iOS原生条形码扫描

川长思鸟来 2022-08-21 03:22 285阅读 0赞

# 关于iOS原生条形码扫描，你需要注意的两三事 #

![ee3f9b0f3c54843d8c6111c04b64b476.jpg][]

转自txx's blog **前言**

这篇文章是我们在新发布的礼物说的iOS端开发过程中遇到的一些关于条形码的问题总结而来。

本文记录的问题是：当AVFoundation使用多[译码器][Link 1]扫描的时候。二维码是秒杀，但是条形码却经常扫不上。如果去掉二维码的话，条形码扫描又秒杀的问题。

为什么我们没有选用ZXing而是用AVfoundation呢，是因为我说服了老板，iOS7开发，而不再去兼容iOS5/6。所以我们终于可以抛弃效率低下的ZXing，而选择AVFoundation。为什么说ZXing效率低下，我们这里可以说上几句。

**ZXing**

ZXing 是 Google Code上的一个[开源][Link 2]的[条形码][Link 3]扫描库，是用[java][]设计的，连Google Glass 都在使用的。但有人为了追求更高效率以及可移植性，出现了[c++][c] port. Github上的Objectivc-C port，其实就是用OC代码封装了一下而已，而且已经停止维护。

ZXing扫描，是拿到[摄像头][Link 4]的每一帧，然后对其根据如下公式做灰度化

1.  f(i,j)=0.30R(i,j)+0.59G(i,j)+0.11B(i,j))

之后做全局直方图二值化的方法，最后按照ISO/IEC 18004 规范进行解析。

这样效率非常低，在instrument下面可以看到CPU占用远远高于 AVFoundation。而且全局[直方图][Link 5]二值化导致精准度并不高。这个库还会带来一大堆C++的东西，在纯iOS7的工程下，不推荐使用。

**AVFoundation 扫码的简单使用**

这里说一下，我们礼物说是和passbook一样，同时可以扫描二维码和条形码，真是因为这个特性，导致了我写这篇总结。 先粘一下扫码实现部份，如下。

1.  \- (BOOL)startReading \{ 
2.      \_isReading = YES; 
3.      NSError \*error; 
4.      AVCaptureDevice \*captureDevice = \[AVCaptureDevice defaultDeviceWithMediaType:AVMediaTypeVideo\]; 
5.   
6.      AVCaptureDeviceInput \*input = \[AVCaptureDeviceInput deviceInputWithDevice:captureDevice error:&error\]; 
7.   
8.      if (!input) \{ 
9.          NSLog(@"%@", \[error localizedDescription\]); 
10.         return NO; 
11.     \} 
12.  
13.     \_captureSession = \[\[AVCaptureSession alloc\] init\]; 
14.     // Set the input device on the capture session. 
15.     \[\_captureSession addInput:input\]; 
16.  
17.     AVCaptureMetadataOutput \*captureMetadataOutput = \[\[AVCaptureMetadataOutput alloc\] init\]; 
18.     \[\_captureSession addOutput:captureMetadataOutput\]; 
19.  
20.     // Create a new serial dispatch queue. 
21.     dispatch\_queue\_t dispatchQueue; 
22.     dispatchQueue = dispatch\_queue\_create("myQueue", NULL); 
23.     \[captureMetadataOutput setMetadataObjectsDelegate:self queue:dispatchQueue\]; 
24.  
25.     if (self.qrcodeFlag) 
26.         \[captureMetadataOutput setMetadataObjectTypes:\[NSArray arrayWithObject:AVMetadataObjectTypeQRCode\]\]; 
27.     else 
28.         \[captureMetadataOutput setMetadataObjectTypes:\[NSArray arrayWithObjects:AVMetadataObjectTypeEAN13Code, AVMetadataObjectTypeEAN8Code, AVMetadataObjectTypeCode128Code, AVMetadataObjectTypeQRCode, nil\]\]; 
29.  
30.     \_videoPreviewLayer = \[\[AVCaptureVideoPreviewLayer alloc\] initWithSession:\_captureSession\]; 
31.     \[\_videoPreviewLayer setVideoGravity:AVLayerVideoGravityResizeAspectFill\]; 
32.     \[\_videoPreviewLayer setFrame:self.view.layer.bounds\]; 
33.     \[self.view.layer addSublayer:\_videoPreviewLayer\]; 
34.  
35.     \[\_captureSession startRunning\]; 
36.  
37.     return YES; 
38. \} 
39.  
40.  
41. \-(void)stopReading\{ 
42.     \[\_captureSession stopRunning\]; 
43.     \_captureSession = nil; 
44.     \[\_videoPreviewLayer removeFromSuperlayer\]; 
45. \} 
46.  
47. \-(void)captureOutput:(AVCaptureOutput \*)captureOutput didOutputMetadataObjects:(NSArray \*)metadataObjects 
48.       fromConnection:(AVCaptureConnection \*)connection 
49. \{ 
50.     if (!\_isReading) return; 
51.  
52.     if (metadataObjects != nil && \[metadataObjects count\] > 0) \{ 
53.         AVMetadataMachineReadableCodeObject \*metadataObj = \[metadataObjects objectAtIndex:0\]; 
54.  
55.         Do Something.... 
56.     \} 
57. \}

这个代码也不需要加什么注释，挺简单易懂的。

**阐述问题**

我们上面说过了：当AVFoundation使用多译码器扫描的时候。二维码是秒杀，但是条形码却经常扫不上。如果去掉二维码的话，条形码扫描又秒杀的问题。

但有趣的事情是，如果我写了个demo，用上述代码的话。却又可以秒杀扫描。这个问题困扰了我一下午，仔细对比了项目中的每一行代码和我demo中的全部。除了demo没有画一个提示框在屏幕上以外，其他地方全都一模一样。

那么为什么导致项目中扫描效率如此之慢呢？

**猜想1: UI以及后台线程占用大量CPU时间**

结果在 instrument下，不攻自破，cpu占用，内存占用非常非常低。

**猜想2：系统架构问题**

因为添加了QRCode才导致扫描变慢的，那么就应该是和算法效率有关。多引入了一个每一帧都要工作的[译码器][Link 1]，导致[条形码][Link 3]扫描效率下降。我的Demo是arm64 v7s v7 系统全支持，而项目是ArmV7。

这个想法挺异想天开的。觉得可能是Arm64的指令集效率比armv7快得多导致的。我还去问巧哥，armv7和arm64在密集运算的时候效率差多少，会不会比较明显。

但重新配置了一下，还是错误的。

**插曲**

我发现把屏幕横过来扫描效率比竖过来高多了。于是怀疑是不是 Capture 的方向问题。

**猜想3: 摄像头方向问题导致解碼效率低**

这个猜想，我没有去证实，因为太麻烦了。要给Session 添加一个新的output 来输出每一帧，而且还是个CMBuffer，还要手动转码。不过后面证实这个也是错的。

**猜想4：摄像头参数问题**

当初看AVCam 写拍照模块的时候，记得[摄像头][Link 4]有很多参数，ZXing 也有一个文件位叫做精确解碼，牺牲效率换精确度。于是就在想会不会苹果家的也要设置参数。

于是就坏怀这个问题去看文档去了，结果歪打正着的发现了正确原因。 这是记录在[苹果][Link 6]的FAQ中的，并没在AVFoundation 的 Reference 中。具体编号为：Technical Note TN2325

**正确原因**

就是描述问题里面说到的，demo和工程里面的唯一区别，多了个surfaceLayer。如下图：

![64dc17547518724b092c6274c44b4a6c.png][]

为了正确解释这个有趣的问题，我们要解释一下条形码扫描原理。

上面有提过二维码是通过全局[直方图][Link 5]二值化后，按照ISO标准解碼，实际上是，按照1:1:3:1:1去寻找那三个寻像图形，就是标志性的大方块。然后圈出二维码大小再去解碼的。也就是说，再没设定边界的情况下全屏都可以。

而[条形码][Link 3]完全不同，他是在Detect Center那个点，画一个无限延伸的米字型，然后去判断每一条在线能否解析出条形码所需要的0101010序列。而iOS默认的Center是 Layer 的 Center。

我们再回过头来看工程中的 SurfaceLayer，其实他提示给用户的那个框，已经远离了Center。所以我们竖着扫描的时候，那条水平的扫描线是没有贯穿条形码的，所以扫不上他。

于是乎要根据设备，iPhone4 iPhone5 通过AVCaptureDeviceFormat和AVCaptureSessionPreset 重新设置一下AVCaptureMetadataOutput rectOfInterest，结果问题就解决了。

**为什么去掉二维码就没事了呢？**

还在那篇FAQ中，有那么一个表格。

![becbd76388763590db1a6245d4dab4e6.png][]

可见，当我们没有二维码的时候，他会有个additional存在。用更加优秀且稍微耗时的算法去优化扫描精准度。

**总结**

1.当我们遇到问题的时候，不光要记得看 苹果的 guide 和 reference，还要记得看以下 sample code，tech note， FAQ。

2.说不好有意外收获 为什么条形码扫描仪上往往会有一条红线，这并不是为了拟物化，而是告诉用户一定要用这条线对准[条形码][Link 3]，否则会有扫不上的可能性。

3.正如福尔摩斯所说：抛开所有不可能的，剩下的，不管多么令人匪夷所思，那都是事实。两套代码仅有UI不一样，效果不同，其实就是UI引导用户错误的使用了[扫描仪][Link 7]。

[ee3f9b0f3c54843d8c6111c04b64b476.jpg]: /images/20220731/e9459d47484a43279a73bcbd27d958ff.png
[Link 1]: http://cpro.baidu.com/cpro/ui/uijs.php?adclass=0&app_id=0&c=news&cf=1001&ch=0&di=128&fv=19&is_app=0&jk=9f4d30c896206f19&k=%D2%EB%C2%EB%C6%F7&k0=%D2%EB%C2%EB%C6%F7&kdi0=0&luki=4&mcpm=0&n=10&p=baidu&q=smileking_cpr&rb=0&rs=1&seller_id=1&sid=196f2096c8304d9f&ssp2=1&stid=9&t=tpclicked3_hc&td=1682280&tu=u1682280&u=http%3A%2F%2Fwww%2Eth7%2Ecn%2FProgram%2FIOS%2F201405%2F211416%2Eshtml&urlid=0
[Link 2]: http://cpro.baidu.com/cpro/ui/uijs.php?adclass=0&app_id=0&c=news&cf=1001&ch=0&di=128&fv=19&is_app=0&jk=9f4d30c896206f19&k=%BF%AA%D4%B4&k0=%BF%AA%D4%B4&kdi0=0&luki=2&mcpm=0&n=10&p=baidu&q=smileking_cpr&rb=0&rs=1&seller_id=1&sid=196f2096c8304d9f&ssp2=1&stid=9&t=tpclicked3_hc&td=1682280&tu=u1682280&u=http%3A%2F%2Fwww%2Eth7%2Ecn%2FProgram%2FIOS%2F201405%2F211416%2Eshtml&urlid=0
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[java]: http://cpro.baidu.com/cpro/ui/uijs.php?adclass=0&app_id=0&c=news&cf=1001&ch=0&di=128&fv=19&is_app=0&jk=9f4d30c896206f19&k=java&k0=java&kdi0=0&luki=7&mcpm=0&n=10&p=baidu&q=smileking_cpr&rb=0&rs=1&seller_id=1&sid=196f2096c8304d9f&ssp2=1&stid=9&t=tpclicked3_hc&td=1682280&tu=u1682280&u=http%3A%2F%2Fwww%2Eth7%2Ecn%2FProgram%2FIOS%2F201405%2F211416%2Eshtml&urlid=0
[c]: http://cpro.baidu.com/cpro/ui/uijs.php?adclass=0&app_id=0&c=news&cf=1001&ch=0&di=128&fv=19&is_app=0&jk=9f4d30c896206f19&k=c%2B%2B&k0=c%2B%2B&kdi0=0&luki=8&mcpm=0&n=10&p=baidu&q=smileking_cpr&rb=0&rs=1&seller_id=1&sid=196f2096c8304d9f&ssp2=1&stid=9&t=tpclicked3_hc&td=1682280&tu=u1682280&u=http%3A%2F%2Fwww%2Eth7%2Ecn%2FProgram%2FIOS%2F201405%2F211416%2Eshtml&urlid=0
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