C/C++使用Quirc库解析二维码（QRcode）

Quirc介绍

Quirc是一个基于C/C++的一个二维码库，其在码云上的官网 https://gitee.com/mirrors/quirc?_from=gitee_search对于Quirc库是这样介绍的，简单的来概括Quirc的特点就是：简单，方便移植，识别准确率高

QR codes are a type of high-density matrix barcodes, and quirc is a library for extracting and decoding them from images. It has several features which make it a good choice for this purpose:
It is fast enough to be used with realtime video: extracting and decoding from VGA frame takes about 50 ms on a modern x86 core.
It has a robust and tolerant recognition algorithm. It can correctly recognise and decode QR codes which are rotated and/or oblique to the camera. It can also distinguish and decode multiple codes within the same image.
It is easy to use, with a simple API described in a single commented header file (see below for an overview).
It is small and easily embeddable, with no dependencies other than standard C functions.
It has a very small memory footprint: one byte per image pixel, plus a few kB per decoder object.
It uses no global mutable state, and is safe to use in a multithreaded application.
BSD-licensed, with almost no restrictions regarding use and/or modification.
The distribution comes with, in addition to the library, several test programs. While the core library is very portable, these programs have some additional dependencies as documented below.

下载好的Quirc库如图所示：lib文件加里的应用Quirc库必须的文件，demo和test文件夹里是一些例子方便用户使用。

Quirc库使用

本人主要做Alios系统下的开发，但是前辈告诉我在window下调试比较方便，且比较直观，在Alios下使用GDB调试有点不方便。因此本文使用VS2019创建项目进行开发。需要导入的文件如下图所示：

下载的Quirc源码库中，tests文件夹中有一个qrtest.c文件，这是官方给出的例子，按照这个例子进行代码编写即可。以下是自己做实验的代码

#include 
#include 
#include "quirc.h"

#include 
#include 
#include 
#include 
#include 
#include 
#include 

#define width 720
#define height 1280
#define crop_image_size 720*720*4
#define image_size width*height*4
//#define GR_size width*height
#define crop_gray_size 720*720
//#define GRAY

void rgb32_to_luma(const uint8_t* src, int src_pitch,
	int w, int h,
	uint8_t* dst, int dst_pitch)
{
	int y;
	uint8_t* gray_buf = malloc(crop_gray_size);

	for (y = 0; y < h; y++) {
		const uint8_t* rgb32 = src + src_pitch * y;
		uint8_t* gray_index = gray_buf + y * dst_pitch;
		uint8_t* mirror = dst + dst_pitch * y;

		int i;

		for (i = 0; i < w; i++) {
			/* ITU-R colorspace assumed */
			int r = (int)rgb32[2];
			int g = (int)rgb32[1];
			int b = (int)rgb32[0];
			int sum = r * 59 + g * 150 + b * 29;

			*(gray_index++) = sum >> 8;//右移8位相当于除以256，计算sum这一步是整数运算
			rgb32 += 4;
			mirror[w-i-1] = *(gray_index-1);
		}
	}
}


int main(int argc, char *argv[]) {

	const char *vesion;	 
	int ret;
    struct quirc *qr;
    FILE* in_file = NULL;
	FILE* out_file = NULL;
	FILE* out_mirror_file = NULL;
	uint8_t* in_buf;
	uint8_t* rgb_buf;


    int num_codes;
	int i;

	qr = quirc_new();//创建一个句柄
	if (!qr) {
		printf("Failed to allocate memory");
        return -1;
	}

	if (quirc_resize(qr, width, 720) < 0) {
		perror("Failed to allocate video memory");
		return -2;
	}	//根据图片的大小设置分配内存的参数

	uint8_t* image = quirc_begin(qr, NULL, NULL);  //使用这个函数创建一个图片buf，处理好的图片就送入这个buf中
	in_file = fopen("E:\\QRcode\\qr_RGB32.raw","rb");

	if(in_file==NULL) {
    printf("cannot open!!!!! \n");
	}else{
     printf("success open !!!!\r\n");
	}

	in_buf = (uint8_t*)malloc(image_size);
	fread(in_buf, image_size, 1, in_file);
	uint8_t* image_index = in_buf + 280 * 720 * 4;  //这一句是对图片进行了切割，可以省略
	rgb_buf= (uint8_t*)malloc(crop_image_size);
	memcpy(rgb_buf, image_index, crop_image_size);
	rgb32_to_luma(rgb_buf, width * 4, width, 720, image, width);//将rgb32的图像转变为灰度图像，并进行镜像，放入image的buf中
	fclose(in_file);

	out_file = fopen("E:\\QRcode\\qr_out1.raw", "wb");
	fwrite(rgb_buf, crop_image_size, 1, out_file);
	fclose(out_file);

	out_mirror_file = fopen("E:\\QRcode\\qr_out_mirror.raw", "wb");
	fwrite(image, crop_gray_size, 1, out_mirror_file);
	fclose(out_mirror_file);

	quirc_end(qr);//这个函数会对图像进行处理

	num_codes = quirc_count(qr);//读取图片中有几个二维码
	printf("code is %d\r\n",num_codes);
	
	for (i = 0; i < num_codes; i++) {
    struct quirc_code code;
	struct quirc_data data;
	quirc_decode_error_t err;
	quirc_extract(qr, i, &code);


	err = quirc_decode(&code, &data);
	if (err)	
		printf("DECODE FAILED: %s\n", quirc_strerror(err));
	else
	    printf("Data: %s\n", data.payload);//输出读取二维码的结果

}	//根据二维码的个数，进行循环处理并输出
	free(in_buf);
	free(rgb_buf);
    quirc_destroy(qr);
	return 0;
}

到此已经可以读取二维码的内容。

遇到的坑

• VS2012环境下编译不过去
  开始自己是在VS2012上做C语言开发，但是将Quirc的代码移植到VS2012上却编译不过，报语法的错误，经查证VS2012不支持C99，有一些语法不支持，自己重新装了VS2019后，这个问题得到解决。
• 文件IO遇到的一些问题
  自己还在慢慢学习，之前一直在做网络部分，文件IO的处理有点生疏，犯得最离谱的错就是在处理文件的时候只用了fopen()打开文件，忘记使用fread把文件读取到缓存中，贻笑大方。
  第二个是使用了feek，导致文件乱码，自己想用feek获得图片的大小，但是由于用的不熟悉导致忘记把光标复原，导致保存图片的时候，保存的不对。
• Quirc不能处理镜像
  自己在window下可以读出网上下载下来的二维码，但是使用从嵌入式设备的摄像头中截取的图像却不能识别，自己做了一些实验，终于发现了问题，原来Quirc库不能识别镜像的二维码。

void rgb32_to_luma(const uint8_t* src, int src_pitch,
	int w, int h,
	uint8_t* dst, int dst_pitch)
{
	int y;
	uint8_t* gray_buf = malloc(crop_gray_size);

	for (y = 0; y < h; y++) {
		const uint8_t* rgb32 = src + src_pitch * y;
		uint8_t* gray_index = gray_buf + y * dst_pitch;
		uint8_t* mirror = dst + dst_pitch * y;

		int i;

		for (i = 0; i < w; i++) {
			/* ITU-R colorspace assumed */
			int r = (int)rgb32[2];
			int g = (int)rgb32[1];
			int b = (int)rgb32[0];
			int sum = r * 59 + g * 150 + b * 29;

			*(gray_index++) = sum >> 8;//右移8位相当于除以256，计算sum这一步是整数运算
			rgb32 += 4;
			mirror[w-i-1] = *(gray_index-1);//对图片进行镜像
		}
	}
}

自己在这个函数中首先对rgb32图像进行灰度化，然后使用指针对其图像进行了镜像，原理就是在一行中对图像的像素进行翻转。

• 在Alios下开线程的时候，程序崩溃

int QRcode_thread()
{
    int ret;
    aos_task_t QRcode_task_thread;
	ret = aos_task_new_ext(&QRcode_task_thread, "QRcode_task", userCmdGetRGBSnapShot, NULL, 100*1024, QRcode_TASK_PRI);
    if (ret != 0) {
        printf("QRcode userCmdGetRGBSnapShot creation failed\n");
        return -1;
    }

    return 0;
}

原因是开线程分配的栈大小太小，导致程序崩溃，扩大线程栈的大小就可以了

整理的知识点

• VS2019添加lib库文件

lib和普通的源码一样，只是不能看到源码，但是库里的函数是可以直接用的，就像添加.h和.cpp文件一样,把lib文件添加到工程文件列表中去.

VS中,切换到"解决方案视图",—>选中要添加lib的工程–>点击右键–>“添加”–>“现有项”–>选择lib文件–>确定.

• VS2019添加带文件夹的项目
  
• Alios中开命令行

struct cli_command_st QRcode_cli_cmd[] = {
    { "QRcode", "QRcode test", QRcode_thread},
    { "QRstop", "QRcode test", QRcode_stop},
};

void QRcode_cli_init(void)
{
    cli_register_commands(QRcode_cli_cmd,2);
}

这样就可以了，然后在主线程中调用初始化，命令行就可以使用了

• 使用git上传代码到Gitee中
  写代码的时候版本控制是很重要的，下载git软件和tortoisegit软件就可以上传了，具体过程网上很多就不再说了，但是第一次上传的时候一定要用add命令，不要用commit命令，不然会少东西，有些格式的文件用commit不会自动上传。

• 图片格式的问题
  图片其实就是矩阵，32rgb就是有4个通道，rgba，每个8位，一共32位。24位的就是rgb，r，g，b3个通道，每个8位，共24位。灰度图就是8位，一个字节来表示，这些知识在对图片进行处理时，如本文中的对灰度图进行镜像，是有用的。

• 代码风格的问题
  网上的代码风格很多，在这里我还是准备使用在嵌入式中常用的，下划线命名法。

• 调试思路的问题
  在查因为堆栈问题的时候，我调试没经验，用GDB一句句走的，但是前辈教我直接在开头添加打印，发现开头的打印就没出来，肯定是开线程的时候就出问题了，才发现是堆栈的问题，这里要好好吸收一下，调试的思想。

总结

本文介绍了Quirc库的使用方法以及自己这个月来学到的知识，这个月对指针有更加深刻的认识了，也更加熟悉文件IO，以及多线程操作，移植的Alios的机器上后Quirc正确率不错，但是太慢了要4秒一次，效率太低，通过查阅资料，Zbar的效率高，下一篇文章会介绍另一个条形码识别库Zbar的使用方法。