Ubuntu 16.04下為Android編譯OpenCV 3.2.0 Manager
http://johnhany.net/2016/07/build-opencv-manager-for-android-on-ubuntu/
最近想在Android上嘗試一下SIFT和SURF匹配算法，但考慮到這些算法都是專利保護的，並沒有被包含在預編譯庫中，所以還需要自己來動手編譯OpenCV Android SDK。在OpenCV 2.4.x版本中，這些算法被包含在nonfree模塊中；從3.0版本開始，用於圖像特征匹配的一些算法（比如SIFT，SURF，BRIEF，FREAK等）被轉移到了opencv_contrib項目的xfeatures2d模塊中。在PC環境下，為C++編譯opencv+contrib庫是很方便的，不過為Android平臺的編譯過程就有些麻煩了。
我在編譯的過程中也遇到了一些問題，在網絡上搜索相應解決方案時也發現很多人都在嘗試為OpenCV Android SDK添加contrib（nonfree）支持，某些遇到難以解決的問題最後只能繞路而行，比如這裏和這裏。我找到相應解決辦法後回應了他們，但願對別人會有所幫助吧！
本文要介紹的內容就是如何在Ubuntu 16.04環境下利用最新的OpenCV和opencv_contrib為Android平臺編譯一個可用的OpenCV Android SDK，並生成相應的OpenCV Manager。
2017.08.03更新：
更新到OpenCV 3.2，Android SDK API 24，Android NDK r15b。
我原本掙紮了三天嘗試在Windows平臺通過MinGW來編譯最新版本的OpenCV Android SDK，但在生成Manager的apk時遇到很棘手的問題，只好作罷轉回Linux進行編譯。不過讀者放心，在Linux下編譯得到的OpenCV Android SDK也可在Windows下直接使用，另外我在文章結尾添加了我編譯好的SDK下載鏈接。
我的開發環境如下：
Ubuntu 16.04 LTS （x64）
GCC 5.4.0
CMAKE 3.9.0
OpenCV 3.2.0
Android SDK API 24（Android 7.0）
Android SDK Tools r25.2.2
Androird NDK r15b
Python 3.5
雖然目前Android SDK Tools已經更新到r26，但由於其相對原來的工具變化較大，為了穩妥起見，建議手動降級到r25版本（下載地址：https://dl.google.com/android/repository/tools_r25.2.2-linux.zip）
當然在編譯過程中還會用到很多其他工具和軟件包，比如Ninja，Ant等，我會在文中需要的時候給出它們的版本和安裝方法。
關於GCC，CMAKE和Python的安裝過程本文就不詳述了，一是因為這些工具的安裝過程很容易，網絡上的介紹都很詳細，二是因為之前剛剛配置好TensorFlow，安裝了一大堆軟件包，我也不清楚本文的內容究竟會涉及哪些依賴庫，我會盡量把我在編譯過程中所需的工具和庫標記出來。
同樣，Android SDK和NDK的安裝方法這裏也不會作過多介紹。我是通過Android Studio 2.1.2提供的SDK Manager下載的Android SDK和Android NDK，在Android Studio中下載Android SDK和Android NDK的方法可以參考《Android Studio 2上利用NDK進行OpenCV 3.1開發》，雖然開發平臺不同，但在軟件界面中的操作過程是相似的。我的Android SDK路徑是/home/john/Android/Sdk，Android NDK的路徑是/home/john/Android/Sdk/ndk-bundle。
下載源碼
在opencv的master分支Release頁面下載opencv 3.2源碼，解壓到一個有讀寫權限的目錄下，比如/home/john/Downloads/opencv-master。在這裏下載對應3.2的opencv-contrib源碼，解壓到某個目錄下，個人習慣是解壓到OpenCV的源碼根目錄下，使得opencv-contrib/modules目錄的路徑如/home/john/Downloads/opencv-master/opencv_contrib/modules，這個路徑後面會用到。
個人推薦在編譯其他OpenCV版本甚至編譯其他軟件包時要下載有版本號的Release版，而不是直接git下來最新的master版。畢竟master一般是正在開發修繕的版本，即便是整合了功能強大的CI（比如OpenCV在用的buildbot，或者其他開源庫喜歡用的travis-ci）也不能保證其測試過程考慮到了大多數應用環境。
如果你的機器上已經有了一份opencv源碼，但不想花時間去下載最新版本，至少要保證你的opencv源碼是在16年5月份之後下載的（具體來講，至少要包含該Pull Request：Added –extra_modules_path to build_sdk.py #6460，這樣你的build_sdk.py才會包含後面要用到的extra_modules_path）。
僅僅下載好源碼還不夠，還要對源碼做一些修改，具體如下：
1.把/home/john/Downloads/opencv-master/opencv_contrib/modules/xfeatures2d/include/opencv2目錄下的xfeatures2d.hpp文件和xfeatures2d文件夾復制到/home/john/Downloads/opencv-master/modules/features2d/include/opencv2目錄下。此時，該目錄包含的文件應該如下圖所示：
2.找到/home/john/Downloads/opencv-master/modules/features2d/misc/java/src/cpp目錄，打開features2d_manual.hpp文件，做以下修改：
在第8行增加一個頭文件opencv2/xfeatures2d.hpp，即把
| 1 2 3 | #ifdef HAVE_OPENCV_FEATURES2D #include "opencv2/features2d.hpp" #include "features2d_converters.hpp" |
改為
| 1 2 3 4 | #ifdef HAVE_OPENCV_FEATURES2D #include "opencv2/features2d.hpp" #include "opencv2/xfeatures2d.hpp" #include "features2d_converters.hpp" |
把第120-125行的
| 1 2 3 4 5 6 | //case SIFT: // name = name + "SIFT"; // break; //case SURF: // name = name + "SURF"; // break; |
改為
| 1 2 3 4 5 6 | case SIFT: fd = xfeatures2d::SIFT::create(); break; case SURF: fd = xfeatures2d::SURF::create(); break; |
把第239-245行的
| 1 2 3 4 5 6 | //case SIFT: // name = name + "SIFT"; // break; //case SURF: // name = name + "SURF"; // break; |
改為
| 1 2 3 4 5 6 | case SIFT: de = xfeatures2d::SIFT::create(); break; case SURF: de = xfeatures2d::SURF::create(); break; |
把第254-256行的
| 1 2 3 | //case FREAK: // name = name + "FREAK"; // break; |
改為
| 1 2 3 | case FREAK: de = xfeatures2d::FREAK::create(); break; |
編譯OpenCV Android SDK
找到/home/john/Downloads/opencv-master/platforms/android目錄，在該目錄下會發現build_sdk.py文件，這個文件就是用來編譯OpenCV Android SDK的Python腳本文件。
首先做一些檢查工作：
1.在第78行的ABIs定義了需要編譯的ABI目標以及相應的NDK工具鏈。保險起見，可以先在/home/john/Android/Sdk/ndk-bundle/toolchains中查看一下你的NDK工具鏈版本，如果版本號有所不同，就要修改build_sdk.py中對應ABI工具鏈的版本，如下圖所示：
mips和mips64兩行被註釋掉的原因是，在我的機器上編譯時，由於依賴庫之一Google Protobuf的編譯錯誤，無法為這兩個架構成功編譯OpenCV Android SDK。不過我手邊並沒有采用該架構的Android設備，而且我暫時還不需要考慮短期內編寫的代碼有太好的兼容性，所以幹脆放棄對這兩種架構進行編譯。如果感興趣，你可以試著為mips編譯一下：）目前在編譯OpenCV 3.2版本時，所有ABI都能夠成功編譯（包括：arm64-v8a，armeabi，armeabi-v7a，mips，mips64，x86，x86_64）。上圖並沒有相應更新，還請見諒！
2.安裝Ninja。打開終端，輸入：
| 1 | sudo apt-get install ninja-build |
另外，我在編譯之前參考這裏又安裝了幾個用於交叉編譯的庫，不確定是否必要，但還是貼出來吧：
| 1 | sudo apt-get install gcc-4.9-arm-linux-gnueabihf |
其中版本號4.9根據你的NDK工具鏈的版本來修改（工具鏈路徑在android-sdk\ndk-bundle\toolchains當中）。
3.安裝Ant。在終端輸入：
| 1 | sudo apt-get install ant |
如果不安裝Ant，在編譯過程中CMAKE關於Java的輸出信息全是NO，而且後面還會出現unknown target ‘opencv_engine‘的錯誤。
4.在build_sdk.py裏還有很多可以根據需要來修改的地方，比如-DANDROID_NATIVE_API_LEVEL可以適當地提高，可以選擇開啟-DBUILD_EXAMPLES和-DBUILD_TESTS等等。這裏為了演示的目的，除了前文提到的，其他地方全部保持默認，不做修改。
5.在終端中輸入：
| 1 | python /home/john/Downloads/opencv-master/platforms/android/build_sdk.py /home/john/Downloads/opencv-master/build /home/john/Downloads/opencv-master --sdk_path=/home/john/Android/Sdk --ndk_path=/home/john/Android/Sdk/ndk-bundle --extra_modules_path=/home/john/Downloads/opencv-master/opencv_contrib/modules |
註意命令是一行的，中間沒有換行符。
根據build_sdk.py文件中第252行的說明，其采用的參數按照以下格式：
| 1 | python build_sdk.py <output-dir> <opencv-src-dir> --sdk_path=<android-sdk-path> --ndk_path=<ndk-path> --extra_modules_path=<opencv-contrib-path> |
其中，<output-dir>是保存編譯中間結果和最終結果的目錄（也叫工作目錄），<android-sdk-path>指向OpenCV源碼目錄，<android-sdk-path>為Android SDK目錄，<ndk-path>為Android NDK目錄，<opencv-contrib-path>為opencv_contrib/modules所在的路徑。
結果
最終，在/home/john/Downloads/opencv-master/build目錄中會得到一個名為OpenCV-android-sdk的文件夾，這就是你編譯得到的OpenCV Android SDK。和官方預編譯庫一樣，在apk子文件夾中是OpenCV Manager的安裝包，在sdk/java文件夾中是OpenCV的Java接口，sdk/native是OpenCV的Native接口。
在新項目中使用自己編譯的OpenCV Android SDK時，要註意需要在設備上重新安裝OpenCV Manager，還要修改Android.mk中指向OpenCV.mk的路徑。
如果需要調用SIFT，SURF等匹配算法，還要把相應的源碼文件（位於/home/john/Downloads/opencv-master/opencv_contrib/modules/xfeatures2d/src）拷貝到項目jni文件夾中，然後在Android.mk中為LOCAL_SRC_FILES添加對應的源碼文件。
在編譯的過程中如果發現有錯誤或異常出現，可以首先比較一下OpenCV官方BuildBot的輸出信息，便於分析自己的問題原因。最新編譯結果的鏈接為：http://pullrequest.opencv.org/buildbot/one_line_per_build。一次編譯成功的輸出結果為precommit_pack_android Build Log #116。如果你的網絡比較好，甚至可以把網站上生成的壓縮包下載下來（比如這裏）！
我編譯產生的OpenCV Android SDK可以在這裏下載：http://pan.baidu.com/s/1kVOejLt。因為考慮到在編譯過程中需要從網絡下載一些文件，我已經把Linux與Windows編譯所需的文件全部下載好，並和3.2的源碼一同放在sources文件夾中。感興趣的讀者可以直接用這個源碼包進行編譯。
另外附上一篇在Android上利用SIFT，SURF和FREAK進行目標匹配的教程：《深入OpenCV Android應用開發 中文版 – 第三章代碼更新》。
參考資料
[1] http://stackoverflow.com/questions/30657774/surf-and-sift-algorithms-doesnt-work-in-opencv-3-0-java
[2] https://github.com/opencv/opencv/issues/5561
[3] https://github.com/opencv/opencv/issues/6215
[4] http://answers.opencv.org/question/73863/how-to-run-build_sdkpy-for-android-sdk/
[5] https://zami0xzami.wordpress.com/2016/03/17/building-opencv-for-android-from-source/
[6] http://eevee.cc/2017/05/05/build-ocv-for-android-with-cuda/
Ubuntu 16.04下為Android編譯OpenCV 3.2.0 Manager