快捷導(dǎo)航

Android基于OpenCV實(shí)現(xiàn)QR二維碼檢測

更新時間：2021年06月18日 09:24:08 作者：易冬

QR碼比普通一維條碼具有快速讀取和更大的存儲資料容量，也無需要像一維條碼般在掃描時需要直線對準(zhǔn)掃描儀。因此其應(yīng)用范圍已經(jīng)擴(kuò)展到包括產(chǎn)品跟蹤，物品識別，文檔管理，庫存營銷等方面。本文講解Android基于OpenCV實(shí)現(xiàn)QR二維碼檢測的步驟

QR二維碼

QR碼（英語：Quick Response Code；全稱為快速響應(yīng)矩陣圖碼）是二維碼的一種，于1994年由日本DENSO WAVE公司發(fā)明。QR來自英文Quick Response的縮寫，即快速反應(yīng)，因為發(fā)明者希望QR碼可以快速解碼其內(nèi)容。QR碼使用四種標(biāo)準(zhǔn)化編碼模式（數(shù)字、字母數(shù)字、字節(jié)（二進(jìn)制）和日文（Shift_JIS））來存儲數(shù)據(jù)。QR碼常見于日本，為目前日本最通用的二維空間條碼，在世界各國廣泛運(yùn)用于手機(jī)讀碼操作。QR碼比普通一維條碼具有快速讀取和更大的存儲資料容量，也無需要像一維條碼般在掃描時需要直線對準(zhǔn)掃描儀。因此其應(yīng)用范圍已經(jīng)擴(kuò)展到包括產(chǎn)品跟蹤，物品識別，文檔管理，庫存營銷等方面。【維基百科】

QR二維碼格式

QR碼呈正方形，常見的是黑白兩色。在3個角落，印有較小，像“回”字的正方圖案。這3個是幫助解碼軟件定位的圖案，用戶不需要對準(zhǔn)，無論以任何角度掃描，資料仍然可以正確被讀取。日本QR碼的標(biāo)準(zhǔn)JIS X 0510在1999年1月發(fā)布，而其對應(yīng)的ISO國際標(biāo)準(zhǔn)ISO/IEC18004，則在2000年6月獲得批準(zhǔn)。根據(jù)Denso Wave公司的網(wǎng)站資料，QR碼是屬于開放式的標(biāo)準(zhǔn)，QR碼的規(guī)格公開，雖由Denso Wave公司持有的專利權(quán)益，但不會被運(yùn)行。除了標(biāo)準(zhǔn)的QR碼之外，也存在一種稱為“微型QR碼”的格式，是QR碼標(biāo)準(zhǔn)的縮小版本，主要是為了無法處理較大型掃描的應(yīng)用而設(shè)計。微型QR碼同樣有多種標(biāo)準(zhǔn)，最高可存儲35個字符。【維基百科】

QR二維碼結(jié)構(gòu)

QR碼最大特征為其左上，右上，左下三個大型的如同“回”字的黑白間同心方圖案，為QR碼識別定位標(biāo)記，失去其中一個會影響識別。而呈棋盤般分布的有別與大定位標(biāo)記的較小的同心方則為其校正標(biāo)記，用于校正識別，版本1沒有校正標(biāo)記，版本2在右下方，其中心點(diǎn)在左下和右上定位標(biāo)記的外邊框的相交點(diǎn)，版本10開始以每個等距的方式出現(xiàn)在右下校正點(diǎn)至左下和右上定位標(biāo)記的外邊框的連線、左上與左下定位標(biāo)記的外邊框的連線、左上與右上定位標(biāo)記的外邊框的連線之間、這四邊線上等距點(diǎn)對邊相連線，版本10等距有1個，版本25為3個，版本40為5個。【維基百科】

API

QRCodeDetector類結(jié)構(gòu)

檢測QR二維碼

public boolean detect(Mat img, Mat points)

參數(shù)一：img，待檢測是否含有QR二維碼的的灰度圖或者彩色（BGR）圖像。
參數(shù)二：points，檢測到的QR二維碼的最小區(qū)域四邊形的4個頂點(diǎn)坐標(biāo)集合。
返回值：布爾類型，true，代表檢測到QR二維碼；false，代表未檢測到QR二維碼。

public boolean detectMulti(Mat img, Mat points)

參數(shù)一：img，待檢測是否含有QR二維碼的的灰度圖或者彩色（BGR）圖像。
參數(shù)二：points，多個檢測結(jié)果QR二維碼的最小區(qū)域四邊形的4個頂點(diǎn)坐標(biāo)集合。
返回值：布爾類型，true，代表檢測到QR二維碼；false，代表未檢測到QR二維碼。

識別QR二維碼

public String decode(Mat img, Mat points, Mat straight_qrcode)

參數(shù)一：img，含有QR二維碼的灰度圖像或者彩色（BGR）圖像。
參數(shù)二：points，detect方法得到的points值。數(shù)據(jù)量不可為空。
參數(shù)三：straight_qrcode，經(jīng)過矯正和二值化的QR二維碼?！究蛇x參數(shù)】
返回值：字符串類型，如果解碼失敗，則為空串。

public boolean decodeMulti(Mat img, Mat points, List<String> decoded_info, List<Mat> straight_qrcode)

參數(shù)一：img，含有QR二維碼的灰度圖像或者彩色（BGR）圖像。
參數(shù)二：points，detect方法得到的points值。數(shù)據(jù)量不可為空。
參數(shù)三：decoded_info，多個二維碼的解碼信息。
參數(shù)四：straight_qrcode，所有檢測到的二維碼矯正和二值化的后的結(jié)果集合。【可選參數(shù)】
返回值：布爾類型，true，代表解碼成功，反之，解碼失敗。

檢測并識別QR二維碼

public String detectAndDecode(Mat img, Mat points, Mat straight_qrcode)

參數(shù)一：img，含有QR二維碼的灰度圖像或者彩色（BGR）圖像。
參數(shù)二：points，檢測到的QR二維碼的最小區(qū)域四邊形的4個頂點(diǎn)坐標(biāo)。
參數(shù)三：straight_qrcode，經(jīng)過矯正和二值化的QR二維碼。【可選參數(shù)】
返回值：字符串類型，如果解碼失敗，則為空串。

public boolean detectAndDecodeMulti(Mat img, List<String> decoded_info, Mat points, List<Mat> straight_qrcode)

參數(shù)一：img，含有QR二維碼的灰度圖像或者彩色（BGR）圖像。
參數(shù)二：decoded_info，多個二維碼的解碼信息。
參數(shù)三：points，檢測到的多個QR二維碼的最小區(qū)域四邊形的4個頂點(diǎn)坐標(biāo)集合?！究蛇x參數(shù)】
參數(shù)四：straight_qrcode，所有檢測到的二維碼矯正和二值化的后的結(jié)果集合?！究蛇x參數(shù)】
返回值：字符串類型，如果解碼失敗，則為空串。

操作

/**
 * QR二維碼檢測
 * author: yidong
 * 2020/10/27
 */
class QRDetectActivity : AppCompatActivity() {

    private lateinit var mBinding: ActivityQrDetectBinding
    private lateinit var mQRCodeDetector: QRCodeDetector

    private var mPhotoSavePath = ""
    private lateinit var mUri: Uri
    private lateinit var mSource: Mat
    private lateinit var mGray: Mat
    private lateinit var mOperationSheet: BottomSheetDialog
    private lateinit var mSheetBinding: LayoutQrDetectOpBinding

    private lateinit var mPhotoSheet: BottomSheetDialog
    private lateinit var mPhotoOpBinding: LayoutPhotoOpBinding


    // 請求相機(jī)權(quán)限
    private val requestCameraPermission =
        registerForActivityResult(ActivityResultContracts.RequestPermission()) {
            if (it) {
                mPhotoSavePath =
                    cacheDir.path + File.separator + "${System.currentTimeMillis()}.png"
                mUri = MediaStoreUtils.getIntentUri(this, File(mPhotoSavePath))
                requestCamera.launch(mUri)
            } else {
                Toast.makeText(applicationContext, "無相機(jī)權(quán)限", Toast.LENGTH_SHORT).show()
            }
        }

    // 請求外部存儲權(quán)限
    private val requestStoragePermission =
        registerForActivityResult(ActivityResultContracts.RequestPermission()) {
            if (it) {
                pickImage.launch("image/*")
            } else {
                Toast.makeText(applicationContext, "無存儲權(quán)限", Toast.LENGTH_SHORT).show()
            }
        }


    private val requestCamera = registerForActivityResult(ActivityResultContracts.TakePicture()) {
        if (it) {
            val bgr = Imgcodecs.imread(mPhotoSavePath, Imgcodecs.IMREAD_COLOR)
            if (bgr.empty()) {
                Toast.makeText(applicationContext, "讀取拍照結(jié)果失敗", Toast.LENGTH_SHORT).show()
                return@registerForActivityResult
            } else {
                Imgproc.cvtColor(bgr, mSource, Imgproc.COLOR_BGR2RGB)
                Imgproc.cvtColor(bgr, mGray, Imgproc.COLOR_BGR2GRAY)
                mBinding.ivLena.showMat(mSource)
            }
        } else {
            Toast.makeText(applicationContext, "拍照失敗", Toast.LENGTH_SHORT).show()
        }
    }

    private val pickImage = registerForActivityResult(ActivityResultContracts.GetContent()) {
        if (it != null) {
            val filePath = MediaStoreUtils.getMediaPath(this, it)
            if (filePath.isNullOrEmpty()) {
                Toast.makeText(applicationContext, "讀取圖片失敗", Toast.LENGTH_SHORT).show()
                return@registerForActivityResult
            }
            val bgr = Imgcodecs.imread(filePath, Imgcodecs.IMREAD_COLOR)
            if (bgr.empty()) {
                Toast.makeText(applicationContext, "讀取圖片失敗", Toast.LENGTH_SHORT).show()
                return@registerForActivityResult
            } else {
                Imgproc.cvtColor(bgr, mSource, Imgproc.COLOR_BGR2RGB)
                Imgproc.cvtColor(bgr, mGray, Imgproc.COLOR_BGR2GRAY)
                mBinding.ivLena.showMat(mSource)
            }
        } else {
            Toast.makeText(applicationContext, "選圖失敗", Toast.LENGTH_SHORT).show()
        }
    }

    override fun onCreate(savedInstanceState: Bundle?) {
        super.onCreate(savedInstanceState)
        mBinding = DataBindingUtil.setContentView(this, R.layout.activity_qr_detect)
        mQRCodeDetector = QRCodeDetector()
        mSource = Mat()
        mGray = Mat()
        val bgr = Utils.loadResource(this, R.drawable.qrcode)
        Imgproc.cvtColor(bgr, mSource, Imgproc.COLOR_BGR2RGB)
        Imgproc.cvtColor(bgr, mGray, Imgproc.COLOR_BGR2GRAY)
        mBinding.ivLena.showMat(mSource)
        createDialog()
    }

    private fun createDialog() {
        mOperationSheet = BottomSheetDialog(this)
        mSheetBinding = LayoutQrDetectOpBinding.inflate(layoutInflater, null, false)
        mOperationSheet.setContentView(mSheetBinding.root)
        mSheetBinding.tvDetect.setOnClickListener {
            mOperationSheet.dismiss()
            doDetect()
        }
        mSheetBinding.tvDecode.setOnClickListener {
            mOperationSheet.dismiss()
            doDecode()
        }

        mPhotoSheet = BottomSheetDialog(this)
        mPhotoOpBinding = LayoutPhotoOpBinding.inflate(layoutInflater, null, false)
        mPhotoSheet.setContentView(mPhotoOpBinding.root)
        mPhotoOpBinding.tvCamera.setOnClickListener {
            mPhotoSheet.dismiss()
            requestCameraPermission.launch(
                Manifest.permission.CAMERA
            )
        }
        mPhotoOpBinding.tvPhoto.setOnClickListener {
            mPhotoSheet.dismiss()
            requestStoragePermission.launch(
                Manifest.permission.WRITE_EXTERNAL_STORAGE
            )

        }
    }

    private fun doDetect() {
        val points = Mat()
        val isHasQr = mQRCodeDetector.detect(mSource, points)
        if (isHasQr) {
            val pointArr = FloatArray(8)
            points.get(0, 0, pointArr)
            Log.d(App.TAG, pointArr.toList().toString())
            val tmp = mSource.clone()
            for (i in pointArr.indices step 2) {
                val start = Point(pointArr[i % 8].toDouble(), pointArr[(i + 1) % 8].toDouble())
                val end = Point(pointArr[(i + 2) % 8].toDouble(), pointArr[(i + 3) % 8].toDouble())
                Imgproc.line(tmp, start, end, Scalar(255.0, 0.0, 0.0), 8, Imgproc.LINE_8)
            }
            mBinding.ivResult.showMat(tmp)
            tmp.release()
        }
    }

    private fun doDecode() {
        val points = Mat()
        val isHasQr = mQRCodeDetector.detect(mGray, points)
        if (isHasQr) {
            val result = mQRCodeDetector.decode(mGray, points)
            if (result.isEmpty()) {
                Toast.makeText(applicationContext, "無法解碼", Toast.LENGTH_SHORT).show()
            } else {
                Snackbar.make(mBinding.root, "解碼結(jié)果：$result", 3000).show()
            }
            Log.d(App.TAG, result)
        } else {
            Toast.makeText(applicationContext, "未檢測到QRCode", Toast.LENGTH_SHORT).show()
        }
    }

    private fun selectMedia() {
        if (this::mPhotoSheet.isInitialized) {
            mPhotoSheet.show()
        }
    }

    private fun selectOps() {
        if (this::mOperationSheet.isInitialized) {
            mOperationSheet.show()
        }
    }

    override fun onCreateOptionsMenu(menu: Menu?): Boolean {
        menuInflater.inflate(R.menu.menu_qr_detect, menu)
        return true
    }

    override fun onOptionsItemSelected(item: MenuItem): Boolean {
        when (item.itemId) {
            R.id.menu_pick_photo -> selectMedia()
            R.id.menu_qr_ops -> selectOps()
        }
        return true
    }

    override fun onDestroy() {
        mSource.release()
        mGray.release()
        super.onDestroy()
    }
}