Android二维码扫描开发（一）：实现思路与原理

现在二维码已经非常普及了，那么二维码的扫描与处理也成为了Android开发中的一个必要技能。网上有很多关于Android中二维码处理的帖子，大都是在讲开源框架zxing用法，然后贴贴代码就完了，并没有一个系统的分析和原理解析。其中涉及到的Camera的操作和YUV图像处理，也大都没有详细的介绍。所以我自己写了这篇文章，把Android二维码的开发来从头捋一下。

本例界面如下图所示，代码链接在文章最下方。

二维码处理流程分为几个步骤：

初始化相机，设置一些相机参数；
绑定SurfaceView，在SurfaceView上显示预览图像；
获取相机的一帧图像；
对图像进行一定的预处理，只保留亮度信息，成为灰度图像；
对灰度图像进行二维码解析，解析成功进入下一步，不成功回到第③步；
返回解析结果并退出。

流程图如下图所示：

一、初始化相机

相机使用的是android.hardware.Camera这个类，在Android 5.0之后，推荐使用更强大的android.hardware.Camera2这个类，为了兼容更低版本Android系统，我们在这里仍然使用Camera类来实现。

Camera可以通过setDisplayOrientation()方法设置预览图像的方向，旋转度数只能是0、90、180、270中的一个,根据需求，本例中设置为90度。

Camera还可以通过Camera.Parameters类设置预览图像的分辨率，但是只能在气可支持的分辨率中选择一个，不能随便设置，我们需要根据屏幕大小,在其中选出一个最佳的预览图像分辨率，太大浪费资源，太小会显示不清楚，具体选择方法，在代码中有，这里就不细述了。

Camera可以通过setPreviewFormat()方法来设置预览图像的数据格式，推荐选择的有ImageFormat.NV21和ImageFormat.YV12，默认是NV21。NV21属于YUV图像，和RGB图像有所不同，YUV图像在下一篇会有详细介绍。

注意在使用Camera时，需要在AndroidManifest.xml里声明一些权限：

<uses-permission android:name="android.permission.CAMERA" />
<uses-permission android:name="android.permission.FLASHLIGHT" />
<uses-feature android:name="android.hardware.camera" />
<uses-feature android:name="android.hardware.camera.autofocus" />
<uses-feature android:name="android.hardware.camera.flash" />

二、绑定SurfaceView

在SurfaceView创建好后，通过Camera类的setPreviewDisplay()方法，将SurfaceHolder传入Camera。

调用Camera的startPreview()方法，Camera捕捉到的图像就会显示到SurfaceView上了。

三、获取一帧图像

调用Camera的setOneShotPreviewCallback(PreviewCallback cb)方法，可以请求获取一帧图像，获取到图像后，会调用PreviewCallback的onPreviewFrame(byte[] data, Camera camera)方法,其中的data参数就是图像的YUV数据了。

四、图像预处理

根据二维码的原理，我们只需要图像的亮度信息来进行二维码解析，所以我们要把获取到的彩色图像转换为灰度图像。YUV图像转换为灰度图像的方法，以及RGB图像转换为灰度图像的方法，在后续文章中会有介绍，这里只说原理，具体实现就不再赘述。

五、二维码解析

在这里，二维码解析使用的是google的zxing开源框架，把上一步处理后的灰度图像，封装为zxing的LuminanceSource，再封装为zxing的BinaryBitmap,然后就可以进行二维码解析了。

值得一提的是，利用zxing解析二维码是耗时操作，为避免ANR,需要写到子线程中来处理。

具体代码在这里就不贴了，后续章节中将会对zxing的使用及LuminanceSource的处理做详细解答。

六、解析结果

本例中，除了返回解析到的字符串之外，还对LuminanceSource增加了一个renderCroppedGreyScaleBitmap()方法，用来生成处理好的灰度图像Bitmap。

二维码扫描的大致流程和原理就叙述到这里了，下一篇将会对YUV图像进行详细的介绍。

源码地址：https://github.com/xushanmeng/QRCodeScannerDemo