大疆无人机 Android 开发总结——视频解码

DJI_Mobile_SDK是大疆为开发者提供的开发无人机应用的开发接口，可以实现对无人机飞行的控制，也可以利用无人机相机完成一些视觉任务。目前网上的开发教程主要集中于DJI 开发者社区，网上的资源非常少。废话不多说~~，现在将在Android项目中学习到的东西总结一下。

使用大疆无人机做计算机视觉项目，第一步就是要将从云台相机中获取的视频流解析成图像帧，DJI在github上提供了视频解码成图像帧的Demo程序。官网说明文档并没有对如何将这个解码Demo集成进自己的项目进行说明，只是简单说明了DJIVideoStreamDecoder和NativeHelper类的主要用途。附上解码的源程序

Android源代码地址：https://github.com/DJI-Mobile-SDK-Tutorials/Android-VideoStreamDecodingSample.git

下面就将对如何使用这个模块进行说明

一、模块结构

首先要说明的是，整个解码过程是通过FFmpeg和MediaCodec实现，按照官网的教程，DJIVideoStreamDecoder.java和NativeHelper.java是实现解码的关键类。按照官网的教程分为以下步骤：

1. 初始化一个NativeHelper的实例对象，来监听来自无人机高空的视频数据。

2.将原始的H.264视频数据送入FFmpeg中解析。

3.将解析完成的视频数据从FFmpeg中取出，并将解析后的数据缓存到图像帧序列中

4.将MediaCodec作为一个解码器，然后对视频中的I帧进行捕获。

5.解码完成后，可为MediaCodec的输出数据配置一个TextureView或SurfaceView用来对视频画面进行预览，或者调用监听器对解码数据进行监听完成其他操作。

6.释放FFmpeg和MediaCodec资源。

二、解码调用

看完上述步骤，我们对解码过程有了初步的认识，以下是DJIVideoStreamDecoder类中的变量。其中instance是解码类的实例，解码出的视频帧会存放在frameQueue中。handle类涉及线程控制，如果需要了解HandleThread的用法，请点击此链接。在Demo中解码线程已经全部实现，不需要我们再做任何处理。

1.DJIVideoStreamDecoder.java

    private static DJIVideoStreamDecoder instance;
    private Queue<DJIFrame> frameQueue;
    private HandlerThread dataHandlerThread;
    private Handler dataHandler;
    private HandlerThread callbackHandlerThread;
    private Handler callbackHandler;
    private Context context;
    private MediaCodec codec;
    private Surface surface;

    public int frameIndex = -1;
    private long currentTime;
    public int width;
    public int height;
    private boolean hasIFrameInQueue = false;
    private boolean hasIFrameInCodec;
    private ByteBuffer[] inputBuffers;
    private ByteBuffer[] outputBuffers;
    MediaCodec.BufferInfo bufferInfo = new MediaCodec.BufferInfo();
    LinkedList<Long> bufferChangedQueue=new LinkedList<Long>();

    private long createTime;

2.Mainactivity.java

实现流数据转换为图像的关键步骤在MainActivity.java中实现，值得注意的是在Android系统中，图像是以YUVImage的格式传递，因此，在存储数据的时候要使用YUV图像格式，对于每秒解析的图像帧数量，通过DJIVIdeoStreamDecoder.getInstance().frameIndex控制，比如Demo中对30取余，表示仅对序号为30的倍数的图像帧存储，如果每秒帧率为30，则每秒只取一帧图像。进而可通过调节分母的大小实现取帧频率的控制。

　　将raw数据解析成YUV格式图像的源代码

@Override
    public void onYuvDataReceived(byte[] yuvFrame, int width, int height) {
        //In this demo, we test the YUV data by saving it into JPG files.
        if (DJIVideoStreamDecoder.getInstance().frameIndex % 30 == 0) {
            byte[] y = new byte[width * height];
            byte[] u = new byte[width * height / 4];
            byte[] v = new byte[width * height / 4];
            byte[] nu = new byte[width * height / 4]; //
            byte[] nv = new byte[width * height / 4];
            System.arraycopy(yuvFrame, 0, y, 0, y.length);
            for (int i = 0; i < u.length; i++) {
                v[i] = yuvFrame[y.length + 2 * i];
                u[i] = yuvFrame[y.length + 2 * i + 1];
            }
            int uvWidth = width / 2;
            int uvHeight = height / 2;
            for (int j = 0; j < uvWidth / 2; j++) {
                for (int i = 0; i < uvHeight / 2; i++) {
                    byte uSample1 = u[i * uvWidth + j];
                    byte uSample2 = u[i * uvWidth + j + uvWidth / 2];
                    byte vSample1 = v[(i + uvHeight / 2) * uvWidth + j];
                    byte vSample2 = v[(i + uvHeight / 2) * uvWidth + j + uvWidth / 2];
                    nu[2 * (i * uvWidth + j)] = uSample1;
                    nu[2 * (i * uvWidth + j) + 1] = uSample1;
                    nu[2 * (i * uvWidth + j) + uvWidth] = uSample2;
                    nu[2 * (i * uvWidth + j) + 1 + uvWidth] = uSample2;
                    nv[2 * (i * uvWidth + j)] = vSample1;
                    nv[2 * (i * uvWidth + j) + 1] = vSample1;
                    nv[2 * (i * uvWidth + j) + uvWidth] = vSample2;
                    nv[2 * (i * uvWidth + j) + 1 + uvWidth] = vSample2;
                }
            }
            //nv21test
            byte[] bytes = new byte[yuvFrame.length];
            System.arraycopy(y, 0, bytes, 0, y.length);
            for (int i = 0; i < u.length; i++) {
                bytes[y.length + (i * 2)] = nv[i];
                bytes[y.length + (i * 2) + 1] = nu[i];

　　 将Buffer中的raw数据整理成jpeg图像

    /* Save the buffered data into a JPG image file*/
    private void screenShot(byte[] buf, String shotDir) {
        File dir = new File(shotDir);
        if (!dir.exists() || !dir.isDirectory()) {
            dir.mkdirs();
        }
        YuvImage yuvImage = new YuvImage(buf,
                ImageFormat.NV21,
                DJIVideoStreamDecoder.getInstance().width,
                DJIVideoStreamDecoder.getInstance().height,
                null);
        OutputStream outputFile;
        final String path = dir + "/ScreenShot_" + System.currentTimeMillis() + ".jpg";
        try {
            outputFile = new FileOutputStream(new File(path));
        } catch (FileNotFoundException e) {
            Log.e(TAG, "test screenShot: new bitmap output file error: " + e);
            return;
        }
        if (outputFile != null) {
            yuvImage.compressToJpeg(new Rect(0,
                    0,
                    DJIVideoStreamDecoder.getInstance().width,
                    DJIVideoStreamDecoder.getInstance().height), 100, outputFile);
        }
        try {
            outputFile.close();
        } catch (IOException e) {
            Log.e(TAG, "test screenShot: compress yuv image error: " + e);
            e.printStackTrace();
        }
        runOnUiThread(new Runnable() {
            @Override
            public void run() {
                displayPath(path);
            }
        });
    }

    public void onClick(View v) {
        if (screenShot.isSelected()) {
            screenShot.setText("Screen Shot");
            screenShot.setSelected(false);
            if (useSurface) {
                DJIVideoStreamDecoder.getInstance().changeSurface(videostreamPreviewSh.getSurface());
            }
            savePath.setText("");
            savePath.setVisibility(View.INVISIBLE);
        } else {
            screenShot.setText("Live Stream");
            screenShot.setSelected(true);
            if (useSurface) {
                DJIVideoStreamDecoder.getInstance().changeSurface(null);
            }
            savePath.setText("");
            savePath.setVisibility(View.VISIBLE);
            pathList.clear();
        }
    }

    private void displayPath(String path){
        path = path + "\n\n";
        if(pathList.size() < 6){
            pathList.add(path);
        }else{
            pathList.remove(0);
            pathList.add(path);
        }
        StringBuilder stringBuilder = new StringBuilder();
        for(int i = 0 ;i < pathList.size();i++){
            stringBuilder.append(pathList.get(i));
        }
        savePath.setText(stringBuilder.toString());
    }

　　在大疆的Demo程序中，选择采用存储磁盘的方式来获取是各帧。处理函数为Mainactivity类中screenShot（byte[] buf, String shotDir）方法在此方法中使用Android内置类YUVImage的compressToJpeg()方法以流的方式进行存储，存储路径通过shotDir传入。

　　以上就是关于DJI 无人机截取取图像帧的介绍，获取图像帧之后就可进行各式各样的图像任务了。

　　小菜鸟一个，大家一起学习交流咯。