基于Zbar條形碼圖像識別的實現

吳兆林

摘要：本文是基于Zbar開源條形碼識別開發包，使用VC++開發工具和OpenCV，進行條形碼圖像的識別，介紹了條碼碼識別常用的兩種方法和條形碼圖像識別要解決的兩個關鍵問題。詳細講述了基于Zbar條形碼圖像識別的具體實現步驟：開發工具環境的設置、條形碼圖像的獲取、條形碼圖像的預處理、條形碼圖像的識別四個步驟，重點是Zbar開發工具的實現方法。

關鍵詞：條形碼 識別 Zbar OpenCV 圖像

中圖分類號：TP391.41 文獻標識碼：A 文章編號：1007-9416（2016）08-0128-02

自從上世紀末，互聯網得到了飛速發展，互聯網為信息化和現代化奠定了堅實的基礎，在人們不斷探索人與人的現代通信技術的同時，視覺也在物與物的通信角度悄然翻開。從2005年開始，一種全新的“網絡”—物聯網開始悄然出現并影響日益巨大，物聯網被視為互聯網的應用拓展，實現了任何物體與物體之間的信息交換和通信。目前物聯網中最常用的信息采集技術是條形碼技術，所以條形碼圖像采集和識別將變得越來越重要。

1 條形碼技術簡介

條形碼是一種信息代碼，它用特殊的圖形來表示數字、字母信息和某些符號，用以表示一個完整數據的符號。條形碼分為一維條形碼和二維碼。

一維條形碼簡稱條形碼，它是由一組規則排列的條、空以及對應的字符組成的標記，這些條和空組成的數據表達一定的信息。常用的一維碼的碼制包括：EAN碼、39碼、UPC碼、128碼、93碼、庫德巴碼等。

二維條形碼簡稱二維碼，它是用某種特定的幾何圖形按一定規律在平面分布的黑白相間的圖形記錄數據符號信息的。常用二維碼的碼制有：DataMatrix、MaxiCode、Aztec、QRCode、Code49等。

2 條形碼圖像識別的常用方法

對條形碼的圖像進行識別，就是對條碼圖像進行譯碼，得到條碼所表示的文本信息，常用的方法有如下兩種：

2.1 按照條形碼編碼原理識別條碼

由于條形碼種類多，且每種條碼都有自己的編碼規則，所以利用條形碼的編碼原理來識別條形碼，一是對條形碼圖像處理的要求高，二是每一種條形碼編碼需要相應的識別算法，程序編程量大，識別難度大。

2.2 使用開源條形碼識別工具包進行識別

由于條形碼都是標準化的產品，目前市場上有專門的條形碼識別工具包，幫助程序開發者快速方便地識別出圖像中的條碼信息，這樣開發者就無需再對圖像中不同類型的條形碼編寫解碼程序，只需將圖像交給工具包就能快速得到條碼信息。目前條形碼識別工具包有很多，但開源的條形碼開發工具包不多，主要有兩個，一是Zbar工具包，另一是ZXing工具包，兩者都具有解碼多種格式的一維和二維條形碼功能，并且這兩種工具包支持多平臺和多語種版本供開發者使用。ZBar工具是基于C語言編寫，解碼效率高于ZXing，所以在windows平臺下，使用VC++開發工具進行條形碼識別，首先Zbar工具包。

3 條形碼圖像識別要解決的兩個關鍵問題

條形碼圖像識別的流程是：采集圖像、圖像預處理、條形碼識別，得到圖像中的條形碼信息。需要解決好二個問題，即圖像處理和條形碼識別問題。

3.1 圖像處理問題

圖像處理部分是條碼識別的前期工作，需要使用強大的圖象處理工具來進行，包括圖像的讀入、條形碼區域的裁剪、濾波、二值化處理等，得到高質量圖像。條碼識別就是在這個圖像的基礎上實現，所以圖像處理的質量直接關系到條碼能否正確識別。

3.2 條形碼識別問題

條形碼識別問題，就是采用什么方法把圖像上的條形碼轉化成相應的文本信息。如果采用根據條形碼編碼原理來識別條碼，因為條形碼種類多，每種條形碼編碼方式不同，開發人員不僅要熟悉各種條形碼的編碼規則，而且要針對每種條形碼編寫相應的解碼程序，具有實現起來難度大、編程量大等缺點。而采用條形碼識別工具包來進行條形碼識別，一可以大大簡化編程工作量；二不需要熟悉各種條形碼的編碼規則，識別工具包都能自行判斷；三來識別率高、速度快。

4 基于Zbar條形碼圖像識別的實現步驟

要對圖像中的條形碼進行識別，有很多種實現途徑，本文是在windows操作系統下，使用VC++開發工具來實現，需要如下幾個步驟：

4.1 開發工具環境的設置

使用Zbar進行條形碼圖像識別的第一步是開發工具的環境設置，開發工具環境的設置包含兩個方面：一是圖像處理工具設置；二是Zbar工具包設置。

4.1.1 圖像處理工具OpenCV的設置

OpenCV是一個基于C/C++語言的開源圖像處理函數庫，其代碼都經過優化，用于實時處理圖像，圖像處理能力強大、速度快、使用方便。使用OpenCV函數庫時，需要正確的配置VC++的工程設置，主要是配置Windows環境變量和VC++的環境設置。VC++的環境設置包括設置預先編譯頭文件的路徑與動態鏈接庫的路徑，即將OpenCV需要的一些函數頭文件和庫文件加入到當前編譯的工程中，使得程序在編譯時能夠正確地找到所需文件。

4.1.2 Zbar條形碼開發工具的設置

Zbar條形碼工具包的環境設置，只涉及到一個庫文件libzbar-0.lib和一個頭文件Zbar.h，把庫文件復制到OpenCV的庫文件目錄下，把頭文件Zbar.h加到當前編譯的工程中就可以了，VC++在編譯時就可以就能找到這些文件進行編譯。

4.2 條形碼圖像的獲取

識別的第二步是獲取要識別的圖像，獲取圖像的方法有兩種：一是通過電腦攝像頭或者其他圖像采集設備，實時獲取要識別的條形碼圖像，二是導入已經用其他方法采集好的圖像。從攝像頭獲取圖像的方法是利用OpenCV的庫函數，先創建設備和圖像兩個變量CvCapture* capture； IplImage* m_Frame；然后利用庫函數獲取攝像頭中的圖像capture=cvCreateCameraCapture（0）； m_Frame=cvQueryFrame（capture）；就可以從攝像頭中獲取圖像。

如果是圖像已經采集好了，使用VC++的CFileFind類和CopyFile（）函數，把采集好的圖像文件導入到軟件的指定文件夾就可以了。

4.3 條形碼圖像的預處理

圖像預處理的目標是提高別的速度和識別的正確率。簡單的圖像處理方法是對整幅圖像進行去噪聲和二值化處理；復雜的處理方法是從整個圖像中裁剪取條形碼區域，去噪聲和二值化，必要時還要進行旋轉、放大和縮小等處理，最終獲得高質量的圖像。

4.4 條形碼圖像的識別

圖像預處理好了，就可以利用Zbar進行條形碼的識別，需要如下步驟：（1）創建并設置Zbar圖像閱讀器；（2）獲取圖像信息；（3）從圖像中識別條形碼數據；（4）把識別的數據從UTF8格式轉成ASCII格式。

4.4.1 創建并設置Zbar圖像閱讀器

要從圖像中識別條形碼，必須先創建Zbar圖像閱讀器，并且進行相應設置，代碼如下：

zbar_image_scanner_t *scanner = zbar_image_scanner_create（）；

zbar_image_scanner_set_config（scanner， ZBAR_NONE， ZBAR_CFG_ENABLE， 1）；

4.4.2 獲取圖像信息

Zbar閱讀器設置好了以后，接著讀入圖像，獲取圖像信息，為識別條形碼做準備，代碼如下：

int width = 0， height = 0；const void *raw = NULL；

CvMat *cv_matrix = cvLoadImageM（“文件名”，CV_LOAD_IMAGE_GRAYSCALE）；

width = cv_matrix->width；height= cv_matrix->height；

raw = （char*）cv_matrix->data.ptr；

zbar_image_t *image = zbar_image_create（）；

zbar_image_set_format（image， *（int*）”Y800”）；

zbar_image_set_size（image， width， height）；

zbar_image_set_data（image， raw， width * height， zbar_image_free_data）；

4.4.3 圖像中識別條形碼數據

上述識別準備工作做好以后，接下就是從圖像中讀取條形碼數據，代碼如下：

int n = zbar_scan_image（scanner， image）；

const zbar_symbol_t *symbol = zbar_image_first_symbol（image）；

const char *data = zbar_symbol_get_data（symbol）；//數據存放到data

4.4.4 把識別的數據從UTF8格式轉成ASCII格式

Zbar從圖像得到的數據存放在data變量中，但數據的格式是UTF8格式，而一般使用的是數據格式是ASCII格式，所以要進行數據格式轉換，代碼如下：

CString result_String； //用于存放轉成ASCII碼格式的數據

int nLen = MultiByteToWideChar（CP_UTF8， 0， data， -1， NULL， 0）；WCHAR *pWstr = new WCHAR[nLen+1]；

ZeroMemory（pWstr，sizeof（WCHAR） * （nLen+1）） ；

MultiByteToWideChar（CP_UTF8， 0， data， -1， pWstr， nLen） ；

std：：string strAnsi（_bstr_t（（wchar_t*）pWstr））；

result_String.Format（_T（“%s”），pWstr）；

delete[] pWstr ；

這樣識別出來的條形碼數據就存放再result_String變量中，用戶就可以對該數據根據需要進行相應的處理。

5 結語

利用Zbar開源的條形碼工具包來開發條形碼識別程序，可以大大簡化程序開發工作量，識別程序開發的重點可以放在圖像預處理上，即使圖像不進行預處理，Zbar也能識別出圖像質量較好的條形碼，條形碼識別這塊程序無需專門開發，只要調用Zbar工具中相應的語句就可以了。通過實驗，識別效果好、條形碼識別率高、速度快，可以識別出多種常用的一維和二維條形碼識碼數據。

參考文獻

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