A aplicação da câmara não tem permissão para gravar na *internal storage* da sua aplicação.  

Mas pode gravar na *external storage* que é atribuída à sua aplicação.  

Arquivos gravados nesta área serão eliminados quando a sua aplicação for desinstalada e não aparecem na Galeria. 

O seguinte código permite usar a aplicação da câmara para tirar uma foto e apresentá-la numa *ImageView*.  

A imagem é gravada na *primary shared/external storage* do dispositivo, na área reservada à sua aplicação.  

O caminho completo depende do dispositivo e será qualquer coisa do género:

>/storage/sdcard0/Android/data/nome.da.sua.package/files/Pictures/MyCameraApp/IMG_20160817_000919.jpg

    public class MainActivity extends AppCompatActivity {
    
        private static final int CAM_REQUEST = 1;
        private ImageView img;
        private Uri fileUri;
    
        @Override
        protected void onCreate(Bundle savedInstanceState) {
            super.onCreate(savedInstanceState);
            setContentView(R.layout.activity_main);
    
            img = (ImageView)findViewById(R.id.imagem);
            abrirCamera();
        }
    
        private void abrirCamera(){
    
            // cria um Uri com o caminho do arquivo para guardar a foto
            //ex: /storage/sdcard0/Android/data/nome.da.sua.package/files/Pictures/MyCameraApp/IMG_20160817_000919.jpg
            fileUri = getOutputPictureUri("MyCameraApp");
    
            if(fileUri != null) {
    
                // Cria o intent para chamar a câmara
                Intent intent = new Intent(MediaStore.ACTION_IMAGE_CAPTURE);
                // seta o caminho do arquivo para guardar a foto
                intent.putExtra(MediaStore.EXTRA_OUTPUT, fileUri);
    
                // inicia a captura da foto
                startActivityForResult(intent, CAM_REQUEST);
            }
        }
    
        @Override
        protected void onActivityResult(int requestCode, int resultCode, Intent data) {
            if (requestCode == CAM_REQUEST) {
                if (resultCode == RESULT_OK) {
    
                    //Lê a foto gravada, redimensiona para 300x300 e coloca-a
                    // na ImageView
                    img.setImageBitmap(decodeSampledBitmapFromFile(fileUri, 300, 300));
    
                } else if (resultCode == RESULT_CANCELED) {
                    Toast.makeText(this, "Captura da foto cancelada", Toast.LENGTH_LONG)
                         .show();
                } else {
                    Toast.makeText(this, "Captura da foto falhou", Toast.LENGTH_LONG)
                         .show();
                }
            }
        }
    
        // Retorna um Uri com o caminho do arquivo para guardar a foto
        private Uri getOutputPictureUri(String pasta){
    
            String mm = Environment.MEDIA_MOUNTED;
            String externalStorageState = Environment.getExternalStorageState();
            if(!Environment.MEDIA_MOUNTED.equals(externalStorageState) ||
               Environment.MEDIA_MOUNTED_READ_ONLY.equals(externalStorageState)){
                return null;
            }
    
    
            File mediaStorageDir = new File(getExternalFilesDir(Environment.DIRECTORY_PICTURES), pasta);
    
            // Cria a pasta se não existir
            if (! mediaStorageDir.exists()){
                if (! mediaStorageDir.mkdirs()){
                    Toast.makeText(this,pasta, Toast.LENGTH_LONG).show();
                    return null;
                }
            }
    
            // Cria o path completo com o nome da foto
            String timeStamp = new SimpleDateFormat("yyyyMMdd_HHmmss").format(new Date());
            File mediaFile = new File(mediaStorageDir.getPath() + File.separator +
                                      "IMG_"+ timeStamp + ".jpg");
            return Uri.fromFile(mediaFile);
        }
    
        public static Bitmap decodeSampledBitmapFromFile(Uri fileUri,
                                                         int reqWidth, int reqHeight) {
    
            String path = fileUri.getPath();
    
            // Primeiro faz o decode com inJustDecodeBounds=true para obter as dimensões
            final BitmapFactory.Options options = new BitmapFactory.Options();
            options.inJustDecodeBounds = true;
            BitmapFactory.decodeFile(path, options);
    
            // Calcula as novas dimensões
            options.inSampleSize = calculateInSampleSize(options, reqWidth, reqHeight);
    
            // Faz o decode do bitmap e redimensiona
            options.inJustDecodeBounds = false;
            return BitmapFactory.decodeFile(path);
        }
    
        public static int calculateInSampleSize(
                BitmapFactory.Options options, int reqWidth, int reqHeight) {
    
            // Altura e largura da imagem
            final int height = options.outHeight;
            final int width = options.outWidth;
            int inSampleSize = 1;
    
            if (height > reqHeight || width > reqWidth) {
    
                final int halfHeight = height / 2;
                final int halfWidth = width / 2;
    
                //Calcula o maior valor de inSampleSize, que é uma potência de 2,
                // que mantém altura e o comprimento maiores do que os valores pedidos.
                while ((halfHeight / inSampleSize) >= reqHeight
                        && (halfWidth / inSampleSize) >= reqWidth) {
                    inSampleSize *= 2;
                }
            }
            return inSampleSize;
        }
    }

Notas:

- Se a aplicação for para rodar em dispositivos com API Level inferior à 19 é necessária a seguinte permissão:  

        <uses-permission android:name="android.permission.WRITE_EXTERNAL_STORAGE"/>

- Se `targetSdkVersion` for 24 ou superior deve ter em conta as alterações às permissões com impacto na partilha de arquivos. Veja como nesta [resposta][1].

[1]:https://pt.stackoverflow.com/a/187127/2541