Android扫码优化(二)-openCV+ZXing+Zbar

接上篇文章Android扫码优化(一)-openCV 官方Demo配置,只是简单讲解了在Android Studio怎么配置openCV sdk Demo。对于上文提到的扫码不好扫的特殊场景,该怎么优化呢?

相机优化

二维码解码的数据是通过硬件Camera获取到的,相机的优化策略非常重要。

相机一般优化设置:

  • 选择最佳预览尺寸/图片尺寸
  • 设置适合的相机放大倍数
  • 调整聚焦时间
  • 设置自动对焦区域
  • 调整合理扫描区域

但相机的硬件属性咱们改变不了,比如低端机器的Camera性能不行,按照以上策略再怎么优化也不行。设备性能好,聚焦快,扫码速度就快。相机做了一般处理,解码优化就很关键了。

解码优化

ZXing解码
  • 将Camera预览的byte数据转换成YUV数据
  • 将转换后的YUV数据转成BinaryBitmap
  • 通过预先设置好的解码器对BinaryBitmap进行解码
        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];
        }
        int tmp = width; // Here we are swapping, that's the difference to #11
        width = height;
        height = tmp;

        PlanarYUVLuminanceSource source = CameraManager.get().buildLuminanceSource(rotatedData, width, height);
        BinaryBitmap bitmap = new BinaryBitmap(new HybridBinarizer(source));
        try {
            rawResult = multiFormatReader.decodeWithState(bitmap);
        } catch (ReaderException re) {
        } finally {
            multiFormatReader.reset();
        }
ZBar解码

相对来说简单,直接将Camera预览数据转换成定义好的Image对象,通过预先设置的ImageScanner对Image进行解码。

        Image image = new Image(width, height, "Y800");
        image.setData(data);

        int result = scanner.scanImage(image);

        if (result != 0) {
            SymbolSet syms = scanner.getResults();
            for (Symbol sym : syms) {
                return sym.getData();
            }
        }

针对以上的ZXing和ZBar解码常见的优化如下:

  • 减少解码方式

    将multiFormatReader中不需要的解码器直接剔除

  • 解码算法优化

    ZBar比ZXing快,Zbar直接通过JNI调取C代码解码

  • 减少解码数据

    解码预览数据 不选择整个屏幕而是取扫码框区域

  • 解码库Zxing和Zbar结合

OpenCV
  • 通过openCV将预览框的PlanarYUVLuminanceSource转换成RGB截取

    void getCropRect(unsigned char *nv21, int width, int height,
                     unsigned char *dest, int rectLeft, int rectTop, int rectWidth, int rectHeight) {
        Mat imgMat(height * 3 / 2, width, CV_8UC1, nv21);
        Mat rgbMat(height, width, CV_8UC3);
        Mat resultMat(rectHeight * 3 / 2, rectWidth, CV_8UC1, dest);
    
        cvtColor(imgMat, rgbMat, CV_YUV2RGB_NV21);
        Rect cropRect(rectLeft, rectTop, rectWidth, rectHeight);
        cvtColor(rgbMat(cropRect), resultMat, CV_RGB2YUV_I420);
    }
    
  • 通过openCV对预览数据进行降噪

        cvtColor(imgMat, innerMat, CV_YUV2GRAY_NV21);
        medianBlur(innerMat, innerMat, 7);
    
  • 缩小二值化阀值计算范围

    灰色二维码之所以难以识别是因为背景的色调过暗,拉低了二值化阈值的计算,导致整个二维码的难以识别。通过将二值化阈值的计算区域缩小到预览框的2/5,然后再通过计算的阈值对整个预览区域的数据进行二值化。

      int rectWidth = width / 5;
        int rectHeight = height / 5;
        int centerX = width / 2, centerY = height / 2;
    
        Rect cropLTRect(centerX - rectWidth, centerY - rectHeight, rectWidth, rectHeight);
        Rect cropRTRect(centerX, centerY - rectHeight, rectWidth, rectHeight);
        Rect cropLBRect(centerX - rectWidth, centerY, rectWidth, rectHeight);
        Rect cropRBRect(centerX, centerY, rectWidth, rectHeight);
    
        double threshLT = threshold(innerMat(cropLTRect), binMat(cropLTRect), 0, 255, CV_THRESH_OTSU);
        double threshRT = threshold(innerMat(cropRTRect), binMat(cropRTRect), 0, 255, CV_THRESH_OTSU);
        double threshLB = threshold(innerMat(cropLBRect), binMat(cropLBRect), 0, 255, CV_THRESH_OTSU);
        double threshRB = threshold(innerMat(cropRBRect), binMat(cropRBRect), 0, 255, CV_THRESH_OTSU);
    
  • 分块对预览区进行二值化

    分块进行计算阈值,是考虑到不同区域的亮度是不同的,如果整体进行计算的话,会丢失部分有效信息。而之所以选取靠近中心的小部分进行阈值化计算,是因为用户行为通常会将二维码对准预览框的中心,因此中心部分,包含有效亮度信息更为精确,减少背景亮度对整体二值化的影响。

        Rect LTRect(0, 0, centerX, centerY);
        Rect RTRect(centerX - 1, 0, centerX, centerY);
        Rect LBRect(0, centerY - 1, centerX, centerY);
        Rect RBRect(centerX - 1, centerY - 1, centerX, centerY);
    
        threshold(innerMat(LTRect), innerMat(LTRect), threshLT, 255, CV_THRESH_BINARY);
        threshold(innerMat(RTRect), innerMat(RTRect), threshRT, 255, CV_THRESH_BINARY);
        threshold(innerMat(LBRect), innerMat(LBRect), threshLB, 255, CV_THRESH_BINARY);
        threshold(innerMat(RBRect), innerMat(RBRect), threshRB, 255, CV_THRESH_BINARY);
    

最终就形成了openCV+Zxing+ZBar的解码策略:

     // 1.使用Zbar
        Result rawResult = zbarDecode(processSrc,processWidth,processWidth);

        //2.使用ZXing
        if (rawResult == null) {
            rawResult = zxingDecode(processSrc,processWidth,processHeight);
        }

        if (rawResult == null) {
            // OpenCV预处理
            byte[] processData = new byte[processWidth * processHeight * 3 / 2];
            ImagePreProcess.preProcess(processSrc, processWidth, processHeight, processData);

            //3. opencv+Zbar
            rawResult = zbarDecode(processSrc,processWidth,processHeight);

            //4. opencv+Zxing
            if (rawResult == null) {
                rawResult = zxingDecode(processSrc,processWidth,processHeight);
            }
        }

总结

经过上述opencv预处理尝试之后,大大提升了特殊情景的二维码识别。

GitHub地址:https://github.com/gongchaobin/ScanMaster

参考文章

Android二维码扫描优化:http://blog.jostey.com/2018/04/27/Android二维码扫描优化/

二维码扫码优化-字节跳动: https://zhuanlan.zhihu.com/p/44845942

知乎扫码优化专栏:https://www.zhihu.com/question/53129607

最后编辑于
©著作权归作者所有,转载或内容合作请联系作者
  • 序言:七十年代末,一起剥皮案震惊了整个滨河市,随后出现的几起案子,更是在滨河造成了极大的恐慌,老刑警刘岩,带你破解...
    沈念sama阅读 206,126评论 6 481
  • 序言:滨河连续发生了三起死亡事件,死亡现场离奇诡异,居然都是意外死亡,警方通过查阅死者的电脑和手机,发现死者居然都...
    沈念sama阅读 88,254评论 2 382
  • 文/潘晓璐 我一进店门,熙熙楼的掌柜王于贵愁眉苦脸地迎上来,“玉大人,你说我怎么就摊上这事。” “怎么了?”我有些...
    开封第一讲书人阅读 152,445评论 0 341
  • 文/不坏的土叔 我叫张陵,是天一观的道长。 经常有香客问我,道长,这世上最难降的妖魔是什么? 我笑而不...
    开封第一讲书人阅读 55,185评论 1 278
  • 正文 为了忘掉前任,我火速办了婚礼,结果婚礼上,老公的妹妹穿的比我还像新娘。我一直安慰自己,他们只是感情好,可当我...
    茶点故事阅读 64,178评论 5 371
  • 文/花漫 我一把揭开白布。 她就那样静静地躺着,像睡着了一般。 火红的嫁衣衬着肌肤如雪。 梳的纹丝不乱的头发上,一...
    开封第一讲书人阅读 48,970评论 1 284
  • 那天,我揣着相机与录音,去河边找鬼。 笑死,一个胖子当着我的面吹牛,可吹牛的内容都是我干的。 我是一名探鬼主播,决...
    沈念sama阅读 38,276评论 3 399
  • 文/苍兰香墨 我猛地睁开眼,长吁一口气:“原来是场噩梦啊……” “哼!你这毒妇竟也来了?” 一声冷哼从身侧响起,我...
    开封第一讲书人阅读 36,927评论 0 259
  • 序言:老挝万荣一对情侣失踪,失踪者是张志新(化名)和其女友刘颖,没想到半个月后,有当地人在树林里发现了一具尸体,经...
    沈念sama阅读 43,400评论 1 300
  • 正文 独居荒郊野岭守林人离奇死亡,尸身上长有42处带血的脓包…… 初始之章·张勋 以下内容为张勋视角 年9月15日...
    茶点故事阅读 35,883评论 2 323
  • 正文 我和宋清朗相恋三年,在试婚纱的时候发现自己被绿了。 大学时的朋友给我发了我未婚夫和他白月光在一起吃饭的照片。...
    茶点故事阅读 37,997评论 1 333
  • 序言:一个原本活蹦乱跳的男人离奇死亡,死状恐怖,灵堂内的尸体忽然破棺而出,到底是诈尸还是另有隐情,我是刑警宁泽,带...
    沈念sama阅读 33,646评论 4 322
  • 正文 年R本政府宣布,位于F岛的核电站,受9级特大地震影响,放射性物质发生泄漏。R本人自食恶果不足惜,却给世界环境...
    茶点故事阅读 39,213评论 3 307
  • 文/蒙蒙 一、第九天 我趴在偏房一处隐蔽的房顶上张望。 院中可真热闹,春花似锦、人声如沸。这庄子的主人今日做“春日...
    开封第一讲书人阅读 30,204评论 0 19
  • 文/苍兰香墨 我抬头看了看天上的太阳。三九已至,却和暖如春,着一层夹袄步出监牢的瞬间,已是汗流浃背。 一阵脚步声响...
    开封第一讲书人阅读 31,423评论 1 260
  • 我被黑心中介骗来泰国打工, 没想到刚下飞机就差点儿被人妖公主榨干…… 1. 我叫王不留,地道东北人。 一个月前我还...
    沈念sama阅读 45,423评论 2 352
  • 正文 我出身青楼,却偏偏与公主长得像,于是被迫代替她去往敌国和亲。 传闻我的和亲对象是个残疾皇子,可洞房花烛夜当晚...
    茶点故事阅读 42,722评论 2 345

推荐阅读更多精彩内容