动手开发一个滴滴出行,是的,你没有看错!
/ 今日科技快讯 /
“李彦宏泼水”事件后续一一据平安朝阳官微消息,2019年7月3日11时许,朝阳分局奥园派出所接到百度公司工作人员报警称,一男子扰乱其公司活动现场秩序。警方接到报警后,依法开展调查,目前已对嫌疑人程某某寻衅滋事的行为处以行政拘留5日的处罚。
/ 作者简介 /
明天就是周六啦,提前祝大家周末愉快!
本篇文章来自谭妥的投稿,和大家分享了独立开发的仿滴滴打车的Android出行项目,相信会对大家有所帮助!同时也感谢作者贡献的精彩文章。
谭妥的博客地址:
https://blog.csdn.net/weixin_37734988
/ 前言 /
这是我自己做的一个仿滴滴打车的Android出行项目,主要针对滴滴等出行平台一直饱受质疑的“人车不符”问题,以及当前越发火热的国际化和出海战略,给出行项目增加了下面几个功能:
1. RFID识别验证功能:在司机证件或者车内识别硬件里嵌入RFID识别芯片,乘客使用手机读取到芯片信息,并且通过网络(okhttp3)发送到出行平台数据库进行验证(我用NDK加了一个C语言的MD5加密算法对识别到的信息进行了加密)。
如果不是合规的“人”或“车”,则不能完成订单并向平台或监管单位汇报当前位置。(为了方便读者测试,可以使用手机读取任何一个加密或非加密RFID芯片,比如银行卡、公交卡等,我在代码中的验证前阶段把芯片信息都换成我自己的司机信息,确保读者测试时可以收到服务器的回复)
2. 海外版功能:点击切换当前语言。
3. 司机证件号码识别功能:读取司机证件上的证件号码,也可以用来与出行平台数据库的信息进行核实比对。
项目代码都是一行一行自己敲的,在多部手机上调试过确保各项功能能够顺畅运行。GitHub的源码中保留了所有的手机CPU指令集架构,保证在所有手机上能够运行成功。觉得包太大的同学可以自己把不需要的 .so 指令集删掉,主要是做识别的 OpenCV4Android.so 包比较大,其次是百度地图的包。
地图我使用的是百度地图LBS 版本5.3,海外的话考虑到信息数据多少、性能、包大小、数据源等多方面因素推荐使用mapbox。感兴趣的读者可以看Trinea 的这篇文章:
https://blog.csdn.net/weixin_37734988/article/details/92852349
文章发布以后得到《滴滴国际化项目 Android 端演进》作者滴滴公司技术专家Trinea @trinea 的提点, 告诉我要特别根据海外版的应用场景认真分析国外几款 Map 服务的各项优劣,比较Google地图、 mapbox 、Nutiteq 等,非常感谢。我后面会单独写几篇关于 mapbox使用的文章并且分享出来
开发环境
1. Android端:Android Studio 版本3.4, 百度地图LBS 版本5.3 , OpenCV4Android 版本3.2
2. 服务器端:Apache + PHP + MySQL 用的是我自己租的腾讯云主机做服务器,我会一直开放出这个项目的接口,接受并处理读者发来的测试请求。
/ 项目详解 /
主界面概览
界面最上面TitleBar 的位置是主要的功能区,除了中间的醒目logo,两侧分布主要功能选项,最左边的SlidingMenu提供侧滑菜单,给乘客个人信息和软件设置提供入口,右边的证件标志按钮用于导向司机证件号码识别功能,再右边的英语标志按钮是国际化语言切换,最右边的无线标志是RFID识别认证功能的入口。
主界面的中间部分是地图区域,可以在上边选择不同交通工具,用于展示乘客所在位置,附近车辆或者POI热点,以及路径规划。
主界面的下方可以提供上划菜单,主要用于上车和目的地地址关键字输入,以及安全提示信息或者广告的入口。
项目文件结构
首先介绍一下项目文件结构,方便读者阅读代码:
包名:com.tantuo.didicar
Activity 文件夹:有的Activity 相对独立,并不属于某个功能模块,可以放到这个文件夹。
adapter 文件夹:相对复杂一点的adapter会从类文件中取出单独保存到 adapter文件夹,比如左侧侧滑菜单中 recycler view的adapter。简单一点的adapter还是会保存在调用的类中。
Bean 文件夹:存放Entity 实体类,比如司机的相关信息会包装成一个DriverBean,每个司机都是一个类对象,使用Gson 传递很方便,用的时候get,set 就可以。
DriverLicenseNFC 文件夹:RFID识别验证模块,乘客使用这个功能模块验证司机身份或者车辆信息。
DriverLicenseRecognition 文件夹:司机证件号码OCR识别的功能模块。
splash 文件夹:app 初始化和引导界面。
TabFragment:主界面上方的滑动主题条用来切换交通工具或者服务项目(Tab),不同的交通工具或者服务项目代码都保存在TabFragment 文件夹里。
utils 文件夹:用来保存项目用到的各种工具类,比如DriverRouteOverlay 用来在地图上渲染规划出来的驾车路线,MD5JniUtils 用NDK调用MD5加密算法,保护RFID芯片信息,NfcUtils 用来管理手机的NFC功能,POIOverlay 用来在地图上渲染周围兴趣点(POI)。
把工具类从Activity 或者 Fragment 中extract 出来放到统一的utils 文件夹,会让你的代码更清晰,可读性更强。
引导界面
先看下真机上的效果:
引导界面最初的logo动画是用我自己用SVG矢量动画做的,路径规划描述在 drawable 的splash_logo.xml 文件里:
还需要资源文件里的animator文件夹下的didi_logo_animator.xml 对路径进行动画描述:
这几秒的时间里可以在下图的位置添加一些初始化代码,比如网络请求,得到后续Activity的素材,地理位置等等。
出行界面
通过滑动地图界面上方的主题可以切换不同的项目界面。
滑动主题条是一个ViewPager的 Indicator,每一个主题对应一个下面的服务项目,放在各自独立的ViewPager里。每个服务项目有各自独立的上划菜单,作为此服务对应的地址关键字输入或者相关信息入口。
出行界面的UI结构:
注意:乘客的位置信息、当前经纬度、当前街道名字、楼宇名字都是在MainAcitivity做为静态成员变量定义的,原因是在别的Acitivity或者类中,这些变量需要经常使用,直接调用 MainActivity.CurrentLocation就可以了,后面用到的所有当前位置,都是在MainActivity中 MyLocationListener 类得到的。
上车地址和目的地址的路线规划
不同交通工具(快车,出租车,单车,公交车等等)对应的服务项目都嵌在TItleBar下边的 VIewpager里,一个服务项目对应一个独立的Fragmen文件,由其顶部的的VIewpagerIndicator滑动切换。
服务项目的主要代码在com.tantuo.didicar 包下 TabFragment 文件夹里。
底部上滑动菜单
buttonsheet是在布局文件中加入android.support.v4.widget.NestedScrollView类的 app:layout_behavior="@string/bottom_sheet_behavior"
左侧侧滑菜单
左侧侧滑菜单可以作为个人信息、安全提示、设置信息的入口
司机证件的号码OCR识别功能
证件号码识别功能的主要代码在com.tantuo.didicar 包下的 DriverLicenseRecognition 模块。
还是先看下真机效果:
点击进入司机证件号码识别功能以后,可以选择对证件拍照,为了方便演示,这里是从手机相册选择刚刚拍的照片。
同时为了方便读者测试这个功能,我把照片保存在了开发包的asset文件夹里面,这样读者下载我保存在Github上https://github.com/18601949127 的版本,点击选择司机证件以后调用的是我保存在assets 文件夹里的司机证件照片,也就是下面图片里的 getDriverLicenseFromMySample() 方法,可以立刻进行测试。
想继续从手机相册读取的读者可以执行LicenseMainActivity 下的 LicenseMainActivity 方法。
注意:在程序中,想要在运行中读取司机证件照片,要把照片保存在assets 文件夹下面,使用AssetManager 类读取,而不能试图调取drawable 文件夹下面的照片,因为 \res 文件夹下的资源文件都会被编译到apk里面去,并同时赋予资源 id。感兴趣的同学可以看下代码里面的 copyFilesFassets()方法。
这里用我以前在国外读书时候的证件作为例子:
1. 首先:要从照片中找到司机证件区域,也就是上证件边缘红色的区域
/**
* 找到图像中的证件区域
* 在RGB色彩空间求取驾驶员证件的图像梯度,之后在此图像上做二值化,从而通过轮廓(contour)发现与面积大小过滤得到证件区域
* author:Tantuo 86-1860194917
* @param fileUri
* @return
*/
public Mat findLicenseContour(Uri fileUri) {
//首先使用openCV 的 Imgcodecs类得到相机获取的证件图片
Mat src = Imgcodecs.imread(fileUri.getPath());
if (src.empty()) {
return null;
}
//得到证件照片的x梯度和y梯度
Mat grad_x = new Mat();
Mat grad_y = new Mat();
Mat abs_grad_x = new Mat();
Mat abs_grad_y = new Mat();
//注意求梯度的时候我们使用的是Scharr算法,sofia算法容易收到图像细节的干扰
//所谓梯度运算就是对图像中的像素点进行就导数运算,从而得到相邻两个像素点的差异值 by:Tantuo
Imgproc.Scharr(src, grad_x, CvType.CV_32F, 1, 0);
Imgproc.Scharr(src, grad_y, CvType.CV_32F, 0, 1);
//openCV中有32位浮点数的CvType用于保存可能是负值的像素数据值
Core.convertScaleAbs(grad_x, abs_grad_x);
Core.convertScaleAbs(grad_y, abs_grad_y);
//openCV中使用release()释放Mat类图像,使用recycle()释放BitMap类图像
grad_x.release();
grad_y.release();
//使用openCV的Core.addWeighted方法将x梯度和y梯度合并成一个梯度图像
Mat grad = new Mat();
Core.addWeighted(abs_grad_x, 0.5, abs_grad_y, 0.5, 0, grad);
abs_grad_x.release();
abs_grad_y.release();
//得到梯度图像以后将其二值化,以便更清晰地找到轮廓边缘
//Imgproc.cvtColor方法将梯度图像转换成binary gray灰度图像
Mat binary = new Mat();
Imgproc.cvtColor(grad, binary, Imgproc.COLOR_BGR2GRAY);
//手动阈值化,threshould阈值定为40
Imgproc.threshold(binary, binary, 40, 255, Imgproc.THRESH_BINARY);
grad.release();
//下面对二值图像进行形态学(morphology excution)的去噪声操作,先得到大小为 3*3像素的结构元素
Mat kernel = Imgproc.getStructuringElement(Imgproc.MORPH_RECT, new Size(3, 3));
//然后对结构元素进行 Morph_open开操作。 腐蚀:去除噪声-膨胀:覆盖去除的噪声点
Imgproc.morphologyEx(binary, binary, Imgproc.MORPH_OPEN, kernel);
//接下来使用openCV的Imgproc.findContours()方法,在图像中寻找驾驶员证件的轮廓 contour roi
List<MatOfPoint> contours = new ArrayList<>();
Mat hierarchy = new Mat();
Imgproc.findContours(binary, contours, hierarchy, Imgproc.RETR_EXTERNAL, Imgproc.CHAIN_APPROX_SIMPLE, new Point(0, 0));
int hw = binary.cols() / 2;
int hh = binary.rows() / 2;
Rect roi = new Rect();
for (int i = 0; i < contours.size(); i++) {
Rect rect = Imgproc.boundingRect(contours.get(i));
//如果发现某一个 roi兴趣区域的轮廓宽度超过图片的一半,即可以认为这个轮廓是驾驶员证件的轮廓 contour
if (rect.width > hw) {
roi.x = rect.x;
roi.y = rect.y;
roi.width = rect.width;
roi.height = rect.height;
break;
}
}
//没找到就返回
if (roi.width == 0 || roi.height == 0) {
return null;
}
//找到证件轮廓区域就将其拷贝到card图片中
Mat card = new Mat();
src.submat(roi).copyTo(card);
//拷贝完成以后记得释放资源0
src.release();
binary.release();
return card;
}
第一步先调用Imgproc.Scharr()方法对司机证件的原始照片进行Scharr梯度运算,所谓梯度运算就是对图像中的像素点进行导数运算,从而得到相邻两个像素点的差异值,像素差异大的地方就是图像内轮廓contour,第二步在此图像上做二值化Binarization,调用 Imgproc.morphologyEx()方法,通过轮廓(contour)发现与面积大小过滤得到证件区域。
边缘发现以后调用Imgproc.cvtColor()方法得到下面的证件区域:
2. 识别到证件区域以后我们注意到证件左上角有一个比较醒目的矩形,我们用它作为reference识别到照片下方包含数字的号码区域。在程序中这个过程调用下面的 findCardNumBlock(Mat card) 方法。
public Mat findCardNumBlock(Mat card) {
//首先初始化HSV色彩空间(H:hue色相,S:saturation饱和度,V:value明度,亮度)
Mat hsv = new Mat();
Mat binary = new Mat();
//从RGB色彩空间转换到hsv色彩空间,使用openCV的 Imgproc函数:Imgproc.COLOR_BGR2HSV
Imgproc.cvtColor(card, hsv, Imgproc.COLOR_BGR2HSV);
//inRange函数将hsv彩色图片的根阈值进行过滤,用来过滤掉对识别左上角标志区域帮助不大的颜色
//并且把滤出的图像保存到 binary里面
// Scalar()是具有三个参数的结构体,三个参数代表 hsv的色相,饱和度,亮度值
Core.inRange(hsv, new Scalar(30, 40, 45), new Scalar(180, 255, 255), binary);
//以上会得到一个驾驶员证件的二值化图像,但是噪声比较多
//下面对二值话图像进行形态学的开操作(morphology excution),去除小的 5*5大小的结构元素(噪声)
Mat kernel = Imgproc.getStructuringElement(Imgproc.MORPH_RECT, new Size(5, 5));
Imgproc.morphologyEx(binary, binary, Imgproc.MORPH_OPEN, kernel);//去除噪声
//获取证件标志的轮廓(contours)
List<MatOfPoint> contours = new ArrayList<>();
Mat hierarchy = new Mat();
Imgproc.findContours(binary, contours, hierarchy, Imgproc.RETR_EXTERNAL, Imgproc.CHAIN_APPROX_SIMPLE, new Point(0, 0));
int offsetx = binary.cols() / 3;
int offsety = binary.rows() / 3;
Rect numberROI = new Rect();
//对每个ROI寻找外接矩形 contourArea
for (int i = 0; i < contours.size(); i++) {
Rect roi = Imgproc.boundingRect(contours.get(i));
//对于识别出来的矩形区域如果太小(面积小于200像素)则忽略
if (Imgproc.contourArea(contours.get(i)) < 200) {
continue;
}
//找到标志区域以后,以标志区域为基准,证件号码的位置在标志x坐标 *2 左右,宽度大概在 binary.cols() - roi.x - 100像素
//证件号码的高度大概是证件标志(基准)的0.7倍 height*0.7 ;
//如果找到的左上角标志物的轮廓长宽都小于证件的三分之一,则以此标志物作为标准定为号码区域
if (roi.x < offsetx && roi.y < offsety) {
numberROI.x = 3* roi.x + 120;
numberROI.y = roi.y + 4 * roi.height - 65;
numberROI.width = binary.cols() - roi.x - 390;
numberROI.height = (int) (roi.height * 0.9);
break;
}
}
//如果没有找到就返回null
if (numberROI.width == 0 || numberROI.height == 0) {
return null;
}
//得到证件号码的区域以后就可以截取下来保存到 textimage
Mat textImage = new Mat();
card.submat(numberROI).copyTo(textImage);
//拷贝完成以后记得释放release mat资源
card.release();
hsv.release();
binary.release();
return textImage;
}
同样还是先把图像从RGB色彩空间转换成HSV色彩空间,调用OpenCV的 Imgproc类生成一个 Imgproc.COLOR_BGR2HSV 对象。
Imgproc.cvtColor(card, hsv, Imgproc.COLOR_BGR2HSV);
之后调用下面的Core.inRange()方法得到一个hsv颜色在new Scalar(30, 40, 45)范围内的区域,也就是左上角的reference 矩形。
Core.inRange(hsv, new Scalar(30, 40, 45), new Scalar(180, 255, 255), binary);
下一步还是形态学操作去噪声。噪声就是二值化图像里面识别出来的一个个小的黑点,形态学的开操作(morphology excution)会把图像中这些小小的黑点用旁边的大区域颜色覆盖掉,目的是为了让处理后的图像更加容易被机器识别。
比如下面的代码调用OpenCV的Imgproc.morphologyEx()方法可以把大小为 5*5的结构元素(噪声)用周边像素弥补掉
//下面对二值话图像进行形态学的开操作(morphology excution),去除小的 5*5大小的结构元素(噪声)
Mat kernel = Imgproc.getStructuringElement(Imgproc.MORPH_RECT, new Size(5, 5));
Imgproc.morphologyEx(binary, binary, Imgproc.MORPH_OPEN, kernel);//去除噪声
噪声处理以后开始寻找证件区域内的号码区域 Contour做轮廓发现操作:
//对每个ROI寻找外接矩形 contourArea
for (int i = 0; i < contours.size(); i++) {
Rect roi = Imgproc.boundingRect(contours.get(i));
//对于识别出来的矩形区域如果太小(面积小于200像素)则忽略
if (Imgproc.contourArea(contours.get(i)) < 200) {
continue;
}
//找到标志区域以后,以标志区域为基准,证件号码的位置在标志x坐标 *2 左右,宽度大概在 binary.cols() - roi.x - 100像素
//证件号码的高度大概是证件标志(基准)的0.7倍 height*0.7 ;
//如果找到的左上角标志物的轮廓长宽都小于证件的三分之一,则以此标志物作为标准定为号码区域
if (roi.x < offsetx && roi.y < offsety) {
numberROI.x = 3* roi.x + 120;
numberROI.y = roi.y + 4 * roi.height - 65;
numberROI.width = binary.cols() - roi.x - 390;
numberROI.height = (int) (roi.height * 0.9);
break;
}
}
得到证件号码的区域以后就可以截取下来保存到 textimage
Mat textImage = new Mat();
card.submat(numberROI).copyTo(textImage);
拷贝完成以后记得释放release mat资源
card.release();
hsv.release();
binary.release();
return textImage;
完成以上工作以后可以识别到证件号码区域的矩形轮廓:
识别出了证件中的号码区域,后面就调用 DigitImageProcessor 类对这些数字进行识别,这个过程需要我单独在另外一篇文章介绍,下面仅仅对几个重要方法的功能作介绍:
splitNumberBlock(Mat textImage)方法使用二值化方法识别数字区域里的字符轮廓。
getSplitLinePos(Mat mtexts) 方法用来对图像中有两个数字粘结起来的情况做分离。
extractFeatureData(Mat txtImage) 方法的作用是证件卡号识别的特征提取,获取卡号每个数字的黑色像素点特征,作为每个号码的特征和识别的重要依据。
dumpFeature(float[] fv, int textNum) 方法将生成的特征文本文件保存在手机。
readFeatureVector(File f) 用来读取保存的特征向量。
recognitionChar(Mat charImage) 用来根据特征向量对证件号码进行识别。
RFID识别验证功能
RIFD识别验证功能的主要代码在com.tantuo.didicar 包下的DriverLIcenseNFC模块里:
还是先看下真机效果:
点击右上角的RFID验证入口以后,会提示乘客使用手机背面像刷公交卡那样感应RFID硬件,比如嵌入芯片的司机证件、固定在车上识别器等。
注意:某个Activity 要想能够在当前栈顶接收RFID芯片号码,必须在 Manifest.xml 文件中设置intent-filter 拦截TAG_DISCOVERED的Action,这样这个Activity 才能捕获RFID标签信息。并且设置LunchMode 为SingleTop,确保再次捕获RFID标签信息(TAG_DISCOVERED)的时候,始终由处于栈顶的这个Activity 来处理,而不是把他压入栈,调取新的DriverRFIDMainActivity作栈顶。
有疑惑的同学可以看下 Activity 启动模式和栈管理的相关文章《彻底明白Activity启动模式-SingleTop、SingleTask、SingleInstance具体使用场景》:
https://blog.csdn.net/weixin_37734988/article/details/93508139
考虑到用户的手机可能有多个APP或者Activity 可以拦截RFID或者 NFC 芯片信息,所以需要给处于当前栈顶的 DriverRFIDMainActivity 设置前台分发系 enableForegroundDispatch ,可以确保检测到RFID标签时,此活动拥有最高的捕获优先权,而不是由Android Activity 调度机制调出新的有拦截权限的活动。
@Override
protected void onResume() {
super.onResume();
// 前台分发系统,用于确保检测RFID标签时拥有最高的捕获优先权.
NfcUtils.mNfcAdapter.enableForegroundDispatch(this, NfcUtils.mPendingIntent, NfcUtils.mIntentFilter, NfcUtils.mTechList);
}
@Override
protected void onPause() {
super.onPause();
//关闭前台调度系统
NfcUtils.mNfcAdapter.disableForegroundDispatch(this);
}
手机读取芯片ID这个功能的代码我单独放到NfcUtils工具类里,在utils 文件夹下。
手机读取到芯片信息,会调用NDK编译成C语言的MD5加密算法so 文件(文章最后会讲),连同当时的地理位置经纬度一起发送给平台服务器(我用的 OkHttp3 ),与数据库中注册司机的信息进行比对,并将验证结果和司机信息发送给乘客:
服务器端用的是我自己的腾讯云主机 + Apache + PHP+ MySQL , 会一直开放出这个项目的网络接口并持续维护,方便读者测试这个功能。读者只要在验证环节使用手机读取任何一个嵌有RFID加密芯片比如学生证、银行卡、公交卡,程序在发送数据请求之前(下图代码中第二行高亮的部分)都会把读取到的ID信息换成作者本人的,再发送给平台服务器服务器做验证,这样读者测试时使用手机读取任何RFID信息都会接收到从服务器发回来的司机信息。实际项目中把这一行注释掉即可。
服务器端收到乘客发送过来的验证请求以后,会对比平台司机数据库进行核实,并把核实结果和对应司机、车辆信息发回给乘客。
下面就是平台服务器端注册司机的注册信息数据库,我用Navicat 做了部分截图,第一行红色部分就是平台验证的结果,也就是作者本人的信息。
服务器端还会对乘客发送过来的数据进行整理和分析,也可以将“人车不符”数据和位置信息发送给合规部门。
下图是“人车不符”情况发生的地区热力图:
还可以根据乘客的叫车时间,筛选出高峰时段的用车需求热力图,给司机调度部门提供数据支持。
对服务器端的打车数据进行分析,还可以生成非常漂亮的24小时动态热力图、星云图、蝌蚪迁移图,感兴趣的读者可以研究下Python 、Pandas 、MatplotLib,可以快捷地处理服务器端数据,生成可视化图表。
使用NDK调用MD5加密算法
前面提到项目中会把ID号码使用C语言的MD5算法进行加密,关键代码在下图中的cpp 文件夹。
图中 NDK Components 组件提供了一整套编译C语言动态库(.so )和打包的工具,可以把 *.so 动态库打包到apk中。
下面的MD5.h 和 MD5.cpp 文件分别是C语言写的算法类头文件和源文件。头文件用来声明源文件要用到的变量、类型、宏定义,源文件则用来描述方法和具体实现,里面会有一个#include "MD5.h" 把头文件导入进来。两者的关系有点像书的目录和内容的关系,目录是对章节和内容进行简单表示,真正的实现实在书里面的。
上图中MD5 C语言文件下面还有一个native-lib.cpp 文件,是NDK 在 Android studio 里帮助我们生成的。它可以认为是Java方法调用C语言方法的桥梁。
下面的图可以看到 native-lib 是如何帮助 MD5JniUtils 类的 getMd5 () 方法调用 C语言加密方法的,JNIEXPORT 和 JNICALL 两个宏用来标识函数用途是调用.so 库
就好像 C++可以调用 .dll 动态链接库一样,后面紧跟的是函数名,命名规则很重要:Java_ + 包名 + 调用这个加密算法的Java工具类名 + Java调用方法 ,后面的变量参数是Java中String类型对应的JNI jstring类型,下面在方法体中,就可以使用对传入的加密前字符串进行加密的C语言运算了,并把加密完成的 jstring类型结果返回给java层。
/ 结语 /
整个项目就大概介绍完了,欢迎读者转载和提问,我看到会尽快回复,如果读者能想到更加实用的功能,我会更新GitHub上的源码加上新的功能。
我也会尽快抽时间把百度地图换成海外版地图MapBox ,并且把实现步骤详细写在另外一篇文章。
项目地址
https://github.com/18601949127/DiDiCallCar
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巨佬Jake Wharton谈Android对Java 8的支持
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