Android CameraX使用

一、CameraX 核心组件逻辑关系

1. 组件关系与数据流

2. 组件协作流程

1. 初始化：ProcessCameraProvider 获取相机系统服务

2. 配置：创建 CameraSelector 选择摄像头

3. 用例绑定：将 Preview、ImageCapture 等用例绑定到生命周期

4. 预览显示：Preview 输出到 PreviewView

5. 用户交互：通过 CameraControl 控制设备

6. 拍摄处理：ImageCapture 捕获图像并处理

7. 资源释放：生命周期结束时自动释放资源

二、Preview 视频流预览详解

1. 核心 API 参数说明

2. 完整使用流程

// 1. 获取相机提供者
val cameraProviderFuture = ProcessCameraProvider.getInstance(context)

cameraProviderFuture.addListener({
    // 2. 获取CameraProvider实例
    val cameraProvider = cameraProviderFuture.get()
    
    // 3. 创建预览用例
    val preview = Preview.Builder()
        .setTargetAspectRatio(AspectRatio.RATIO_16_9) // 设置16:9比例
        .setTargetRotation(Surface.ROTATION_0) // 设置旋转方向
        .build()
    
    // 4. 设置预览输出
    preview.setSurfaceProvider(previewView.surfaceProvider)
    
    // 5. 选择摄像头（后置）
    val cameraSelector = CameraSelector.Builder()
        .requireLensFacing(CameraSelector.LENS_FACING_BACK)
        .build()
    
    try {
        // 6. 绑定到生命周期
        cameraProvider.bindToLifecycle(
            this as LifecycleOwner, // 生命周期所有者
            cameraSelector,         // 摄像头选择器
            preview                 // 预览用例
        )
    } catch (e: Exception) {
        Log.e(TAG, "绑定失败: ${e.message}")
    }
}, ContextCompat.getMainExecutor(context))

3. PreviewView 配置参数

<androidx.camera.view.PreviewView
    android:id="@+id/previewView"
    android:layout_width="match_parent"
    android:layout_height="match_parent"
    app:scaleType="fitCenter" <!-- 缩放类型：fitCenter/fillCenter -->
    app:implementationMode="performance" <!-- 性能模式：performance/compatibility -->
/>

三、ImageCapture 图片拍摄详解

1. 核心 API 参数说明

2. 完整拍摄流程

// 1. 创建拍摄用例
val imageCapture = ImageCapture.Builder()
    .setCaptureMode(ImageCapture.CAPTURE_MODE_MAXIMIZE_QUALITY) // 质量优先
    .setFlashMode(ImageCapture.FLASH_MODE_AUTO) // 自动闪光灯
    .setJpegQuality(95) // JPEG质量95%
    .build()

// 2. 绑定到生命周期（与Preview一起）
cameraProvider.bindToLifecycle(
    lifecycleOwner,
    cameraSelector,
    preview,
    imageCapture // 添加拍摄用例
)

// 3. 拍摄照片
fun captureImage() {
    // 创建输出文件
    val photoFile = File(externalMediaDirs.first(), "${System.currentTimeMillis()}.jpg")
    
    // 配置输出选项
    val outputOptions = ImageCapture.OutputFileOptions.Builder(photoFile)
        .setMetadata(ImageCapture.Metadata().apply {
            // 设置地理位置信息
            location = lastKnownLocation
        })
        .build()
    
    // 执行拍摄
    imageCapture.takePicture(
        outputOptions,
        ContextCompat.getMainExecutor(context),
        object : ImageCapture.OnImageSavedCallback {
            override fun onImageSaved(output: ImageCapture.OutputFileResults) {
                // 拍摄成功处理
                val savedUri = output.savedUri ?: Uri.fromFile(photoFile)
                showPreview(savedUri)
            }
            
            override fun onError(ex: ImageCaptureException) {
                // 错误处理
                Log.e(TAG, "拍摄失败: ${ex.message}", ex)
            }
        }
    )
}

四、ImageCapture 质量优化策略

1. 优化参数对比表

2. 高级优化配置

val imageCapture = ImageCapture.Builder()
    .setCaptureMode(ImageCapture.CAPTURE_MODE_MINIMIZE_LATENCY) // 速度优先
    .setJpegQuality(85) // 平衡质量与速度
    .setTargetResolution(Size(1080, 1920)) // 全高清分辨率
    .setMaxCaptureStages(2) // 限制处理阶段
    .setBufferFormat(ImageFormat.JPEG) // 指定输出格式
    .apply {
        // 高级：自定义图像处理管道
        if (Build.VERSION.SDK_INT >= Build.VERSION_CODES.P) {
            setCaptureProcess(object : ImageCapture.CaptureProcess {
                override fun process(request: ImageCaptureRequest) {
                    // 实现自定义处理逻辑
                }
            })
        }
    }
    .build()

五、手动对焦实现详解

1. 对焦相关 API

2. 手动对焦完整实现

// 1. 获取相机控制对象
val cameraControl = camera.cameraControl

// 2. 创建测光点工厂（基于预览视图）
val meteringPointFactory = SurfaceOrientedMeteringPointFactory(
    previewView.width.toFloat(), 
    previewView.height.toFloat()
)

// 3. 设置触摸监听
previewView.setOnTouchListener { _, event ->
    if (event.action == MotionEvent.ACTION_DOWN) {
        // 4. 创建对焦点（基于触摸位置）
        val point = meteringPointFactory.createPoint(event.x, event.y)
        
        // 5. 构建对焦动作
        val action = FocusMeteringAction.Builder(point)
            .addPoint(point, FocusMeteringAction.FLAG_AF) // 自动对焦
            .addPoint(point, FocusMeteringAction.FLAG_AE) // 自动曝光
            .setAutoCancelDuration(3, TimeUnit.SECONDS) // 3秒后重置
            .build()
        
        // 6. 执行对焦
        cameraControl.startFocusAndMetering(action).apply {
            addListener({
                try {
                    // 7. 处理对焦结果
                    val result = get()
                    when (result?.isFocusSuccessful) {
                        true -> showFocusSuccess(event.x, event.y)
                        false -> showFocusFailed(event.x, event.y)
                    }
                } catch (e: Exception) {
                    Log.e(TAG, "对焦失败: ${e.message}")
                }
            }, ContextCompat.getMainExecutor(context))
        }
    }
    true
}

// 8. 对焦指示器UI反馈
fun showFocusSuccess(x: Float, y: Float) {
    // 显示对焦成功图标
    focusIndicator.setImageResource(R.drawable.ic_focus_success)
    focusIndicator.x = x - focusIndicator.width / 2
    focusIndicator.y = y - focusIndicator.height / 2
    focusIndicator.visibility = View.VISIBLE
}

3. 对焦状态处理

// 监听对焦状态变化
camera.cameraInfo.focusState.observe(this) { state ->
    when (state) {
        is FocusState.Focusing -> showFocusing()
        is FocusState.Focused -> showFocused()
        is FocusState.Unfocused -> showUnfocused()
    }
}

六、总结

1. CameraX 核心组件关系

"CameraX 的核心架构围绕 ProcessCameraProvider 展开，它负责：

1. 通过 CameraSelector 选择物理摄像头

2. 将 Preview、ImageCapture、ImageAnalysis 用例绑定到 LifecycleOwner

3. 通过 CameraControl 接收用户交互指令

关键参数：

• bindToLifecycle()：接收生命周期所有者、摄像头选择器和用例列表

• Preview.setSurfaceProvider()：连接 PreviewView 显示预览

• ImageCapture.takePicture()：接收输出配置、执行器和回调"

2. 拍摄质量优化策略

"优化 ImageCapture 质量的三大策略：

1. 模式选择：

   • CAPTURE_MODE_MINIMIZE_LATENCY（速度优先，延迟<300ms）

   • CAPTURE_MODE_MAXIMIZE_QUALITY（质量优先，默认）

   • API: ImageCapture.Builder().setCaptureMode()

2. 参数调优：

   • setJpegQuality(85)：平衡质量与处理时间

   • setTargetResolution(Size(1080, 1920))：控制处理分辨率

   • setMaxCaptureStages(2)：限制处理流水线深度

3. 高级控制：

   • 自定义 CaptureProcess 处理流水线

   • 使用 YUV_420_888 格式减少格式转换

   • 启用硬件加速编码"

3. 手动对焦实现原理

"手动对焦实现四步流程：

1. 坐标转换：

   • 使用 SurfaceOrientedMeteringPointFactory 将触摸坐标转换为对焦点

   • API: createPoint(x, y) 基于 PreviewView 尺寸

2. 构建对焦动作：

   FocusMeteringAction.Builder(point)
       .addPoint(point, FLAG_AF or FLAG_AE) // 对焦+测光
       .setAutoCancelDuration(3, SECONDS)   // 自动重置

3. 执行控制：

   • 通过 CameraControl.startFocusAndMetering() 发送指令

   • 返回 ListenableFuture<FocusMeteringResult>

4. 状态反馈：

   • 监听 cameraInfo.focusState LiveData

   • 处理 Focusing/Focused/Unfocused 状态

   • UI 层实时显示对焦指示器"