基于Android的QR碼識別系統的研究與實現

【摘 要】 文中介紹的QR碼識別系統是以自動識別技術為基礎，以QR碼為識別對象，根據Android操作系統，采用二維碼QR碼相關標準來設計的。介紹了二維碼自動識別工作原理，詳細闡述了識讀系統的設計和軟件開發。該系統實現了QR碼的解碼功能，系統滿足時間和準確度的要求，給用戶平時的生活和學習帶來極大的便利。

【關鍵詞】 自動識別 二維碼 Android QR碼

自從一維條碼出現以后，條碼技術得到了飛快的發展，它大大縮短了信息采集和處理的時間，提高了人們的工作效率。但是一維條碼存儲的信息量有限，使得它不得不依靠數據庫來支持。二維條碼的出現則大大改進了一維條碼的缺點。它是在一維條碼基礎上發展形成的，與一維條碼相比，它存儲的數據量比較大，不僅可以儲存數字，而且還可以存儲多種文字，它具有數據糾錯和信息加密的功能，擁有更為廣闊的使用前景。

隨著智能手機內存不斷的增大，功能的不斷增強，越來越多的應用可以在手機上得以實現。利用手機來識別二維條碼，可以解決手機用戶輸入的繁瑣過程，這不僅方便了用戶的使用，而且也使手機得到了更廣泛的應用。

1 QR碼簡介

QR條碼又稱快速響應矩陣碼，是由日本Denso-Wave公司于1994年成功發明的一種二維碼。QR碼呈現正方形形狀，只有黑白兩色，在條碼的3個角落，有三個“回”字形的定位區域。QR條形碼常見于日本，是目前日本最流行的二維條碼。我國于2000年也發布了QR碼的國家標準，并在次年7月1日正式施行。

QR碼除了擁有其他二維碼所擁有的信息量大、糾錯能力強、可靠性高、能表示漢字和圖像等信息、可靠性高等優點之外，QR碼還具有以下特性：（1）具有全方位識讀的特點；（2）具有快速識讀的特點；（3）能夠有效地表示中國漢字。

2 Android簡介

Android是Google于2007年11月5日推出的，它是一個基于Linux平臺的開源智能手機操作系統，主要使用于便攜設備，是一款開放的手機操作系統。目前，Android迅速成為了最主流的手機操作系統之一。

Android的系統架構采用了分層的架構。android分為四個層，分別是應用程序層、應用程序框架層、系統運行庫層和Linux內核層，它擁有獨立操作系統、個性化用戶界面、中間件和應用軟件，最終實現真正開放并且完整的移動軟件。

3 系統設計

QR碼的識別主要用來解析二維碼所存儲的內容。具體步驟是通過手機的攝像頭對二維碼進行掃描，然后將掃描結果傳遞到后臺進行解析，如果解析成功后，就不再進行掃描。如果解析不成功，就會提示解析失敗。系統解析QR碼的流程如圖1所示。

圖1 系統解析QR碼流程圖

在采集二維碼的過程中很有可能會產生噪聲，所以在對二維碼解析前要對圖像進行預處理，這樣可以提高二維碼的解析速度，然后從預處理后的圖像中提取存儲信息。圖像預處理主要包括以下幾個步驟：

（1）對獲取到的圖像進行灰度化處理，目的是將獲得的彩色照片轉換為灰度照片，以便下面能夠更好地對圖像進行預處理工作。

（2）中值濾波處理。將之前獲得的灰度圖像進行中值濾波，去掉圖像中的噪聲。

（3）二值化。將灰度圖像通過二值化的方法轉換為二值圖像，這樣有利于提取QR碼的輪廓。

4 系統實現

（1）系統開發環境

本系統以小米手機作為實驗設備，集成開發環境是Eclipse，Android版本4.2.2。

（2）圖像采集實現

在對二維碼進行識別的過程中，第一步就是要對二維碼圖像進行采集。我們可以通過控制手機攝像頭的方式來對二維碼進行掃描，然后保存采集后的圖像。在Android系統中，可以通過類Camera來實現對攝像頭的控制和使用。

●獲取攝像頭實例：

Camera mCamera = Camera.open（）；

●設置攝像頭的參數：

Camera.Parameters parameters = mCamera.getParameters（）；//獲取攝像頭的參數

mCamera.setParameters（parameters）；//修改攝像頭的參數以后，將參數回傳給實例mCamera。

●攝像頭預覽：

mCamera.startPreview（）；

●獲取圖像數據：

在Android系統中可以通過實現Camera類的PreviewCallback回調函數接口來獲取每一幀的圖像。

Camera.PreviewCallback mPreviewCallback = new Camera.PreviewCallback（）

{

public void onPreviewFrame（byte[] data，Camera camera ）

{//對圖像數據進行灰度化、濾波和二值化處理}

}；

（3）自動對焦實現

自動對焦的功能能夠使攝像頭更容易的獲得比較清晰的二維碼圖像，使系統在識別二維碼的時候更加容易和迅速。在Android中，可以通過實現Camera.AutoFocusCallback接口來實現自動對焦的功能。

自動對焦能在攝像頭對焦的瞬間獲得比較清晰的圖像，這在識別過程中是很重要的，它能夠使二維碼快速的被識別。在Android SDK平臺下，提供了Camera.AutoFocusCallback的接口，要想實現自動對焦，就要實現其接口函數。自動對焦的實現步驟如下：

private Camera.AutoFocusCallback mAutoFocusCallBack = new Camera.AutoFocusCallback（） {

public void onAutoFocus（boolean success， Camera camera） {

if （success） {

mCamera.setOneShotPreviewCallback（previewCallback）；

}

}

}；

這時還沒完全實現自動對焦，因為我們沒有對mAutoFocusCallback進行使用，在這里，為了用戶使用的方便，我們通過定時來實現自動對焦，即每隔一段時間自動對焦一次，這樣就更加能夠保證圖像的清晰度了。

5 系統實現結果

二維碼掃描和識別結果如圖2和圖3所示。

圖2 二維碼掃描界面

圖3 二維碼識別界面

6 結語

本文設計并實現了基于Android系統的QR碼識別系統，該系統實現了QR碼的解碼功能，經過測試表明，系統能夠滿足時間和準確度的要求。該系統的使用，可以給用戶平時的生活和學習帶來極大的便利。