基于zbar的二维码识别

新机器视觉 · 公众号 · 科技自媒体 · 2024-10-18 21:52

主要观点总结

该文章介绍了二维码在工业生产中的应用，以及二维码识别和机器人视觉巡线的结合。通过ROS 2与OpenCV结合的方式，使机器人能够识别二维码并执行预先在二维码中设定的一些动作。文章还介绍了二维码扫描库Zbar的功能和使用方法，包括图像获取与预处理、符号定位与定位模式、符号解码、数据输出与应用集成等。

关键观点总结

关键观点1: 二维码在工业生产中的普及应用。

二维码被广泛应用于日常生活中，如微信登录、手机支付和共享单车等。在工业生产中，二维码也被用于标记物料型号、保存产品的生产信息等。

关键观点2: 二维码识别和机器人视觉巡线的结合。

机器人可以通过识别二维码来执行一些预设动作，这可以通过ROS 2与OpenCV结合的方式实现。

关键观点3: 二维码扫描库Zbar的功能和使用方法。

Zbar是一个开源的条形码和二维码扫描库，可以用于快速识别和解码条形码和二维码。它的功能包括图像获取与预处理、符号定位与定位模式、符号解码、数据输出与应用集成等。

关键观点4: 代码实现的关键内容。

代码实现主要包括通过订阅图像话题数据来捕获图像，每接收到一次图像消息就执行一次回调函数。在回调函数中，首先对图像进行灰度化处理，然后调用Zbar的二维码定位和scan方法进行识别，最终将识别结果发布出来。此外，还可以将二维码结果和图像信息进行融合，使用OpenCV的接口实现。

正文

前言

微信登录要扫二维码，手机支付要扫二维码，共享单车也要扫二维码。除了这些在日常生活中已经非常普及的扫码场景之外，二维码在工业生产中也已经普遍应用，比如使用二维码标记物料型号，或者在二维码中保存产品的生产信息，只要通过相机扫一扫，很快就可以看到对应的内容。

既然二维码可以保存很多信息，那有没有可能和机器人应用结合？当然没有问题，在很多机器人应用场景中也有广泛的二维码识别需求。二维码识别和机器人视觉巡线类似，大家同样可以使用ROS 2与OpenCV 结合的方式，让机器人识别二维码并执行预先在二维码中设定的一些动作。

二维码扫描库——Zbar

Zbar 是一个开源的条形码和二维码扫描库，可以用于快速识别和解码条形码和二维码。安装起来也非常简单，只需要执行以下命令：

$ sudo apt install libzbar-dev

Zbar库的功能主要包含以下四个部分：

1、图像获取与预处理 Zbar 首先需要获取输入图像，可以从相机捕获实时图像，也可以是已保存的静态图像文件。在处理之前，通常需要对图像进行预处理，如灰度化、降噪、边缘检测等操作，以提高后续解码的准确性和效率。

2、符号定位与定位模式 Zbar 使用图像处理技术来定位输入图像中的条形码或二维码符号。对于不同类型的符号（如二维码、一维条形码等），Zbar 会采用不同的定位算法和策略来确定符号的位置和边界。对于二维码，通常会检测其定位模式（Finder Patterns）以及可能的三个定位角。

3、符号解码一旦符号被正确定位，Zbar 就会进行解码操作。对于一维条形码，这涉及到解析条形的宽度和间距信息，然后映射到特定的编码规则（如 EAN-13、Code 128 等）。对于二维码，Zbar 则会解析图案中的数据矩阵，根据 QR 码或 Data Matrix 码的编码规则提取数据。

4、数据输出与应用集成 Zbar 解码成功后，会输出识别到的数据内容，如文本、网址、数字等。这些数据可以被进一步处理，用于应用程序的功能实现，如自动填充表单、商品信息查询、登录验证等。

代码实现

#include "rclcpp/rclcpp.hpp"#include "sensor_msgs/msg/image.hpp"#include #include "opencv2/opencv.hpp"#include "opencv2/imgproc.hpp"#include "opencv2/imgcodecs.hpp"#include "opencv2/highgui.hpp"#include "zbar.h"#include 
class QrCodeDetection : public rclcpp::Node{public:  QrCodeDetection() : Node("qr_code_detection")  {    subscription_ = this->create_subscription<:msg::image>(      "/camera/image_raw", 10, std::bind(&QrCodeDetection::imageCallback, this, std::placeholders::_1));
    qr_code_pub_ = this->create_publisher<:msg::string>("qr_code", 10);    image_pub_ = this->create_publisher<:msg::image>("qr_code_image", 10);  }
private:  void imageCallback(const sensor_msgs::msg::Image::SharedPtr msg){    try {      cv_bridge::CvImagePtr cv_ptr = cv_bridge::toCvCopy(msg, sensor_msgs::image_encodings::BGR8);      cv::Mat frame = cv_ptr->image;      cv::Mat gray;      cv::cvtColor(frame, gray, cv::COLOR_BGR2GRAY);
      zbar::ImageScanner scanner;      scanner.set_config(zbar::ZBAR_NONE, zbar::ZBAR_CFG_ENABLE, 1);      zbar::Image zbar_image(frame.cols, frame.rows, "Y800", (uchar *)gray.data, frame.cols * frame.rows);      scanner.scan(zbar_image);
      for (zbar::Image::SymbolIterator symbol = zbar_image.symbol_begin();            symbol != zbar_image.symbol_end(); ++symbol) {        std::string qr_code_data = symbol->get_data();        RCLCPP_INFO(this->get_logger(), "Scanned QR Code: %s", qr_code_data.c_str());
        // 发布二维码数据        auto qr_code_msg = std_msgs::msg::String();        qr_code_msg.data = qr_code_data;        qr_code_pub_->publish(qr_code_msg);
        // 在图像上绘制二维码边界和信息        std::vector<:point> points;        for (int i = 0; i < symbol->get_location_size(); i++) {          points.push_back(cv::Point(symbol->get_location_x(i), symbol->get_location_y(i)));        }        cv::polylines(frame, points, true, cv::Scalar(0, 255, 0), 2);
        cv::Point text_origin = points[0];        text_origin.y -= 10;  // 将文本位置稍微上移        cv::putText(frame, qr_code_data, text_origin, cv::FONT_HERSHEY_SIMPLEX, 0.8, cv::Scalar(0, 255, 0), 2);      }
      // 发布带有二维码标记的图像      sensor_msgs::msg::Image::SharedPtr out_img = cv_bridge::CvImage(std_msgs::msg::Header(), "bgr8", frame).toImageMsg();      image_pub_->publish(*out_img);    }    catch (cv_bridge::Exception &e) {      RCLCPP_ERROR(this->get_logger(), "cv_bridge exception: %s", e.what());      return;    }  }
  rclcpp::Subscription<:msg::image>::SharedPtr subscription_;  rclcpp::Publisher<:msg::string>::SharedPtr qr_code_pub_;  rclcpp::Publisher<:msg::image>::SharedPtr image_pub_;};
int main(int argc, char *argv[]){  rclcpp::init(argc, argv);  rclcpp::spin(std::make_shared());  rclcpp::shutdown();  return 0;}

重点分析下以上代码的关键内容：

    subscription_ = this->create_subscription<:msg::image>(       "/camera/image_raw", 10, std::bind(&QrCodeDetection::imageCallback, this, std::placeholders::_1));

首先通过订阅图像话题的数据捕获到图像，每接收到一次图像消息就执行一次回调函数。正如下面的代码，每接收一次image话题数据就会执行一次imageCallback的代码。

      // 遍历识别到的QR码      for (zbar::Image::SymbolIterator symbol = zbar_image.symbol_begin();         symbol != zbar_image.symbol_end(); ++symbol) {        const