基于Zbar條形碼圖像識(shí)別的實(shí)現(xiàn)

吳兆林

摘要：本文是基于Zbar開(kāi)源條形碼識(shí)別開(kāi)發(fā)包，使用VC++開(kāi)發(fā)工具和OpenCV，進(jìn)行條形碼圖像的識(shí)別，介紹了條碼碼識(shí)別常用的兩種方法和條形碼圖像識(shí)別要解決的兩個(gè)關(guān)鍵問(wèn)題。詳細(xì)講述了基于Zbar條形碼圖像識(shí)別的具體實(shí)現(xiàn)步驟：開(kāi)發(fā)工具環(huán)境的設(shè)置、條形碼圖像的獲取、條形碼圖像的預(yù)處理、條形碼圖像的識(shí)別四個(gè)步驟，重點(diǎn)是Zbar開(kāi)發(fā)工具的實(shí)現(xiàn)方法。

關(guān)鍵詞：條形碼 識(shí)別 Zbar OpenCV 圖像

中圖分類號(hào)：TP391.41 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1007-9416（2016）08-0128-02

自從上世紀(jì)末，互聯(lián)網(wǎng)得到了飛速發(fā)展，互聯(lián)網(wǎng)為信息化和現(xiàn)代化奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)，在人們不斷探索人與人的現(xiàn)代通信技術(shù)的同時(shí)，視覺(jué)也在物與物的通信角度悄然翻開(kāi)。從2005年開(kāi)始，一種全新的“網(wǎng)絡(luò)”—物聯(lián)網(wǎng)開(kāi)始悄然出現(xiàn)并影響日益巨大，物聯(lián)網(wǎng)被視為互聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用拓展，實(shí)現(xiàn)了任何物體與物體之間的信息交換和通信。目前物聯(lián)網(wǎng)中最常用的信息采集技術(shù)是條形碼技術(shù)，所以條形碼圖像采集和識(shí)別將變得越來(lái)越重要。

1 條形碼技術(shù)簡(jiǎn)介

條形碼是一種信息代碼，它用特殊的圖形來(lái)表示數(shù)字、字母信息和某些符號(hào)，用以表示一個(gè)完整數(shù)據(jù)的符號(hào)。條形碼分為一維條形碼和二維碼。

一維條形碼簡(jiǎn)稱條形碼，它是由一組規(guī)則排列的條、空以及對(duì)應(yīng)的字符組成的標(biāo)記，這些條和空組成的數(shù)據(jù)表達(dá)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(kù)德巴碼等。

二維條形碼簡(jiǎn)稱二維碼，它是用某種特定的幾何圖形按一定規(guī)律在平面分布的黑白相間的圖形記錄數(shù)據(jù)符號(hào)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(shí)別的常用方法

對(duì)條形碼的圖像進(jìn)行識(shí)別，就是對(duì)條碼圖像進(jìn)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(shí)別條碼

由于條形碼種類多，且每種條碼都有自己的編碼規(guī)則，所以利用條形碼的編碼原理來(lái)識(shí)別條形碼，一是對(duì)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(yīng)的識(shí)別算法，程序編程量大，識(shí)別難度大。

2.2 使用開(kāi)源條形碼識(shí)別工具包進(jìn)行識(shí)別

由于條形碼都是標(biāo)準(zhǔn)化的產(chǎn)品，目前市場(chǎng)上有專門的條形碼識(shí)別工具包，幫助程序開(kāi)發(fā)者快速方便地識(shí)別出圖像中的條碼信息，這樣開(kāi)發(fā)者就無(wú)需再對(duì)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(shí)別工具包有很多，但開(kāi)源的條形碼開(kāi)發(fā)工具包不多，主要有兩個(gè)，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(tái)和多語(yǔ)種版本供開(kāi)發(fā)者使用。ZBar工具是基于C語(yǔ)言編寫，解碼效率高于ZXing，所以在windows平臺(tái)下，使用VC++開(kāi)發(fā)工具進(jìn)行條形碼識(shí)別，首先Zbar工具包。

3 條形碼圖像識(shí)別要解決的兩個(gè)關(guān)鍵問(wèn)題

條形碼圖像識(shí)別的流程是：采集圖像、圖像預(yù)處理、條形碼識(shí)別，得到圖像中的條形碼信息。需要解決好二個(gè)問(wèn)題，即圖像處理和條形碼識(shí)別問(wèn)題。

3.1 圖像處理問(wèn)題

圖像處理部分是條碼識(shí)別的前期工作，需要使用強(qiáng)大的圖象處理工具來(lái)進(jìn)行，包括圖像的讀入、條形碼區(qū)域的裁剪、濾波、二值化處理等，得到高質(zhì)量圖像。條碼識(shí)別就是在這個(gè)圖像的基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)，所以圖像處理的質(zhì)量直接關(guān)系到條碼能否正確識(shí)別。

3.2 條形碼識(shí)別問(wèn)題

條形碼識(shí)別問(wèn)題，就是采用什么方法把圖像上的條形碼轉(zhuǎn)化成相應(yīng)的文本信息。如果采用根據(jù)條形碼編碼原理來(lái)識(shí)別條碼，因?yàn)闂l形碼種類多，每種條形碼編碼方式不同，開(kāi)發(fā)人員不僅要熟悉各種條形碼的編碼規(guī)則，而且要針對(duì)每種條形碼編寫相應(yīng)的解碼程序，具有實(shí)現(xiàn)起來(lái)難度大、編程量大等缺點(diǎn)。而采用條形碼識(shí)別工具包來(lái)進(jìn)行條形碼識(shí)別，一可以大大簡(jiǎn)化編程工作量；二不需要熟悉各種條形碼的編碼規(guī)則，識(shí)別工具包都能自行判斷；三來(lái)識(shí)別率高、速度快。

4 基于Zbar條形碼圖像識(shí)別的實(shí)現(xiàn)步驟

要對(duì)圖像中的條形碼進(jìn)行識(shí)別，有很多種實(shí)現(xiàn)途徑，本文是在windows操作系統(tǒng)下，使用VC++開(kāi)發(fā)工具來(lái)實(shí)現(xiàn)，需要如下幾個(gè)步驟：

4.1 開(kāi)發(fā)工具環(huán)境的設(shè)置

使用Zbar進(jìn)行條形碼圖像識(shí)別的第一步是開(kāi)發(fā)工具的環(huán)境設(shè)置，開(kāi)發(fā)工具環(huán)境的設(shè)置包含兩個(gè)方面：一是圖像處理工具設(shè)置；二是Zbar工具包設(shè)置。

4.1.1 圖像處理工具OpenCV的設(shè)置

OpenCV是一個(gè)基于C/C++語(yǔ)言的開(kāi)源圖像處理函數(shù)庫(kù)，其代碼都經(jīng)過(guò)優(yōu)化，用于實(shí)時(shí)處理圖像，圖像處理能力強(qiáng)大、速度快、使用方便。使用OpenCV函數(shù)庫(kù)時(shí)，需要正確的配置VC++的工程設(shè)置，主要是配置Windows環(huán)境變量和VC++的環(huán)境設(shè)置。VC++的環(huán)境設(shè)置包括設(shè)置預(yù)先編譯頭文件的路徑與動(dòng)態(tài)鏈接庫(kù)的路徑，即將OpenCV需要的一些函數(shù)頭文件和庫(kù)文件加入到當(dāng)前編譯的工程中，使得程序在編譯時(shí)能夠正確地找到所需文件。

4.1.2 Zbar條形碼開(kāi)發(fā)工具的設(shè)置

Zbar條形碼工具包的環(huán)境設(shè)置，只涉及到一個(gè)庫(kù)文件libzbar-0.lib和一個(gè)頭文件Zbar.h，把庫(kù)文件復(fù)制到OpenCV的庫(kù)文件目錄下，把頭文件Zbar.h加到當(dāng)前編譯的工程中就可以了，VC++在編譯時(shí)就可以就能找到這些文件進(jìn)行編譯。

4.2 條形碼圖像的獲取

識(shí)別的第二步是獲取要識(shí)別的圖像，獲取圖像的方法有兩種：一是通過(guò)電腦攝像頭或者其他圖像采集設(shè)備，實(shí)時(shí)獲取要識(shí)別的條形碼圖像，二是導(dǎo)入已經(jīng)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(kù)函數(shù)，先創(chuàng)建設(shè)備和圖像兩個(gè)變量CvCapture* capture； IplImage* m_Frame；然后利用庫(kù)函數(shù)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(jīng)采集好了，使用VC++的CFileFind類和CopyFile（）函數(shù)，把采集好的圖像文件導(dǎo)入到軟件的指定文件夾就可以了。

4.3 條形碼圖像的預(yù)處理

圖像預(yù)處理的目標(biāo)是提高別的速度和識(shí)別的正確率。簡(jiǎn)單的圖像處理方法是對(duì)整幅圖像進(jìn)行去噪聲和二值化處理；復(fù)雜的處理方法是從整個(gè)圖像中裁剪取條形碼區(qū)域，去噪聲和二值化，必要時(shí)還要進(jìn)行旋轉(zhuǎn)、放大和縮小等處理，最終獲得高質(zhì)量的圖像。

4.4 條形碼圖像的識(shí)別

圖像預(yù)處理好了，就可以利用Zbar進(jìn)行條形碼的識(shí)別，需要如下步驟：（1）創(chuàng)建并設(shè)置Zbar圖像閱讀器；（2）獲取圖像信息；（3）從圖像中識(shí)別條形碼數(shù)據(jù)；（4）把識(shí)別的數(shù)據(jù)從UTF8格式轉(zhuǎn)成ASCII格式。

4.4.1 創(chuàng)建并設(shè)置Zbar圖像閱讀器

要從圖像中識(shí)別條形碼，必須先創(chuàng)建Zbar圖像閱讀器，并且進(jìn)行相應(yīng)設(shè)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(shè)置好了以后，接著讀入圖像，獲取圖像信息，為識(shí)別條形碼做準(zhǔn)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(shí)別條形碼數(shù)據(jù)

上述識(shí)別準(zhǔn)備工作做好以后，接下就是從圖像中讀取條形碼數(shù)據(jù)，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(shù)據(jù)存放到data

4.4.4 把識(shí)別的數(shù)據(jù)從UTF8格式轉(zhuǎn)成ASCII格式

Zbar從圖像得到的數(shù)據(jù)存放在data變量中，但數(shù)據(jù)的格式是UTF8格式，而一般使用的是數(shù)據(jù)格式是ASCII格式，所以要進(jìn)行數(shù)據(jù)格式轉(zhuǎn)換，代碼如下：

CString result_String； //用于存放轉(zhuǎn)成ASCII碼格式的數(shù)據(jù)

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(shí)別出來(lái)的條形碼數(shù)據(jù)就存放再result_String變量中，用戶就可以對(duì)該數(shù)據(jù)根據(jù)需要進(jìn)行相應(yīng)的處理。

5 結(jié)語(yǔ)

利用Zbar開(kāi)源的條形碼工具包來(lái)開(kāi)發(fā)條形碼識(shí)別程序，可以大大簡(jiǎn)化程序開(kāi)發(fā)工作量，識(shí)別程序開(kāi)發(fā)的重點(diǎn)可以放在圖像預(yù)處理上，即使圖像不進(jìn)行預(yù)處理，Zbar也能識(shí)別出圖像質(zhì)量較好的條形碼，條形碼識(shí)別這塊程序無(wú)需專門開(kāi)發(fā)，只要調(diào)用Zbar工具中相應(yīng)的語(yǔ)句就可以了。通過(guò)實(shí)驗(yàn)，識(shí)別效果好、條形碼識(shí)別率高、速度快，可以識(shí)別出多種常用的一維和二維條形碼識(shí)碼數(shù)據(jù)。

參考文獻(xiàn)

[1]布拉德斯基，克勒.學(xué)習(xí)OpenCV（中文版）.清華大學(xué)出版社，2009.

[2]徐永星.條形碼國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)匯編[M].北京：中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)出版社，2004.

[3]范永法，郭艷萍.條碼圖像處理及識(shí)別的軟件開(kāi)發(fā)[J].計(jì)算機(jī)應(yīng)用研究，2008.