Android基于OpenCV實現(xiàn)QR二維碼檢測

更新時間：2021年06月18日 09:24:08 作者：易冬

QR碼比普通一維條碼具有快速讀取和更大的存儲資料容量，也無需要像一維條碼般在掃描時需要直線對準掃描儀。因此其應用范圍已經(jīng)擴展到包括產(chǎn)品跟蹤，物品識別，文檔管理，庫存營銷等方面。本文講解Android基于OpenCV實現(xiàn)QR二維碼檢測的步驟

QR二維碼

QR碼（英語：Quick Response Code；全稱為快速響應矩陣圖碼）是二維碼的一種，于1994年由日本DENSO WAVE公司發(fā)明。QR來自英文Quick Response的縮寫，即快速反應，因為發(fā)明者希望QR碼可以快速解碼其內(nèi)容。QR碼使用四種標準化編碼模式（數(shù)字、字母數(shù)字、字節(jié)（二進制）和日文（Shift_JIS））來存儲數(shù)據(jù)。QR碼常見于日本，為目前日本最通用的二維空間條碼，在世界各國廣泛運用于手機讀碼操作。QR碼比普通一維條碼具有快速讀取和更大的存儲資料容量，也無需要像一維條碼般在掃描時需要直線對準掃描儀。因此其應用范圍已經(jīng)擴展到包括產(chǎn)品跟蹤，物品識別，文檔管理，庫存營銷等方面?！揪S基百科】

QR二維碼格式

QR碼呈正方形，常見的是黑白兩色。在3個角落，印有較小，像“回”字的正方圖案。這3個是幫助解碼軟件定位的圖案，用戶不需要對準，無論以任何角度掃描，資料仍然可以正確被讀取。日本QR碼的標準JIS X 0510在1999年1月發(fā)布，而其對應的ISO國際標準ISO/IEC18004，則在2000年6月獲得批準。根據(jù)Denso Wave公司的網(wǎng)站資料，QR碼是屬于開放式的標準，QR碼的規(guī)格公開，雖由Denso Wave公司持有的專利權益，但不會被運行。除了標準的QR碼之外，也存在一種稱為“微型QR碼”的格式，是QR碼標準的縮小版本，主要是為了無法處理較大型掃描的應用而設計。微型QR碼同樣有多種標準，最高可存儲35個字符?！揪S基百科】

QR二維碼結構

QR碼最大特征為其左上，右上，左下三個大型的如同“回”字的黑白間同心方圖案，為QR碼識別定位標記，失去其中一個會影響識別。而呈棋盤般分布的有別與大定位標記的較小的同心方則為其校正標記，用于校正識別，版本1沒有校正標記，版本2在右下方，其中心點在左下和右上定位標記的外邊框的相交點，版本10開始以每個等距的方式出現(xiàn)在右下校正點至左下和右上定位標記的外邊框的連線、左上與左下定位標記的外邊框的連線、左上與右上定位標記的外邊框的連線之間、這四邊線上等距點對邊相連線，版本10等距有1個，版本25為3個，版本40為5個?！揪S基百科】

API

QRCodeDetector類結構

檢測QR二維碼

public boolean detect(Mat img, Mat points)

參數(shù)一：img，待檢測是否含有QR二維碼的的灰度圖或者彩色（BGR）圖像。
參數(shù)二：points，檢測到的QR二維碼的最小區(qū)域四邊形的4個頂點坐標集合。
返回值：布爾類型，true，代表檢測到QR二維碼；false，代表未檢測到QR二維碼。

public boolean detectMulti(Mat img, Mat points)

參數(shù)一：img，待檢測是否含有QR二維碼的的灰度圖或者彩色（BGR）圖像。
參數(shù)二：points，多個檢測結果QR二維碼的最小區(qū)域四邊形的4個頂點坐標集合。
返回值：布爾類型，true，代表檢測到QR二維碼；false，代表未檢測到QR二維碼。

識別QR二維碼

public String decode(Mat img, Mat points, Mat straight_qrcode)

參數(shù)一：img，含有QR二維碼的灰度圖像或者彩色（BGR）圖像。
參數(shù)二：points，detect方法得到的points值。數(shù)據(jù)量不可為空。
參數(shù)三：straight_qrcode，經(jīng)過矯正和二值化的QR二維碼?！究蛇x參數(shù)】
返回值：字符串類型，如果解碼失敗，則為空串。

public boolean decodeMulti(Mat img, Mat points, List<String> decoded_info, List<Mat> straight_qrcode)

參數(shù)一：img，含有QR二維碼的灰度圖像或者彩色（BGR）圖像。
參數(shù)二：points，detect方法得到的points值。數(shù)據(jù)量不可為空。
參數(shù)三：decoded_info，多個二維碼的解碼信息。
參數(shù)四：straight_qrcode，所有檢測到的二維碼矯正和二值化的后的結果集合?！究蛇x參數(shù)】
返回值：布爾類型，true，代表解碼成功，反之，解碼失敗。

檢測并識別QR二維碼

public String detectAndDecode(Mat img, Mat points, Mat straight_qrcode)

參數(shù)一：img，含有QR二維碼的灰度圖像或者彩色（BGR）圖像。
參數(shù)二：points，檢測到的QR二維碼的最小區(qū)域四邊形的4個頂點坐標。
參數(shù)三：straight_qrcode，經(jīng)過矯正和二值化的QR二維碼?！究蛇x參數(shù)】
返回值：字符串類型，如果解碼失敗，則為空串。

public boolean detectAndDecodeMulti(Mat img, List<String> decoded_info, Mat points, List<Mat> straight_qrcode)

參數(shù)一：img，含有QR二維碼的灰度圖像或者彩色（BGR）圖像。
參數(shù)二：decoded_info，多個二維碼的解碼信息。
參數(shù)三：points，檢測到的多個QR二維碼的最小區(qū)域四邊形的4個頂點坐標集合?！究蛇x參數(shù)】
參數(shù)四：straight_qrcode，所有檢測到的二維碼矯正和二值化的后的結果集合?！究蛇x參數(shù)】
返回值：字符串類型，如果解碼失敗，則為空串。

操作

/**
 * QR二維碼檢測
 * author: yidong
 * 2020/10/27
 */
class QRDetectActivity : AppCompatActivity() {

    private lateinit var mBinding: ActivityQrDetectBinding
    private lateinit var mQRCodeDetector: QRCodeDetector

    private var mPhotoSavePath = ""
    private lateinit var mUri: Uri
    private lateinit var mSource: Mat
    private lateinit var mGray: Mat
    private lateinit var mOperationSheet: BottomSheetDialog
    private lateinit var mSheetBinding: LayoutQrDetectOpBinding

    private lateinit var mPhotoSheet: BottomSheetDialog
    private lateinit var mPhotoOpBinding: LayoutPhotoOpBinding


    // 請求相機權限
    private val requestCameraPermission =
        registerForActivityResult(ActivityResultContracts.RequestPermission()) {
            if (it) {
                mPhotoSavePath =
                    cacheDir.path + File.separator + "${System.currentTimeMillis()}.png"
                mUri = MediaStoreUtils.getIntentUri(this, File(mPhotoSavePath))
                requestCamera.launch(mUri)
            } else {
                Toast.makeText(applicationContext, "無相機權限", Toast.LENGTH_SHORT).show()
            }
        }

    // 請求外部存儲權限
    private val requestStoragePermission =
        registerForActivityResult(ActivityResultContracts.RequestPermission()) {
            if (it) {
                pickImage.launch("image/*")
            } else {
                Toast.makeText(applicationContext, "無存儲權限", Toast.LENGTH_SHORT).show()
            }
        }


    private val requestCamera = registerForActivityResult(ActivityResultContracts.TakePicture()) {
        if (it) {
            val bgr = Imgcodecs.imread(mPhotoSavePath, Imgcodecs.IMREAD_COLOR)
            if (bgr.empty()) {
                Toast.makeText(applicationContext, "讀取拍照結果失敗", Toast.LENGTH_SHORT).show()
                return@registerForActivityResult
            } else {
                Imgproc.cvtColor(bgr, mSource, Imgproc.COLOR_BGR2RGB)
                Imgproc.cvtColor(bgr, mGray, Imgproc.COLOR_BGR2GRAY)
                mBinding.ivLena.showMat(mSource)
            }
        } else {
            Toast.makeText(applicationContext, "拍照失敗", Toast.LENGTH_SHORT).show()
        }
    }

    private val pickImage = registerForActivityResult(ActivityResultContracts.GetContent()) {
        if (it != null) {
            val filePath = MediaStoreUtils.getMediaPath(this, it)
            if (filePath.isNullOrEmpty()) {
                Toast.makeText(applicationContext, "讀取圖片失敗", Toast.LENGTH_SHORT).show()
                return@registerForActivityResult
            }
            val bgr = Imgcodecs.imread(filePath, Imgcodecs.IMREAD_COLOR)
            if (bgr.empty()) {
                Toast.makeText(applicationContext, "讀取圖片失敗", Toast.LENGTH_SHORT).show()
                return@registerForActivityResult
            } else {
                Imgproc.cvtColor(bgr, mSource, Imgproc.COLOR_BGR2RGB)
                Imgproc.cvtColor(bgr, mGray, Imgproc.COLOR_BGR2GRAY)
                mBinding.ivLena.showMat(mSource)
            }
        } else {
            Toast.makeText(applicationContext, "選圖失敗", Toast.LENGTH_SHORT).show()
        }
    }

    override fun onCreate(savedInstanceState: Bundle?) {
        super.onCreate(savedInstanceState)
        mBinding = DataBindingUtil.setContentView(this, R.layout.activity_qr_detect)
        mQRCodeDetector = QRCodeDetector()
        mSource = Mat()
        mGray = Mat()
        val bgr = Utils.loadResource(this, R.drawable.qrcode)
        Imgproc.cvtColor(bgr, mSource, Imgproc.COLOR_BGR2RGB)
        Imgproc.cvtColor(bgr, mGray, Imgproc.COLOR_BGR2GRAY)
        mBinding.ivLena.showMat(mSource)
        createDialog()
    }

    private fun createDialog() {
        mOperationSheet = BottomSheetDialog(this)
        mSheetBinding = LayoutQrDetectOpBinding.inflate(layoutInflater, null, false)
        mOperationSheet.setContentView(mSheetBinding.root)
        mSheetBinding.tvDetect.setOnClickListener {
            mOperationSheet.dismiss()
            doDetect()
        }
        mSheetBinding.tvDecode.setOnClickListener {
            mOperationSheet.dismiss()
            doDecode()
        }

        mPhotoSheet = BottomSheetDialog(this)
        mPhotoOpBinding = LayoutPhotoOpBinding.inflate(layoutInflater, null, false)
        mPhotoSheet.setContentView(mPhotoOpBinding.root)
        mPhotoOpBinding.tvCamera.setOnClickListener {
            mPhotoSheet.dismiss()
            requestCameraPermission.launch(
                Manifest.permission.CAMERA
            )
        }
        mPhotoOpBinding.tvPhoto.setOnClickListener {
            mPhotoSheet.dismiss()
            requestStoragePermission.launch(
                Manifest.permission.WRITE_EXTERNAL_STORAGE
            )

        }
    }

    private fun doDetect() {
        val points = Mat()
        val isHasQr = mQRCodeDetector.detect(mSource, points)
        if (isHasQr) {
            val pointArr = FloatArray(8)
            points.get(0, 0, pointArr)
            Log.d(App.TAG, pointArr.toList().toString())
            val tmp = mSource.clone()
            for (i in pointArr.indices step 2) {
                val start = Point(pointArr[i % 8].toDouble(), pointArr[(i + 1) % 8].toDouble())
                val end = Point(pointArr[(i + 2) % 8].toDouble(), pointArr[(i + 3) % 8].toDouble())
                Imgproc.line(tmp, start, end, Scalar(255.0, 0.0, 0.0), 8, Imgproc.LINE_8)
            }
            mBinding.ivResult.showMat(tmp)
            tmp.release()
        }
    }

    private fun doDecode() {
        val points = Mat()
        val isHasQr = mQRCodeDetector.detect(mGray, points)
        if (isHasQr) {
            val result = mQRCodeDetector.decode(mGray, points)
            if (result.isEmpty()) {
                Toast.makeText(applicationContext, "無法解碼", Toast.LENGTH_SHORT).show()
            } else {
                Snackbar.make(mBinding.root, "解碼結果：$result", 3000).show()
            }
            Log.d(App.TAG, result)
        } else {
            Toast.makeText(applicationContext, "未檢測到QRCode", Toast.LENGTH_SHORT).show()
        }
    }

    private fun selectMedia() {
        if (this::mPhotoSheet.isInitialized) {
            mPhotoSheet.show()
        }
    }

    private fun selectOps() {
        if (this::mOperationSheet.isInitialized) {
            mOperationSheet.show()
        }
    }

    override fun onCreateOptionsMenu(menu: Menu?): Boolean {
        menuInflater.inflate(R.menu.menu_qr_detect, menu)
        return true
    }

    override fun onOptionsItemSelected(item: MenuItem): Boolean {
        when (item.itemId) {
            R.id.menu_pick_photo -> selectMedia()
            R.id.menu_qr_ops -> selectOps()
        }
        return true
    }

    override fun onDestroy() {
        mSource.release()
        mGray.release()
        super.onDestroy()
    }
}