Android中使用Zxing集成、分析与优化

Zxing使用

zxing是Google推出的用于识别QRCode、ISBN等图形码的解决方案。本文主要介绍Android移动端对Zxing的使用，以及官方demo的集成。

添加依赖:

compile 'com.google.Zxing:core:3.2.1'

利用core包中提供的API对相机的预览帧数据data进行解析：

PlanarYUVLuminanceSource source = activity.getCameraManager().buildLuminanceSource(data, width, height);
BinaryBitmap bitmap = new BinaryBitmap(new HybridBinarizer(source))
MultiFormatReader multiFormatReader = new MultiFormatReader();
Result rawResult = multiFormatReader.decodeWithState(bitmap);
//获取结果：rawResult.getText() || rawResult.getRawBytes()

为了获取相机的预览帧数据，通常需要借助android.hardware.Camera等中的API自定义一个相机，这个工作需要对Camera的相关知识具有较好理解（这里推荐一个连载篇Android相机开发系列）。所以，大部分人会选择将官方的Demo--zxing直接拷贝至项目内，然后进行适当需改即可。

官方Demo使用

官方Demo的使用比较简单，添加依赖、拷贝java逻辑代码与资源文件至项目中即可。

使用步骤

1. 添加依赖：

compile 'com.google.zxing:core:3.2.1'

2. 代码与资源拷贝

• 将android中的逻辑包com.google.zxing拷贝至本地项目中。
• 将android-core中的CameraConfigurationUtils.java添加至项目中。
• 将android中的res目录中的资源文件添加至项目当中(为了避免文件覆盖，可对文件进行内容拷贝而非直接的文件拷贝，同时有些文件按需添加即可，例如：valuse及其valuse-系类)。

3. Activit调用与扫描结果的获取

• 启动CauptureActivity进行扫描

   public static final int REQUEST_SCAN_QRCODE = 0X11;
   private void scanQRCode() {
       Intent scanIntent = new Intent(this, CaptureActivity.class);
       scanIntent.setAction(Intents.Scan.ACTION);
//        scanIntent.putExtra(Intents.Scan.WIDTH, 99999);
//        scanIntent.putExtra(Intents.Scan.HEIGHT, 99999);
       startActivityForResult(scanIntent, REQUEST_SCAN_QRCODE);
   }

• 在onActivityResult获取扫描结果

			case REQUEST_SCAN_QRCODE:
               if (resultCode == RESULT_OK){
                   Bundle bundle = data.getExtras();
                   String resultStr = bundle.getString(Intents.Scan.RESULT);
                   if (resultStr != null){
                       Toast.makeText(this, resultStr, Toast.LENGTH_SHORT).show();
                   }
               }
               break;

最后需要在Manifest.xml中添加权限等。
现在二维码的扫描功能就基本完成了，但是依然会存在部分问题。例如：识别率敏感度不够，扫描界面不满足需求等。若要进行修改，还是要对官方Demo进行分析。下面分析官方Demo的工作流程。

工作流程分析

如果不关心工作流程可以直接飞至提高识别 机票~~~~
首先不考虑相机具体属性的参数设置。整个扫描过程分为三步：相机画面预览→捕获相机预览帧数据→处理并返回帧数据

相机画面预览

自定义相机通常使用SurfaceView对相机Camera捕获的数据进行展示。

回想一下，在自定义相机时，如何将SurfaceView与Camera关联呢？

1. 获取SurfaceView实例的SurfaceHolder对象

		mSurfaceHolder = getHolder();

2. 向SurfaceHolder中添加回调SurfaceHolder.Callback

		mSurfaceHolder.addCallback(this);

3. 在回调的SurfaceHolder.Callback#surfaceCreated方法中通过Camera#setPreviewDisplay指定相机Camera的数据处理对象。

			mCamera.setPreviewDisplay(holder);

4. 最后调用相机进行预览

			mCamera.startPreview();

为了便于理解，如下是对SurfaceView、Surface和SurfaceHolder知识的补充：
SurfaceView嵌入到Window的View结构树中就好像在Window的Surface上强行打了个洞让自己显示到屏幕上，而且SurfaceView另起一个线程对自己的Surface进行刷新。特别需要注意的是SurfaceHolder.Callback的所有回调方法都是在主线程中回调的

• SurfaceView是拥有独立绘图层的特殊View
• Surface就是指SurfaceView所拥有的那个绘图层，其实它就是内存中的一段绘图缓冲区。
• SurfaceView中具有两个Surface，也就是我们所说的双缓冲机制
• SurfaceHolder顾名思义就是Surface的持有者，SurfaceView就是通过过SurfaceHolder来对Surface进行管理控制的。并且SurfaceView.getHolder方法可以获取SurfaceView相应的SurfaceHolder。
• Surface是在SurfaceView所在的Window可见的时候创建的。我们可以使用SurfaceHolder.addCallback方法来监听Surface的创建与销毁的事件

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作者：Holmofy
原文：https://blog.csdn.net/Holmofy/article/details/66578852

帧数据捕获

相机预览与用户界面完成后，当然就是帧数据捕获。

那么如何捕获相机的帧数据呢？
Camera提供了setPreviewCallback等方法，当传入一个Camera.PreviewCallback实例后，当Camera产生帧时，Camera.PreviewCallback#onPreviewFrame(byte[] data, Camera camera)的方法将被调用。这里的data就是我们需要的数据

帧数据的处理

通过zxing的core包提供的API便可以对上一步中的data进行解析。

PlanarYUVLuminanceSource source = activity.getCameraManager().buildLuminanceSource(data, width, height);
BinaryBitmap bitmap = new BinaryBitmap(new HybridBinarizer(source))
MultiFormatReader multiFormatReader = new MultiFormatReader();
Result rawResult = multiFormatReader.decodeWithState(bitmap);
//获取结果：rawResult.getText() || rawResult.getRawBytes()

处理帧数据可能是一个比较耗时的过程，onPreviewFrame在执行Camera.open()时所在的线程运行。所以，可以选择在新线程中开启Camera.opne或将data放入新线程中解析，避免阻塞UI线程。

官方Demo分析

知道了大致的扫描流程，现在开始分析官方Demo，以便可以根据需求进行改动。

CaptureActivity

在CaptureActivity中有两个比较重要的View：SurfaceView和ViewfinderView

SurfaceView：负责显示Camera捕获到的内容；
ViewfinderView：显示在界面上添加的动画或其他UI元素，例如：扫描线条、中间内容框等。可根据需要对其中的视图进行修改；

CaptureActivity启动后在onResume中执行

surfaceHolder.addCallback(this);

然后，SurfaceHolder.Callback#surfaceCreated中执行initCamera方法：

private void initCamera(SurfaceHolder surfaceHolder){
			......
			//从CameraConfigurationManager中读取配置数据，启动相机扫描
           cameraManager.openDriver(surfaceHolder);
           // Creating the handler starts the preview, which can also throw a RuntimeException.
           if (handler == null) {
               handler = new CaptureActivityHandler(this, decodeFormats, decodeHints, characterSet, cameraManager);
           }
           ......
	 }

CameraManager

进入CameraManager#openDriver 方法，以下是CameraManager#openDriver的部分代码:

//启动相机
 theCamera = OpenCameraInterface.open(requestedCameraId);
//初始化相机参数
configManager.initFromCameraParameters(theCamera);
//设置相机配置参数
configManager.setDesiredCameraParameters(theCamera, false);
//Camera#setPreviewDisplay将SurfaceView与Camera关联
//SurfaceHolder surfaceHolder = surfaceView.getHolder();
cameraObject.setPreviewDisplay(holder);

CaptureActivityHandler

再分析CaptureActivityHandler：

 CaptureActivityHandler(CaptureActivity activity,
                        Collection<BarcodeFormat> decodeFormats,
                        Map<DecodeHintType,?> baseHints,
                        String characterSet,
                        CameraManager cameraManager) {
   this.activity = activity;
   decodeThread = new DecodeThread(activity, decodeFormats, baseHints, characterSet,
       new ViewfinderResultPointCallback(activity.getViewfinderView()));
   decodeThread.start();
   state = State.SUCCESS;

   // Start ourselves capturing previews and decoding.
   this.cameraManager = cameraManager;
   cameraManager.startPreview();
   restartPreviewAndDecode();
 }

在建立CaptureActivityHandler对象时，创建并启动了新线程decodeThread(前面我们讲过解析数据的过程是比较耗时的，上述逻辑表明相机的启动其实时在主线程中完成的，所以这里使用新线程用来处理帧数据，后面会进一步解读到这点)，然后restartPreviewAndDecode()，至此已经完成了扫描的第一步-----相机画面预览，
继续分析restartPreviewAndDecode():

//:CaptureActivityHandler.java
 private void restartPreviewAndDecode() {
   if (state == State.SUCCESS) {
     state = State.PREVIEW;
     cameraManager.requestPreviewFrame(decodeThread.getHandler(), R.id.decode);
     activity.drawViewfinder();
   }
 }

//:CameraManager.java
   private final PreviewCallback previewCallback;
   public synchronized void requestPreviewFrame(Handler handler, int >message) {
       OpenCamera theCamera = camera;
       if (theCamera != null && previewing) {
           previewCallback.setHandler(handler, message);
           //设置Camera.PreviewCallback回调
           theCamera.getCamera().setOneShotPreviewCallback(previewCallback);
       }
   }

setOneShotPreviewCallback被调用，所以相机的帧数据将在previewCallback实例中被处理，继续看previewCallback：

//:PreviewCallback.java
 void setHandler(Handler previewHandler, int previewMessage) {
   this.previewHandler = previewHandler;
   this.previewMessage = previewMessage;
 }
 @Override
 public void onPreviewFrame(byte[] data, Camera camera) {
   Point cameraResolution = configManager.getCameraResolution();
   Handler thePreviewHandler = previewHandler;
   if (cameraResolution != null && thePreviewHandler != null) {
     Message message = thePreviewHandler.obtainMessage(previewMessage, cameraResolution.x,
         cameraResolution.y, data);
     message.sendToTarget();
     previewHandler = null;
   } else {
     Log.d(TAG, "Got preview callback, but no handler or resolution available");
   }
 }

这里的thePreviewHandler就是DecodeHandler，而previewMessage即为R.id.decode；

DecodeHandler

当DecodeHandler接受到消息后，会怎么处理呢?

    @Override
    public void handleMessage(Message message) {
        if (message == null || !running) {
            return;
        }
        switch (message.what) {
            case R.id.decode:
                Log.d(TAG, "handleMessage: ");
                decode((byte[]) message.obj, message.arg1, message.arg2);
                break;
            case R.id.quit:
                running = false;
                Looper.myLooper().quit();
                break;
        }
    }

再看DecodeHandler#decode可以看出，实际就是使用core包中提供的API解析数据：

PlanarYUVLuminanceSource source = activity.getCameraManager().buildLuminanceSource(data, width, height);
BinaryBitmap bitmap = new BinaryBitmap(new HybridBinarizer(source))
MultiFormatReader multiFormatReader = new MultiFormatReader();
Result rawResult = multiFormatReader.decodeWithState(bitmap);

并将解析结果交给主线程：

//获取主线程的CaptureActivity.java中的handler
        Handler handler = activity.getHandler();
            if (handler != null) {
                Message message = Message.obtain(handler, R.id.decode_succeeded, rawResult);
                Bundle bundle = new Bundle();
                bundleThumbnail(source, bundle);
                message.setData(bundle);
                message.sendToTarget();
            }
        

CaptureActivityHandler

接着分析CaptureActivityHandler得到解析数据后又将进行如何处理：
首先，handleDecode(Result rawResult, Bitmap barcode, float scaleFactor)被调用，在handleDecode中，根据source()不同执行handleDecodeExternally或handleDecodeInternally，这只分析handleDecodeExternally。
在handlerDecodeExternally中又将调用sendReplyMessage(R.id.return_scan_result, intent, resultDurationMS);

//:CaptureActivity.java
    private void sendReplyMessage(int id, Object arg, long delayMS) {
        Log.d(TAG, "sendReplyMessage: ");
        if (handler != null) {
            Message message = Message.obtain(handler, id, arg);
            if (delayMS > 0L) {
                handler.sendMessageDelayed(message, delayMS);
            } else {
                handler.sendMessage(message);
            }
        }
    }
//:CaptureActivityHandler.java
      case R.id.return_scan_result:
        activity.setResult(Activity.RESULT_OK, (Intent) message.obj);
        activity.finish();
        break;    

至此，CaptureActivityHandler.java关闭，并将结果返回。

提高识别

Zxing默认的是横屏扫码，多数情况下需要改为竖屏扫描。

1. CaptureActivity的配置，将Activity竖屏显示：

android:screenOrientation="portrait"

2. CameraManager类中的getFramingRectInPreview()方法，将left， right， top， bottom改变，供第4步的buildLuminanceSource内部计算使用。

//竖屏
rect.left = rect.left * cameraResolution.y / screenResolution.x;
rect.right = rect.right * cameraResolution.y / screenResolution.x;
rect.top = rect.top * cameraResolution.x / screenResolution.y;
rect.bottom = rect.bottom * cameraResolution.x / screenResolution.y;

3. CameraConfigurationManager类中的setDesiredCameraParameters(OpenCamera camera, boolean safeMode)方法，在setParameters之前添加，设置PreviewDisplay的方向，使SurfaceView画面方向为竖直方向。

theCamera.setDisplayOrientation(90);

4. DecodeHandler类中的decode(byte[] data, int width, int height)方法，在PlanarYUVLuminanceSource source = activity.getCameraManager().buildLuminanceSource(data, width, height)之前添加，将相机数据矩阵旋转90度。

byte[] rotatedData = new byte[data.length];
for (int y = 0; y < height; y++) {
for (int x = 0; x < width; x++)
   rotatedData[x * height + height - y - 1] = data[x + y * width];
}
PlanarYUVLuminanceSource source = activity.getCameraManager().buildLuminanceSource(rotatedData, height, width);
//PlanarYUVLuminanceSource source = activity.getCameraManager().buildLuminanceSource(data, width, height);

此时，竖屏扫描已经可以实现了，但是扫描复杂的图码时，分辨率低的已经分不清纹理了，很难识别出来，所以需要优化识别率。

识别率优化

CameraConfigurationUtils类中的findBestPreviewSizeValue(Camera.Parameters parameters, Point screenResolution)方法，将double screenAspectRatio = screenResolution.x / (double) screenResolution.y改为：

double screenAspectRatio;
if (screenResolution.x > screenResolution.y) {
   screenAspectRatio = (double) screenResolution.x / (double) screenResolution.y;
} else {
   screenAspectRatio = (double) screenResolution.y / (double) screenResolution.x;
}

至于相机的参数设置、扫码的音效及震动提示、用户偏好等，读者可自己分析，本文就不再进行详细分析了。
另外，需要注意的是相机有相机的自己的分辨率，通常指的是它的「像素规模」，即它能拍出含有多少个像素的照片，屏幕也有屏幕本身的分辨率。

参考

Android zxing
zxing/zxing
zxing私人定制之一
Android Zxing 转换竖屏扫描且提高识别率
Android相机开发系列