关于iOS原生条形码扫描，你需要注意的两三事

这篇文章是我们在新发布的  礼物说 的iOS端开发过程中遇到的一些关于条形码的问题总结而来。 

本文记录的问题是：当AVFoundation使用多译码器扫描的时候。二维码是秒杀，但是条形码却经常扫不上。如果去掉二维码的话，条形码扫描又秒杀的问题。

为什么我们没有选用ZXing而是用AVfoundation呢，是因为我说服了老板，iOS7开发，而不再去兼容iOS5/6。所以我们终于可以抛弃效率低下的ZXing，而选择AVFoundation。为什么说ZXing效率低下，我们这里可以说上几句。

ZXing 是 Google Code上的一个开源的条形码扫描库，是用java设计的，连Google Glass 都在使用的。但有人为了追求更高效率以及可移植性，出现了c++ port. Github上的Objectivc-C port，其实就是用OC代码封装了一下而已，而且已经停止维护。

ZXing扫描，是拿到摄像头的每一帧，然后对其根据如下公式做灰度化

1. f(i,j)=0.30R(i,j)+0.59G(i,j)+0.11B(i,j))  

之后做全局直方图二值化的方法，最后按照  ISO/IEC 18004 规范 进行解析。 

这样效率非常低，在instrument下面可以看到CPU占用远远高于 AVFoundation。而且全局直方图二值化导致精准度并不高。这个库还会带来一大堆C++的东西，在纯iOS7的工程下，不推荐使用。

AVFoundation 扫码的简单使用

这里说一下，我们礼物说是和passbook一样，同时可以扫描二维码和条形码，真是因为这个特性，导致了我写这篇总结。 先粘一下扫码实现部份，如下。

1. - (BOOL)startReading { 
2.     _isReading = YES; 
3.     NSError *error; 
4.     AVCaptureDevice *captureDevice = [AVCaptureDevice defaultDeviceWithMediaType:AVMediaTypeVideo]; 
5.  
6.     AVCaptureDeviceInput *input = [AVCaptureDeviceInput deviceInputWithDevice:captureDevice error:&error]; 
7.  
8.       if  (!input) { 
9.         NSLog(@  "%@" , [error localizedDescription]); 
10.           return  NO; 
11.     } 
12.  
13.     _captureSession = [[AVCaptureSession alloc] init]; 
14.       // Set the input device on the capture session.  
15.     [_captureSession addInput:input]; 
16.  
17.     AVCaptureMetadataOutput *captureMetadataOutput = [[AVCaptureMetadataOutput alloc] init]; 
18.     [_captureSession addOutput:captureMetadataOutput]; 
19.  
20.       // Create a new serial dispatch queue.  
21.     dispatch_queue_t dispatchQueue; 
22.     dispatchQueue = dispatch_queue_create(  "myQueue" , NULL); 
23.     [captureMetadataOutput setMetadataObjectsDelegate:self queue:dispatchQueue]; 
24.  
25.       if  (self.qrcodeFlag) 
26.         [captureMetadataOutput setMetadataObjectTypes:[NSArray arrayWithObject:AVMetadataObjectTypeQRCode]]; 
27.       else  
28.         [captureMetadataOutput setMetadataObjectTypes:[NSArray arrayWithObjects:AVMetadataObjectTypeEAN13Code, AVMetadataObjectTypeEAN8Code, AVMetadataObjectTypeCode128Code, AVMetadataObjectTypeQRCode, nil]]; 
29.  
30.     _videoPreviewLayer = [[AVCaptureVideoPreviewLayer alloc] initWithSession:_captureSession]; 
31.     [_videoPreviewLayer setVideoGravity:AVLayerVideoGravityResizeAspectFill]; 
32.     [_videoPreviewLayer setFrame:self.view.layer.bounds]; 
33.     [self.view.layer addSublayer:_videoPreviewLayer]; 
34.  
35.     [_captureSession startRunning]; 
36.  
37.       return  YES; 
38. } 
39.  
40.  
41. -(  void )stopReading{ 
42.     [_captureSession stopRunning]; 
43.     _captureSession = nil; 
44.     [_videoPreviewLayer removeFromSuperlayer]; 
45. } 
46.  
47. -(  void )captureOutput:(AVCaptureOutput *)captureOutput didOutputMetadataObjects:(NSArray *)metadataObjects 
48.       fromConnection:(AVCaptureConnection *)connection 
49. { 
50.       if  (!_isReading)  return ; 
51.  
52.       if  (metadataObjects != nil && [metadataObjects count] > 0) { 
53.         AVMetadataMachineReadableCodeObject *metadataObj = [metadataObjects objectAtIndex:0]; 
54.  
55.         Do Something.... 
56.     } 
57. } 

 这个代码也不需要加什么注释，挺简单易懂的。

我们上面说过了：当AVFoundation使用多译码器扫描的时候。二维码是秒杀，但是条形码却经常扫不上。如果去掉二维码的话，条形码扫描又秒杀的问题。

但有趣的事情是，如果我写了个demo，用上述代码的话。却又可以秒杀扫描。这个问题困扰了我一下午，仔细对比了项目中的每一行代码和我demo中的全部。除了demo没有画一个提示框在屏幕上以外，其他地方全都一模一样。

那么为什么导致项目中扫描效率如此之慢呢？

猜想1: UI以及后台线程占用大量CPU时间

结果在 instrument下，不攻自破，cpu占用，内存占用非常非常低。

猜想2：系统架构问题

因为添加了QRCode才导致扫描变慢的，那么就应该是和算法效率有关。多引入了一个每一帧都要工作的译码器，导致条形码扫描效率下降。我的Demo是arm64 v7s v7 系统全支持，而项目是ArmV7。

这个想法挺异想天开的。觉得可能是Arm64的指令集效率比armv7快得多导致的。我还去问巧哥，armv7和arm64在密集运算的时候效率差多少，会不会比较明显。

但重新配置了一下，还是错误的。

我发现把屏幕横过来扫描效率比竖过来高多了。于是怀疑是不是 Capture 的方向问题。

猜想3: 摄像头方向问题导致解碼效率低

这个猜想，我没有去证实，因为太麻烦了。要给Session 添加一个新的output 来输出每一帧，而且还是个CMBuffer，还要手动转码。不过后面证实这个也是错的。

猜想4：摄像头参数问题

当初看AVCam 写拍照模块的时候，记得摄像头有很多参数，ZXing 也有一个文件位叫做精确解碼，牺牲效率换精确度。于是就在想会不会苹果家的也要设置参数。

于是就坏怀这个问题去看文档去了，结果歪打正着的发现了正确原因。 这是记录在苹果的FAQ中的，并没在AVFoundation 的 Reference 中。具体编号为：  Technical Note TN2325

就是描述问题里面说到的，demo和工程里面的唯一区别，多了个surfaceLayer。如下图：

为了正确解释这个有趣的问题，我们要解释一下条形码扫描原理。

上面有提过二维码是通过全局直方图二值化后，按照ISO标准解碼，实际上是，按照1:1:3:1:1去寻找那三个寻像图形，就是标志性的大方块。然后圈出二维码大小再去解碼的。也就是说，再没设定边界的情况下全屏都可以。

而条形码完全不同，他是在Detect Center那个点，画一个无限延伸的米字型，然后去判断每一条在线能否解析出条形码所需要的0101010序列。而iOS默认的Center是 Layer 的 Center。

我们再回过头来看工程中的 SurfaceLayer，其实他提示给用户的那个框，已经远离了Center。所以我们竖着扫描的时候，那条水平的扫描线是没有贯穿条形码的，所以扫不上他。

于是乎要根据设备，iPhone4 iPhone5 通过AVCaptureDeviceFormat和AVCaptureSessionPreset 重新设置一下AVCaptureMetadataOutput rectOfInterest，结果问题就解决了。

为什么去掉二维码就没事了呢？

还在那篇FAQ中，有那么一个表格。 

可见，当我们没有二维码的时候，他会有个additional存在。用更加优秀且稍微耗时的算法去优化扫描精准度。

1.当我们遇到问题的时候，不光要记得看 苹果的 guide 和 reference，还要记得看以下 sample code，tech note， FAQ。

2.说不好有意外收获 为什么条形码扫描仪上往往会有一条红线，这并不是为了拟物化，而是告诉用户一定要用这条线对准条形码，否则会有扫不上的可能性。

3.正如福尔摩斯所说：抛开所有不可能的，剩下的，不管多么令人匪夷所思，那都是事实。两套代码仅有UI不一样，效果不同，其实就是UI引导用户错误的使用了扫描仪。