最近做IoT项目，在智能设备配网过程中有一个扫描设备或说明书上的二维码/条形码来读取设备信息的需求，要达到的效果大体如下：
想到几年前在帐号卫士中开发过扫码功能，就扒出来封装了一下
https://github.com/QiShare/QiQRCode
以方便在项目中复用。
封装共包括 QiCodeManager 和 QiCodePreviewView 两个类。QiCodeManager 负责扫描功能（二维码/条形码的识别和读取等），QiCodePreviewView 负责扫描界面（扫码框、扫描线、提示语等）。可按照如下方式在项目中使用两个类。
// 初始化扫码界面
_previewView = [[QiCodePreviewView alloc] initWithFrame:self.view.bounds];
_previewView.autoresizingMask =UIViewAutoresizingFlexibleHeight;
[self.view addSubview:_previewView];
// 初始化扫码管理类
__weaktypeof(self) weakSelf =self;
_codeManager = [[QiCodeManager alloc] initWithPreviewView:_previewView completion:^{
// 开始扫描
[weakSelf.codeManager startScanningWithCallback:^(NSString* _Nonnull code) {} autoStop:YES];
}];
QiCodePreviewView 内部使用 CAShapeLayer 绘制了遮罩 maskLayer、扫描框 rectLayer、框角标 cornerLayer 和扫描线 lineLayer。因为此部分涉及代码较多，本文不做详解，可从QiQRCode中查看源码。
接下来重点介绍一下 QiCodeManager 中扫码功能的实现过程。
一、识别（捕捉）二维码/条形码
QiCodeManager是基于iOS 7+，对 AVFoundation框架中的 AVCaptureSession及相关类进行的封装。
AVCaptureSession是 AVFoundation框架中捕捉音视频等数据的核心类。要实现扫码功能，除了用到 AVCaptureSession之外，还要用到 AVCaptureDevice、 AVCaptureDeviceInput、 AVCaptureMetadataOutput和 AVCaptureVideoPreviewLayer。
核心代码如下：
// input
AVCaptureDevice*device = [AVCaptureDevicedefaultDeviceWithMediaType:AVMediaTypeVideo];
AVCaptureDeviceInput*input = [AVCaptureDeviceInputdeviceInputWithDevice:device error:nil];
// output
AVCaptureMetadataOutput*output = [[AVCaptureMetadataOutputalloc] init];
[output setMetadataObjectsDelegate:selfqueue:dispatch_get_main_queue()];
// session
_session = [[AVCaptureSessionalloc] init];
_session.sessionPreset =AVCaptureSessionPresetHigh;
if([_session canAddInput:input]) {
[_session addInput:input];
}
if([_session canAddOutput:output]) {
[_session addOutput:output];
// output在被add到session后才可设置metadataObjectTypes属性
output.metadataObjectTypes = @[AVMetadataObjectTypeQRCode,AVMetadataObjectTypeCode128Code,AVMetadataObjectTypeEAN13Code]；
}
// previewLayer
AVCaptureVideoPreviewLayer*previewLayer = [AVCaptureVideoPreviewLayerlayerWithSession:_session];
previewLayer.frame = previewView.layer.bounds;
previewLayer.videoGravity =AVLayerVideoGravityResizeAspectFill;
[previewView.layer insertSublayer:previewLayer atIndex:0];
// AVCaptureMetadataOutputObjectsDelegate
- (void)captureOutput:(AVCaptureOutput*)output didOutputMetadataObjects:(NSArray<__kindofAVMetadataObject*> *)metadataObjects fromConnection:(AVCaptureConnection*)connection {
AVMetadataMachineReadableCodeObject*code = metadataObjects.firstObject;
if(code.stringValue) { }
}
以“面向人脑”的编程思想对上述代码进行解释：
1、我们需要使用AVCaptureVideoPreviewLayer的实例 previewLayer显示扫描二维码/条形码时看到的影像；
2、但是 previewLayer 的初始化需要 AVCaptureSession 的实例 session 对数据的输入输出进行控制；
3、那我们就初始化一个 session ，并将输出流的质量设置为高质量 AVCaptureSessionPresetHigh；
4、因为 session 是依
靠 AVCaptureDeviceInput 和 AVCaptureMetadataOutput 来控制数据输入输出的；
5、那就用AVCaptureDevice的实例 device 初始化一个 input，指明 device为AVMediaTypeVideo类型；
6、再初始化一个 output，设置好 delegate 和 queue 以及所支持的元数据类型（二维码和不同格式的条形码）；
7、然后将 input 和 output 添加到 session 中就OK了，调用[session startRunning]; 就可以扫描二维码了；
8、最终从-captureOutput:didOutputMetadataObjects:fromConnection:方法中得到捕捉到的二维码/条形码数据。
至此，在previewLayer范围内就可以识别二维码/条形码了。
二、指定识别二维码/条形码的区域
如果要控制在 previewLayer 的指定区域内识别二维码/条形码，可以通过修改 output 的rectOfInterest 属性来达到目的。代码如下：
// 计算rect坐标
CGFloaty = rectFrame.origin.y;
CGFloatx = previewView.bounds.size.width - rectFrame.origin.x - rectFrame.size.width;
CGFloath = rectFrame.size.height;
CGFloatw = rectFrame.size.width;
CGFloatrectY = y / previewView.bounds.size.height;
CGFloatrectX = x / previewView.bounds.size.width;
CGFloatrectH = h / previewView.bounds.size.height;
CGFloatrectW = w / previewView.bounds.size.width;
// 坐标赋值
output.rectOfInterest =CGRectMake(rectY, rectX, rectH, rectW);
1、上述的 CGRectMake(rectY, rectX, rectH, rectW) 与 CGRectMake(x, y, w, h) 的传统定义不同，可以将 rectOfInterest 理解成被翻转过的 CGRect;
2、而 rectY, rectX, rectH, rectW 也不是控件或区域的值，而是所对应的比例，如上述代码中的计算公式，y, x, h, w 的值可参考下图；
3、rectOfInterest 的默认值为CGRectMake(.0, .0, 1.0, 1.0)，表示识别二维码/条形码的区域为全屏（previewLayer区域）。
三、拉近二维码/条形码（放大视频内容）
当二维码/条形码离我们较远时，拉近二维码/条形码会是一个不错的功能，效果如下：
上述效果是使用双指缩放的方式来实现的，具体代码如下：
// 添加缩放手势
UIPinchGestureRecognizer*pinchGesture = [[UIPinchGestureRecognizeralloc] initWithTarget:selfaction:@selector(pinch:)];
[previewView addGestureRecognizer:pinchGesture];
- (void)pinch:(UIPinchGestureRecognizer*)gesture {
AVCaptureDevice*device = [AVCaptureDevicedefaultDeviceWithMediaType:AVMediaTypeVideo];
// 设定有效缩放范围，防止超出范围而崩溃
CGFloatminZoomFactor =1.0;
CGFloatmaxZoomFactor = device.activeFormat.videoMaxZoomFactor;
if(@available(iOS11.0, *)) {
minZoomFactor = device.minAvailableVideoZoomFactor;
maxZoomFactor = device.maxAvailableVideoZoomFactor;
}
staticCGFloatlastZoomFactor =1.0;
if(gesture.state ==UIGestureRecognizerStateBegan) {
// 记录上次缩放的比例，本次缩放在上次的基础上叠加
lastZoomFactor = device.videoZoomFactor;// lastZoomFactor为外部变量
}
elseif(gesture.state ==UIGestureRecognizerStateChanged) {
CGFloatzoomFactor = lastZoomFactor * gesture.scale;
zoomFactor = fmaxf(fminf(zoomFactor, maxZoomFactor), minZoomFactor);
[device lockForConfiguration:nil];// 修改device属性之前须lock
device.videoZoomFactor = zoomFactor;// 修改device的视频缩放比例
[device unlockForConfiguration];// 修改device属性之后unlock
}
}
上述代码的核心逻辑比较简单：
1、在 previewView 上添加一个双指捏合的手势 pinchGesture，并设定 target 和 selector；
2、在 selector方法中根据 gesture.scale 调整 device.videoZoomFactor;
3、注意在修改 device 属性之前要 lock 一下，修改完后 unlock 一下。
四、弱光环境下开启手电筒
弱光环境对扫码功能有较大的影响，通过监测光线亮度给用户提供打开手电筒的选择会提升不少的体验，如下图：弱光监测的代码如下：
- (void)observeLightStatus:(void(^)(BOOL,BOOL))lightObserver {
_lightObserver = lightObserver;
AVCaptureVideoDataOutput*lightOutput = [[AVCaptureVideoDataOutputalloc] init];
[lightOutput setSampleBufferDelegate:selfqueue:dispatch_get_main_queue()];
if([_session canAddOutput:lightOutput]) {
[_session addOutput:lightOutput];
}
}
// AVCaptureVideoDataOutputSampleBufferDelegate
- (void)captureOutput:(AVCaptureOutput*)output didOutputSampleBuffer:(CMSampleBufferRef)sampleBuffer fromConnection:(AVCaptureConnection*)connection {
// 通过sampleBuffer获取到光线亮度值brightness
CFDictionaryRefmetadataDicRef =CMCopyDictionaryOfAttachments(NULL, sampleBuffer, kCMAttachmentMode_ShouldPropagate);
NSDictionary*metadataDic = (__bridgeNSDictionary*)metadataDicRef;
CFRelease(metadataDicRef);
NSDictionary*exifDic = metadataDic[(__bridgeNSString*)kCGImagePropertyExifDictionary];
CGFloatbrightness = [exifDic[(__bridgeNSString*)kCGImagePropertyExifBrightnessValue] floatValue];
// 初始化一些变量，作为是否透传brightness的因数
AVCaptureDevice*device = [AVCaptureDevicedefaultDeviceWithMediaType:AVMediaTypeVideo];
BOOLtorchOn = device.torchMode ==AVCaptureTorchModeOn;
BOOLdimmed = brightness <1.0;
staticBOOLlastDimmed =NO;
// 控制透传逻辑：第一次监测到光线或者光线明暗变化（dimmed变化）时透传
if(_lightObserver) {
if(!_lightObserverHasCalled) {
_lightObserver(dimmed, torchOn);
_lightObserverHasCalled =YES;
lastDimmed = dimmed;
}
elseif(dimmed != lastDimmed) {
_lightObserver(dimmed, torchOn);
lastDimmed = dimmed;
}
}
}
1、
初始化 AVCaptureVideoDataOutput 的实例 lightOutput 后，设定 delegate 并将 lightOutput添加到 session 中；
2、
实现
AVCaptureVideoDataOutputSampleBufferDelegate 的回调方法 -captureOutput:didOutputSampleBuffer:fromConnection:；
3、
对回调方法中的 sampleBuffer 进行各种操作（具体参考上述代码细节），并最终获取到光线亮度 brightness；
4、
根据 brightness 的值设定弱光的标准以及是否透传给业务逻辑（这里认为 brightness < 1.0 为弱光）。
调用 -observeLightStatus:方法并实现 blck 即可接收透传过来的光线状态和手电筒状态，并根据状态对 UI 做相应的调整，代码如下：
__weaktypeof(self) weakSelf =self;
[selfobserveLightStatus:^(BOOLdimmed,BOOLtorchOn) {
if(dimmed || torchOn) {// 变为弱光或者手电筒处于开启状态
[weakSelf.previewView stopScanning];// 停止扫描动画
[weakSelf.previewView showTorchSwitch];// 显示手电筒开关
}else{// 变为亮光并且手电筒处于关闭状态
[weakSelf.previewView startScanning];// 开始扫描动画
[weakSelf.previewView hideTorchSwitch];// 隐藏手电筒开关
}
}];
当出现手电筒开关时，我们可以通过点击开关改变手电筒的状态。开关手电筒的代码如下：
+ (void)switchTorch:(BOOL)on {
AVCaptureDevice*device = [AVCaptureDevicedefaultDeviceWithMediaType:AVMediaTypeVideo];
AVCaptureTorchModetorchMode = on?AVCaptureTorchModeOn:AVCaptureTorchModeOff;
if(device.hasFlash && device.hasTorch && torchMode != device.torchMode) {
[device lockForConfiguration:nil];// 修改device属性之前须lock
[device setTorchMode:torchMode];// 修改device的手电筒状态
[device unlockForConfiguration];// 修改device属性之后unlock
}
}
手电筒开关（按钮）封装在 QiCodePreviewView 中，QiCodeManager 中通过QiCodePreviewViewDelegate 的 -codeScanningView:didClickedTorchSwitch:方法获取手电筒开关的点击事件，并做相应的逻辑处理。代码如下：
// QiCodePreviewViewDelegate
- (void)codeScanningView:(QiCodePreviewView *)scanningView didClickedTorchSwitch:(UIButton *)switchButton {
switchButton.selected = !switchButton.selected;
[QiCodeManager switchTorch:switchButton.selected];
_lightObserverHasCalled = switchButton.selected;
}
综上，扫描二维码/条形码的功能就实现完了。
源码：
https://github.com/QiShare/QiQRCode.git
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