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关于iOS原生条形码扫描,你需要注意的两三事

简介: 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使用多译码器扫描的时候。
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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上的一个开源的条形码扫描库,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++ 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. -(  void )stopReading{ 
  41.     [_captureSession stopRunning]; 
  42.     _captureSession = nil; 
  43.     [_videoPreviewLayer removeFromSuperlayer]; 
  44.  
  45. -(  void )captureOutput:(AVCaptureOutput *)captureOutput didOutputMetadataObjects:(NSArray *)metadataObjects 
  46.       fromConnection:(AVCaptureConnection *)connection 
  47.       if  (!_isReading)  return ; 
  48.  
  49.       if  (metadataObjects != nil && [metadataObjects count] > 0) { 
  50.         AVMetadataMachineReadableCodeObject *metadataObj = [metadataObjects objectAtIndex:0]; 
  51.  
  52.         Do Something.... 
  53.     } 

 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,导致条形码扫描效率下降。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:

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。 

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,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。

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