Android模拟器实现人脸智能跟踪识别
Android模拟器
人脸智能跟踪识别
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故事开始
智能识别，并没有你想象的那么神秘。
很久以前，那时还没有新冠，我和几个大学同学聚会，其中某大型国企的信息中心主任说他们公司上班打卡用人脸识别，可先进了。我问他花了多少预算，他说软件加硬件一共50W，管200人的刷脸考勤。我说你把这套系统退了吧，给我3个月，我给你一套更新进的智能识别系统，只要给我十分之一，5W。他说你开玩笑吧。我说其实也不要5W，你给我买个摄像头，50块的就行，他没有再说话。没多久，我收到了他寄给我的一个快递，是个摄像头，包邮共计30块，瞬间，我明白了一切，于是，我默默地打开电脑开始Debug。
智能跟踪识别效果
智能跟踪识别现场演示
智能，只需要一个摄像头
以下就是本文需要购买的全部硬件清单，对，就一个摄像头（当然，UP主假定你已经拥有一台能用的电脑了，否则，你又是怎么看到这篇博文的呢，难道是用手机，那就当我没说）。
实现进度
本文主要工作量在于Android模拟器和操作系统的定制。刚开始的时候打算用Google自带的模拟器，以缩短开发周期。于是经过近一个月的搜索下载和测试，Android自带的模拟器根本就不能用，要么就是对Linux内核和驱动不支持，要不就是对Android版本不执行。所以，最后决定放弃，直接去官网下了一个开源模拟器源代码，花了两个月修改，总算能在上面跑Android了。
以下是各个功能模块的定制开发
Android模拟器定制
本想实现一个Android全版本的模拟器，就像Google官方的模拟器即支持ARM平台，又支持Intel平台。但最后只做出了一个版本：Intel-x86,64位。原因是我想在Linux平台的Ubuntu系统上跑模拟器。不做ARM版的另一个原因是Intel平台支持KVM,ARM不支持。是否支持KVM对于模拟器运行性能来说天差地别。
最终实现的Android模拟器如下：
CPU：Intel 440X； RAM：2048M
GPU：OpenGL；USB：EHCI,USB2.0；NET：Socket, TCP/IP
Linux内核定制
为了支持USB摄像头，选择了Linux3.0以上的版本。从Google官网下了一个支持Android7.1的版本。修改的重点是USB2.0的主机驱动方面，将USB2.0的数据包（控制，同步，批量，中断）全部重定向到模拟器的IO读写。摄像头的驱动则使用Linux自带的UVC模块,调用方式为V4L2的多媒体框架。内核启动时生成设备文件：/dev/video0，以供Android底层驱动调用。
Android框架定制
由于Android7.1及其后的各个版本的摄像头（Camera）驱动是模拟一个假的摄像头设备：FakeCamera实现的，所以，直接把这个模拟摄像头模块改成调用我在上一步生成的设备文件：/dev/video0，将调用结果（摄像头拍摄的数据帧）通过Android共享内存（shmem）传递给编解码模块（codec），将摄像头的YUV数据编码为RGBA，再向上传给Android系统服务：Camera Server，以供上成APP显示和存储。
Android App定制
终于到应用层，心情也变的愉悦起来，坐下喝杯茶（酒）再继续Debug吧。
刚开始的时候，我想App嘛，直接用Android模拟器自带的Camera就行了，不用自己再开发了，事实证明我想多了（喝多了）。Android自带的Camera App启动后只剩一片漆黑，什么都没有。于是，我开始找问题在哪。首先，我修改了Android的防火墙设置（System/Sepolicy）,解决了各种Denied问题，然后我跟踪Debug了Framework的SurfaceFlinger显示模块，还Debug了编解码和共享内存模块，结果都是没有找到问题的根源。好吧，我承认，我头晕了。最后，我查了一下Android 的API，哎，原来Android自带的Camera App并不支持Android自带的FakeCamera，原因是Camera App用到的预览UI是SurfaceText,而这个SurfaceText只能跑在真实的智能手机或平板电脑上的，因为它需要硬件GUP的支持。这也就是为什么我们在真实的智能设备上调用摄像头App没问题，而当你用Android自带模拟器运行摄像头App时却是一片空白。到此，我脑海里有一个很大的问号，Google的工程师是怎么测试自家的FakeCamera，同时，我心中奔跑过一万匹草泥马。最后，我决定自己写个App。
我的App直接调用Surface显示摄像头预览数据帧，将预览数据传给OpenCV实现人脸跟踪识别。本想用Android7.1自带的OpenCV，但由于版本太旧果断放弃了，最终从官网下载了较新的版本：OpenCV4.4集成到Android系统。
总结
这个项目的应用价值主要体现在3个方面：
1、通用任何USB摄像头；
2、无需任何Android智能手机或平板电脑；
3、无需任何Android嵌入式开发板。
后续的打算是如果本文的阅读量超过了1000，我会再发几期相关的文章，把每一个模块的核心功能从源代码出发，给大家详细分析。
如果你对我的文章感兴趣，请为我点个赞。感谢各位的支持，你们的鼓励是我继续创作的最大动力。
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