实现二维码扫描和识别的方法及项目结构分析

二维码（Two-dimentional code）是用某种特定的几何图形按一定规律在平面（二维方向）分布的黑白相间的图形，是记录数据符号信息的方式。现实生活中，二维码的应用已经非常普遍，例如产品防伪/溯源、广告推送、网站链接、数据下载、商品交易、定位/导航、电子凭证、车辆管理、信息传递、名片交流、WiFi共享等。

二维码在代码编制上巧妙地利用构成计算机内部逻辑基础的0、1比特流的概念，使用若干个与二进制相对应的几何形体来表示文字数值信息，通过图像输入设备或光电扫描设备自动识读，以实现信息自动处理。二维条码有许多种类，常用的码制有Data Matrix、Maxi-Code、Aztec、QR Code、Vericode、PDF417、Ultracode、Code 49、Code 16K等。每种码制有其特定的字符集，每个字符占有一定的宽度，具有一定的校验功能等，还具有对不同行的信息自动识别功能及处理图形旋转变化等特点。二维码是一种比一维码更高级的条码格式。一维码只能在一个方向（一般是水平方向）上表达信息，而二维码在水平和垂直方向都可以存储信息。一维码只能由数字和字母组成，而二维码能存储汉字、数字和图片等信息，因此，二维码的应用领域要广得多。常见的二维码如图8-8所示。

图8-8 常见的二维码

二维码可以大致分为矩阵式和行排式两种。

（1）矩阵式

矩形式二维码在一个矩形空间通过黑、白像素在矩阵中的不同分布进行编码。

在矩阵元素位置上，出现方点、圆点或其他形状点表示二进制1，不出现点表示二进制的0，点的排列组合确定了矩阵式二维码所代表的意义。矩阵式二维码是建立在计算机图像处理技术、组合编码原理等基础上的一种新型图形符号自动识读处理码制。具有代表性的矩阵式二维码有Code One、MaxiCode、QR Code、Data Matrix等。

在21*21的矩阵中，黑白的区域在QR码规范中被指定为固定的位置，称为寻像图形（finder pattern）和定位图形（timingpattern）。寻像图形和定位图形用来帮助解码程序确定图形中具体符号的坐标。黄色的区域用来保存被编码的数据内容以及纠错信息码。蓝色的区域，用来标识纠错的级别（也就是Level L到LevelH）和所谓的Mask pattern，这个区域被称为“格式化信息”（format information）。

（2）行排式

行排式二维码（又称堆积式二维码或层排式二维码）的编码原理是：在一维码基础之上，按需要堆积成二行或多行。它在编码设计、校验原理、识读方式等方面继承了一维码的一些特点，识读设备与条码印刷与一维码技术兼容。但由于行数的增加，需要对行进行判定、其译码算法与软件也不完全与一维码相同。有代表性的行排式二维码有CODE49、CODE 16K、PDF417等。

通过图像的采集设备，得到含有条码的图像，此后经过条码定位、分割和解码三个步骤实现条码的识别。

条码的定位采用以下步骤。

（1）利用点运算的阈值理论将采集到的图像变为二值图像，即对图像进行二值化处理。

（2）得到二值化图像后，对其进行膨胀运算。

（3）对膨胀后的图像进行边缘检测得到条码区域的轮廓。

经过上述处理后得到一系列图像。

现在很多App都集成了“扫一扫”功能，如微信、QQ、手机助手等。二维码使生活变得更加简洁，扫一扫订餐、扫一扫下载等。说到二维码，不得不提Google一个开源的扫码框架：ZXing（下载地址：http：//code.google.com/p/zxing/）。

ZXing是基于多种1D/2D条码处理的开源库，是一个完整的项目。它可以通过手机摄像头实现条码的扫描以及解码，功能极其强大。如果要实现二维码的扫描以及解码，我们需要在该开源项目的基础上进行简化和修改。

本例中二维码扫描的技术采用的是Google提供的ZXing开源项目。扫描条形码就是直接读取条形码的内容，扫描二维码是按照自己指定的二维码格式进行编码和解码。可以到ht-tp：//code.google.com/p/zxing/下载ZXing项目的源码，然后按照官方文档进行开发。ZXing支持的二维码格式如表8-2所示。

表8-2 ZXing支持的二维码格式

分析项目结构，明确扫描框架需求。在ZXing中，有很多其他的功能，项目结构比较复杂二维码QRCode扫描需要如下几个包。

com.google.zxing.client.Android.Camera：基于Camera调用以及参数配置，属于核心包。

DecodeFormatManager、DecodeThread、DecodeHandler：基于解码格式、解码线程、解码结果处理的解码类。

ViewfinderView、ViewfinderResultPointCallBack：基于取景框视图定义的View类。

CaptureActivity、CaptureActivityHandler：基于扫描Activity以及扫描结果处理的Capture类。

InactivityTimer、BeepManager、FinishListener：基于休眠、声音、退出的辅助管理类。

Intents、IntentSource、PrefrencesActivity：基于常量存储的常量类。

下面是使用ZXing库识别QR码的实例。在Android2.3中创建应用项目：ZxingDemo1。(www.xing528.com)

（1）在项目配置文件AndroidManifest.xml中增加访问权限，代码如下。

（2）添加core-3.0.0.jar文件到app/libs目录下，如图8-9所示。

图8-9 添加ZXing库

（3）在res/layout目录下新建布局文件capture.xml，代码如下。

（4）源代码captureActivity.java用于实现SurfaceHolder.Callback接口，对应的函数有onCreate（）、onPause（）、onResume（）、onDestroy（），涉及到Camera的初始化或销毁，主要代码如下。

Surfaceview是基于Camera实现的，SurfaceView的使用需要实现SurfaceHolder.Callback接口，在开启屏幕SurfaceView时初始化Camera。

接下来要初始化Camera，代码简化之后如下。

在CaptureActivity中，有一个核心方法，用来返回并处理解码结果，即扫描结果。han-dleDecode（）将解码的bitmap以及内容回传到开启扫描的Activity进行处理。

（5）源代码CodeCreator.java，用于生成Url生成二维码，代码如下。

通过以上的操作过程，ZXing项目的简化工作基本完成，二维码扫描的整体构架主要包含如下三部分。

定义取景框，即扫描的View，通过SurfaceView进行绘制。

Camera，扫描的核心在于Camera的配置使用，包括预览、自动聚焦、打开设备等处理。

Decode解码，扫描完成后整个工程的核心。

除了以上三个模块之外，需要明确的是CaptureActivitiy中handleDeCode（）方法要进行自定义处理。

（6）项目运行结果如图8-10所示。

图8-10 项目运行结果