關於iOS原生條形碼掃描，你需要注意的兩三事

轉自 txx's blog

 

前言

這篇文章是我們在新發布的 禮物說的iOS端開發過程中遇到的一些關於條形碼的問題總結而來。

 

本文記錄的問題是：當AVFoundation使用多譯碼器掃描的時候。二維碼是秒殺，但是條形碼卻經常掃不上。如果去掉二維碼的話，條形碼掃描又秒殺的問題。

 

為什么我們沒有選用ZXing而是用AVfoundation呢，是因為我說服了老板，iOS7開發，而不再去兼容iOS5/6。所以我們終於可以拋棄效率低下的ZXing，而選擇AVFoundation。為什么說ZXing效率低下，我們這里可以說上幾句。

ZXing

ZXing 是 Google Code上的一個開源的條形碼掃描庫，是用java設計的，連Google Glass 都在使用的。但有人為了追求更高效率以及可移植性，出現了c++ port. Github上的Objectivc-C port，其實就是用OC代碼封裝了一下而已，而且已經停止維護。

 

ZXing掃描，是拿到攝像頭的每一幀，然后對其根據如下公式做灰度化

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

之后做全局直方圖二值化的方法，最后按照  ISO/IEC 18004 規范進行解析。

 

這樣效率非常低，在instrument下面可以看到CPU占用遠遠高於 AVFoundation。而且全局直方圖二值化導致精准度並不高。這個庫還會帶來一大堆C++的東西，在純iOS7的工程下，不推薦使用。

 

AVFoundation 掃碼的簡單使用

這里說一下，我們禮物說是和passbook一樣，同時可以掃描二維碼和條形碼，真是因為這個特性，導致了我寫這篇總結。 先粘一下掃碼實現部份，如下。

- (BOOL)startReading {
    _isReading = YES;
    NSError *error;
    AVCaptureDevice *captureDevice = [AVCaptureDevice defaultDeviceWithMediaType:AVMediaTypeVideo];

    AVCaptureDeviceInput *input = [AVCaptureDeviceInput deviceInputWithDevice:captureDevice error:&error];

    if (!input) {
        NSLog(@"%@", [error localizedDescription]);
        return NO;
    }

    _captureSession = [[AVCaptureSession alloc] init];
    // Set the input device on the capture session.
    [_captureSession addInput:input];

    AVCaptureMetadataOutput *captureMetadataOutput = [[AVCaptureMetadataOutput alloc] init];
    [_captureSession addOutput:captureMetadataOutput];

    // Create a new serial dispatch queue.
    dispatch_queue_t dispatchQueue;
    dispatchQueue = dispatch_queue_create("myQueue", NULL);
    [captureMetadataOutput setMetadataObjectsDelegate:self queue:dispatchQueue];

    if (self.qrcodeFlag)
        [captureMetadataOutput setMetadataObjectTypes:[NSArray arrayWithObject:AVMetadataObjectTypeQRCode]];
    else
        [captureMetadataOutput setMetadataObjectTypes:[NSArray arrayWithObjects:AVMetadataObjectTypeEAN13Code, AVMetadataObjectTypeEAN8Code, AVMetadataObjectTypeCode128Code, AVMetadataObjectTypeQRCode, nil]];

    _videoPreviewLayer = [[AVCaptureVideoPreviewLayer alloc] initWithSession:_captureSession];
    [_videoPreviewLayer setVideoGravity:AVLayerVideoGravityResizeAspectFill];
    [_videoPreviewLayer setFrame:self.view.layer.bounds];
    [self.view.layer addSublayer:_videoPreviewLayer];

    [_captureSession startRunning];

    return YES;
}


-(void)stopReading{
    [_captureSession stopRunning];
    _captureSession = nil;
    [_videoPreviewLayer removeFromSuperlayer];
}

-(void)captureOutput:(AVCaptureOutput *)captureOutput didOutputMetadataObjects:(NSArray *)metadataObjects
      fromConnection:(AVCaptureConnection *)connection
{
    if (!_isReading) return;

    if (metadataObjects != nil && [metadataObjects count] > 0) {
        AVMetadataMachineReadableCodeObject *metadataObj = [metadataObjects objectAtIndex:0];

        Do Something....
    }
}

 這個代碼也不需要加什么注釋，挺簡單易懂的。

 

闡述問題

我們上面說過了：當AVFoundation使用多譯碼器掃描的時候。二維碼是秒殺，但是條形碼卻經常掃不上。如果去掉二維碼的話，條形碼掃描又秒殺的問題。

 

但有趣的事情是，如果我寫了個demo，用上述代碼的話。卻又可以秒殺掃描。這個問題困擾了我一下午，仔細對比了項目中的每一行代碼和我demo中的全部。除了demo沒有畫一個提示框在屏幕上以外，其他地方全都一模一樣。

 

那么為什么導致項目中掃描效率如此之慢呢？

 

猜想1: UI以及后台線程占用大量CPU時間

結果在 instrument下，不攻自破，cpu占用，內存占用非常非常低。

 

猜想2：系統架構問題

因為添加了QRCode才導致掃描變慢的，那么就應該是和算法效率有關。多引入了一個每一幀都要工作的譯碼器，導致條形碼掃描效率下降。我的Demo是arm64 v7s v7 系統全支持，而項目是ArmV7。

這個想法挺異想天開的。覺得可能是Arm64的指令集效率比armv7快得多導致的。我還去問巧哥，armv7和arm64在密集運算的時候效率差多少，會不會比較明顯。

 

但重新配置了一下，還是錯誤的。

 

插曲

我發現把屏幕橫過來掃描效率比豎過來高多了。於是懷疑是不是 Capture 的方向問題。

 

猜想3: 攝像頭方向問題導致解碼效率低

這個猜想，我沒有去證實，因為太麻煩了。要給Session 添加一個新的output 來輸出每一幀，而且還是個CMBuffer，還要手動轉碼。不過后面證實這個也是錯的。

 

猜想4：攝像頭參數問題

當初看AVCam 寫拍照模塊的時候，記得攝像頭有很多參數，ZXing 也有一個文件位叫做精確解碼，犧牲效率換精確度。於是就在想會不會蘋果家的也要設置參數。

 

於是就壞懷這個問題去看文檔去了，結果歪打正着的發現了正確原因。 這是記錄在蘋果的FAQ中的，並沒在AVFoundation 的 Reference 中。具體編號為： Technical Note TN2325

 

正確原因

就是描述問題里面說到的，demo和工程里面的唯一區別，多了個surfaceLayer。如下圖：

為了正確解釋這個有趣的問題，我們要解釋一下條形碼掃描原理。

 

上面有提過二維碼是通過全局直方圖二值化后，按照ISO標准解碼，實際上是，按照1:1:3:1:1去尋找那三個尋像圖形，就是標志性的大方塊。然后圈出二維碼大小再去解碼的。也就是說，再沒設定邊界的情況下全屏都可以。

而條形碼完全不同，他是在Detect Center那個點，畫一個無限延伸的米字型，然后去判斷每一條在線能否解析出條形碼所需要的0101010序列。而iOS默認的Center是 Layer 的 Center。

 

我們再回過頭來看工程中的 SurfaceLayer，其實他提示給用戶的那個框，已經遠離了Center。所以我們豎着掃描的時候，那條水平的掃描線是沒有貫穿條形碼的，所以掃不上他。

 

於是乎要根據設備，iPhone4 iPhone5 通過AVCaptureDeviceFormat和AVCaptureSessionPreset 重新設置一下AVCaptureMetadataOutput rectOfInterest，結果問題就解決了。

 

為什么去掉二維碼就沒事了呢？

 

還在那篇FAQ中，有那么一個表格。

可見，當我們沒有二維碼的時候，他會有個additional存在。用更加優秀且稍微耗時的算法去優化掃描精准度。

 

總結

1.當我們遇到問題的時候，不光要記得看 蘋果的 guide 和 reference，還要記得看以下 sample code，tech note， FAQ。

 

2.說不好有意外收獲 為什么條形碼掃描儀上往往會有一條紅線，這並不是為了擬物化，而是告訴用戶一定要用這條線對准條形碼，否則會有掃不上的可能性。

 

3.正如福爾摩斯所說：拋開所有不可能的，剩下的，不管多么令人匪夷所思，那都是事實。兩套代碼僅有UI不一樣，效果不同，其實就是UI引導用戶錯誤的使用了掃描儀。