgr.registerListener(msl, slist.get(0),

87 SensorManager.SENSOR_DELAY_UI);

88 }

89

90 @Override

91 protected void onPause() {

92 super.onPause();

93 lmgr.removeUpdates(mll);

94 smgr.unregisterListener(msl, slist.get(0));

95 }

96

97 private void adjustSpot() {

98 if (user == null) return;

99 Spot spot = AsiaSpot.getFrontSpot(orientation, user);

100 if (spot != null)

101 tv.setText(spot.name);

102 }

103

104 class MySensorListener implements SensorEventListener {

105 public void onSensorChanged (SensorEvent event) {

106 if (event.sensor == slist.get(0)) {

107 orientation = event.values[0]+event.values[2];

108 if (orientation >= 360.0)

109 orientation = orientation - 360.0f;

110 adjustSpot();

111 }

112 }

113 public void onAccuracyChanged(Sensor sensor, int accuracy) {

114 }

115 }

116

117 class MyLocationListener implements LocationListener {

118 @Override

119 public void onLocationChanged(Location location) {

120 if (location == null) return;

121

122 user = location;

123 adjustSpot();

124 }

125 @Override

126 public void onProviderDisabled(String provider) {

127 }

128 @Override

129 public void onProviderEnabled(String provider) {

130 }

131 @Override

132 public void onStatusChanged(String provider, int status,

133 Bundle extras) {

134 }

135 }

136 }

137

138 class AsiaSpot {

139 static ArrayList<Spot> spotlist;

140

141 static void init() {

142 spotlist = new ArrayList<Spot>();

143

144 spotlist.add(new Spot(24.045857, 120.686601,

145 new String("行政大樓")));


147 new String("管理大樓")));


149 new String("資訊大樓")));


151 new String("健康大樓")));


153 new String("體育館")));

154 }

155

156 static Spot getFrontSpot(float orientation, Location user) {

157 Location dest = new Location(user);

158 float target;

159

160 float mindist = Float.MAX_VALUE;

161 int spotI = -1;

162

163 for (int i = 0; i < spotlist.size(); i++) {

164 dest.setLatitude(spotlist.get(i).latitude);

165 dest.setLongitude(spotlist.get(i).longitude);

166 target = user.bearingTo(dest);

167

168 float degree = target-orientation;

169 if (degree < 0.0) degree = degree + 360.0f;

170 if (degree > 180.0) degree = 360.0f - degree;

171

172 if (degree < 10.0) {

173 float dist = user.distanceTo(dest);

174 if (dist < mindist) {

175 mindist = dist;

176 spotI = i;

177 }

178 }

179 }

180

181 if (spotI == -1) return null;

182 return spotlist.get(spotI);

183 }

184 }

185

186 class Spot {

187

188 Spot(double latitude, double longitude, String name) {

189 this.latitude = latitude;

190 this.longitude = longitude;

191 this.name = name;

192 }

193

194 double latitude;

195 double longitude;

196 String name;

197 }

這個 java檔內有三個主要類別：

AsiaAR：這是一個 Activity，其可以說是第十四章『OrientationApp』專案與

前一節『CameraBasic』專案的結合，使用到『CameraBasic』專案的部份，

就是利用預覽功能將鏡頭所拍攝的影像於 SurfaceView上播放。其餘的程式

碼則很類似『OrientationApp』專案，在『OrientationApp』專案中若使用者

的位置或者方位感測器的值發生變化，我們呼叫自訂的 adjustArrow去調整

箭頭方向，此處則呼叫 adjustSpot去設定 TextView應該顯示的景點名稱，，

adjustSpot方法是實作於 97~102行，程式相當簡單，首先呼叫 getFrontSpot

方法取得使用者前方的最近景點(後面會討論此方法的細節)，接著把景點名

稱顯示於 TextView上，getFrontSpot會需要兩個參數，第一個參數 orientation

的值代表使用者面對的方位，會在每次方位感測器的值發生變化時做更新，

第二個參數 user的值代表使用者的位置，會在每次 GPS的值發生變化時做

更新。

Spot：程式碼位於 186~197行，一個 Spot類別的物件就代表一個場所，一

個場所會擁有經緯度的值及一個名稱，188~192行設計了一個建構子，能讓

我們在產生物件時，直接設定場所的經緯度與名稱。

AsiaSpot：程式碼位於 138~184行，這個類別會維護一個 Spot物件的動態陣

列，同時這個類別有兩個方法(Methods)：

init方法：初始動態陣列。

getFrontSpot方法：其會傳回使用者正前方的 Spot物件。首先有兩個參

數會被傳入，第一個參數 orientation是藉由方位感測器所獲得的，即前

面示意圖中的值，第二個參數是使用者的位置。程式碼在 163~179會

去一一檢查所有景點，以便得知哪一個景點最接近使用者的正前方，變

數 user代表使用者的位置，變數 dest代表景點的位置，第 166行，程

式利用 Location類別的 bearingTo方法來獲得的值[7]，而第 168行，

變數 degree即代表與的差，程式會收集所有 degree小於 10的景點，

再從那些景點中選出一個離使用者最近的景點。如果找不到符合的景點，

程式會回傳 null。

以上即為本程式的主要運作原理，最後還是要提醒讀者記得於應用程式描述檔

(AndroidManifest.xml)中聲明本程式需要精確的位置(亦即要使用 GPS)且需使用

相機。

15.3 摘要

本章我們介紹了 Android平台上相機功能的實作方法，首先介紹了基本的照相功

能，包含了預覽功能與拍照功能。在某些應用程式中，拍照可能只是其中一個必

須的小功能，因此讀者所開發的應用程式中若要使用拍照功能，便可參考此節的

程式。此外，本章也對擴增實境做了一個簡單的介紹，並提供一個簡單的範例告

訴讀者如何於 Android平台上實作出簡易的擴增實境應用。

15.4 作業

1. 修改『CameraBasic』這個專案，試著加入自己的快門聲。

2. 修改『AsiaAR』這個專案，將景點修改成自己所在附近的景點，並用實機

做測試。

15.5 參考資料

[1] Camera | Android Developers,

http://developer.android.com/reference/android/hardware/Camera.html

[2] SurfaceView | Android Developers,

http://developer.android.com/reference/android/view/SurfaceView.html

[3] SurfaceHolder | Android Developers,

http://developer.android.com/reference/android/view/SurfaceHolder.html

[4] Activity | Android Developers,

http://developer.android.com/reference/android/app/Activity.html

[5] KeyEvent | Android Developers,

http://developer.android.com/reference/android/view/KeyEvent.html

[6] Daniel Wagner, Thomas Pintaric, Florian Ledermann, and Dieter Schmalstieg,

“Towards Massively Multi-user Augmented Reality on Handheld Devices”, in proc.

of the third international conference on pervasive computing, 2005.

[7] Location | Android Developers,

http://developer.android.com/reference/android/location/Location.html

http://developer.android.com/reference/android/hardware/Camera.html

http://developer.android.com/reference/android/view/SurfaceView.html

http://developer.android.com/reference/android/view/SurfaceHolder.html

http://developer.android.com/reference/android/app/Activity.html

http://developer.android.com/reference/android/view/KeyEvent.html

http://developer.android.com/reference/android/location/Location.html

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