二維碼掃描優化

二維碼掃描優化

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前言

zxing是一款跨平台的基於Java實現的處理一維或二維條碼的庫。支持多種格式，一維條碼支持UPC-A，UPC-E，EAN-8，Code 39，Code 93等格式，二維條碼支持QR Code，Data Matrix，PDF 417，MaxiCode等格式。

上述的二維條碼指的是較寬泛的二維條碼，而不是QR Code表示的二維碼。

原本Lark直接集成了zxing實現掃一掃功能。由於Lark的特殊業務需求，因此並不需要支持到這麼多格式，只需要支持QR Code，因此我們對zxing內部進行定製，使得zxing只支持QR Code。這樣既可以減少zxing庫的大小，也可以加快zxing處理一幀數據的速度。

優化主要包含兩方面：（1）掃描性能（2）交互體驗。

掃描性能優化包括：

去除zxing額外支持的格式。
刪除zxing冗餘代碼。
將處理相機幀從串列改為並行。

交互體驗優化包括：

自動放大。
雙擊放大。
重力感測器聚焦。
手勢調整焦距。

1. 去除zxing額外支持的格式

MultiFormatReader的decodeWithState()是使用方的入口方法，內部調用了decodeInternal()，輸入是相機的一幀數據，如果拋了NotFoundException，則表示沒找到二維碼；如果返回了Result，則表示找到了二維碼，並解析完成。代碼如下：

其中，readers變數是一個數組，數組的大小表示支持的條碼格式個數，zxing原本因為支持很多格式，因此這個數組長度比較長。當拿到相機的一幀數據後，需要去檢測是否是所有支持格式的某一個格式，每一種格式的檢測都需要花費一些時間，因此這個遍歷對於Lark是不必要的。如果將zxing內部定製成只支持QR Code格式，那麼就免去了額外的格式檢測。

2. 刪除zxing冗餘代碼

我們主要從幾方面刪除冗餘代碼：

刪除zxing除了二維碼之外的格式的相關代碼，zxing對每種格式的相關代碼都放在各自的目錄中，因此我們只需要把這些格式對應的目錄刪除即可，比如aztec、maxicode等。
刪除二維碼的encode相關代碼，即"qrcode/encoder"目錄。
刪除decode後文本的解析相關類（比如地址、通訊錄、郵件等解析類），只保留URI、URL、Text。

通過以上方式，zxing文件數量從263個縮減到67個，庫大小從1.8M縮減到451K，效果非常明顯。

3. 將處理相機幀從串列改為並行

原本Lark掃一掃的邏輯是串列的，如下圖：

每次從onPreviewFrame()中獲取一幀數據，然後調用zxing的decode解析二維碼，如果成功，則返回；如果失敗，則調用setOneShotPreviewCallback()重新調用一次onPreviewFrame()。

缺點是如果處理一幀數據時間很長，會阻礙下一幀的處理，比如上一幀是沒有二維碼的，而下一幀是有二維碼的，如果上一幀處理時間較長，那麼雖然用戶對準了二維碼，但是實際處理的還是上一幀，因此不太合理。

我們將串列處理改成並行處理，一旦從onPreviewFrame()獲取一幀數據，將decode任務丟進線程池，並立即調用setOneShotPreviewCallback()獲取下一幀數據。一旦某個任務檢測到二維碼，立即將isSuccess變數置為true，忽略其他任務。這樣能夠大大加快二維碼檢測的速度。

4. 自動放大

當二維碼很小很遠時，自動放大能大大加快檢測二維碼的速度。

QRCodeReader的decode()是二維碼檢測的主方法，分為兩步：（1）大致判斷是否存在二維碼；（2）解碼。

第一步只是檢測是否存在二維碼，比如去尋找是否存在Position Detection Pattern，Timing Pattern，Alignment Pattern。如果檢測到了，則返回DetectorResult，內部包含了定位點的位置信息；如果沒檢測到，則拋出NotFoundException。如果二維碼很小，即使第一步檢測存在二維碼，但是第二步解碼也可能會失敗。由於我們在第一步已經能夠知道二維碼的大小，因此根據DetectorResult返回的二維碼定位點信息計算出二維碼的大致寬度，然後判斷二維碼大小在掃碼框中是否足夠小，如果足夠小，則放大一定焦距：如果小於十分之一，則放大到最大焦距；如果小於等於六分之一，則放大到最大焦距的一半。

具體二維碼的原理參見：二維碼的生成細節和原理。

我們實現了zoomCamera()，如果判斷需要放大，則返回true，如果不需要放大，則返回false。代碼如下：

我們在第一步和第二步中間插入該方法，如果需要放大，則不執行第二步；如果二維碼已經足夠大，則執行第二步。代碼如下：

5. 雙擊放大

原本Lark的二維碼掃描中沒有調整焦距的功能，這個對於一些特定場景下會不太方便，因此這裡加入了雙擊放大的功能能夠對焦距進行粗略的調整。利用GestureDetector的onDoubleTap()回調捕捉用戶雙擊事件，並在CameraPreview中的onTouchEvent()中添加mGestureDetector.onTouchEvent()。實現如下：