Сканирование штрихкодов с помощью ML Kit на устройствах Android

С помощью ML Kit можно распознавать и декодировать штрихкоды.

ФункцияОтдельноПакетный
РеализацияМодель динамически скачивается через сервисы Google Play.Модель статически связана с приложением во время сборки.
Размер приложенияУвеличение размера примерно на 200 КБ.Размер увеличился примерно на 2,4 МБ.
Время инициализацииПеред первым использованием может потребоваться дождаться скачивания модели.Модель доступна сразу.

Попробовать

Подготовка

  1. В файле build.gradle на уровне проекта убедитесь, что репозиторий Google Maven включен в разделы buildscript и allprojects.

  2. Добавьте зависимости для библиотек ML Kit для Android в файл Gradle на уровне приложения, который обычно называется app/build.gradle. Выберите одну из следующих зависимостей в зависимости от ваших потребностей:

    Для включения модели в приложение:

    dependencies {
      // ...
      // Use this dependency to bundle the model with your app
      implementation 'com.google.mlkit:barcode-scanning:17.3.0'
    }
    

    Для использования модели в сервисах Google Play:

    dependencies {
      // ...
      // Use this dependency to use the dynamically downloaded model in Google Play Services
      implementation 'com.google.android.gms:play-services-mlkit-barcode-scanning:18.3.1'
    }
    
  3. Если вы решите использовать модель в сервисах Google Play, вы можете настроить автоматическую загрузку модели на устройство после установки приложения из Google Play. Для этого добавьте в файл AndroidManifest.xml приложения следующую декларацию:

    <application ...>
          ...
          <meta-data
              android:name="com.google.mlkit.vision.DEPENDENCIES"
              android:value="barcode" >
          <!-- To use multiple models: android:value="barcode,model2,model3" -->
    </application>
    

    Вы также можете проверить доступность модели и запросить ее скачивание с помощью ModuleInstallClient API сервисов Google Play.

    Если вы не включите скачивание модели во время установки или не запросите явное скачивание, модель будет скачана при первом запуске сканера. Запросы, отправленные до завершения скачивания, не будут обработаны.

Требования к исходным изображениям

  • Чтобы ML Kit мог точно считывать штрих-коды, входные изображения должны содержать штрих-коды, представленные достаточным количеством пиксельных данных.

    Требования к данным пикселей зависят от типа штрихкода и объема закодированных в нем данных, поскольку многие штрихкоды поддерживают полезную нагрузку переменного размера. Как правило, ширина самого узкого элемента штрихкода должна составлять не менее двух пикселей, а высота – не менее двух пикселей (для двумерных кодов).

    Например, штрихкод EAN-13 состоит из полос и пробелов шириной 1, 2, 3 или 4 единицы, поэтому в идеале ширина полос и пробелов в изображении штрихкода EAN-13 должна составлять не менее 2, 4, 6 и 8 пикселей. Поскольку штрихкод EAN-13 имеет ширину 95 единиц, его ширина должна составлять не менее 190 пикселей.

    Для более плотных форматов, таких как PDF417, требуются большие размеры пикселей, чтобы ML Kit мог их надежно считывать. Например, код PDF417 может содержать до 34 "слов" шириной 17 единиц в одной строке, что в идеале должно составлять не менее 1156 пикселей в ширину.

  • Плохая фокусировка изображения может повлиять на точность сканирования. Если приложение не получает приемлемых результатов, попросите пользователя сделать снимок ещё раз.

  • Для типичных приложений рекомендуется использовать изображения с более высоким разрешением, например 1280 x 720 или 1920 x 1080, чтобы штрихкоды можно было сканировать с большего расстояния от камеры.

    Однако в приложениях, где важна задержка, можно повысить производительность, захватывая изображения с более низким разрешением, но требуя, чтобы штрихкод занимал большую часть входного изображения. Также ознакомьтесь с советами по повышению эффективности в реальном времени.

1. Настройте сканер штрихкодов

Если вы знаете, какие форматы штрихкодов вам нужны, вы можете ускорить работу детектора, настроив его на распознавание только этих форматов.

Например, чтобы распознавать только коды Aztec и QR-коды, создайте объект BarcodeScannerOptions, как показано в примере ниже.

Kotlin

val options = BarcodeScannerOptions.Builder()
        .setBarcodeFormats(
                Barcode.FORMAT_QR_CODE,
                Barcode.FORMAT_AZTEC)
        .build()

Java

BarcodeScannerOptions options =
        new BarcodeScannerOptions.Builder()
        .setBarcodeFormats(
                Barcode.FORMAT_QR_CODE,
                Barcode.FORMAT_AZTEC)
        .build();

Поддерживаются следующие форматы:

  • Code 128 (FORMAT_CODE_128)
  • Code 39 (FORMAT_CODE_39)
  • Code 93 (FORMAT_CODE_93)
  • Codabar (FORMAT_CODABAR)
  • EAN-13 (FORMAT_EAN_13)
  • EAN-8 (FORMAT_EAN_8)
  • ITF (FORMAT_ITF)
  • UPC-A (FORMAT_UPC_A)
  • UPC-E (FORMAT_UPC_E)
  • QR-код (FORMAT_QR_CODE)
  • PDF417 (FORMAT_PDF417)
  • Aztec (FORMAT_AZTEC)
  • Data Matrix (FORMAT_DATA_MATRIX)

Начиная со встроенной модели 17.1.0 и отдельной модели 18.2.0, вы также можете вызвать метод enableAllPotentialBarcodes(), чтобы получить все потенциальные штрихкоды, даже если их нельзя декодировать. Это можно использовать для дальнейшего распознавания, например увеличив изображение с камеры, чтобы получить более четкое изображение любого штрихкода в возвращенной граничной рамке.

Kotlin

val options = BarcodeScannerOptions.Builder()
        .setBarcodeFormats(...)
        .enableAllPotentialBarcodes() // Optional
        .build()

Java

BarcodeScannerOptions options =
        new BarcodeScannerOptions.Builder()
        .setBarcodeFormats(...)
        .enableAllPotentialBarcodes() // Optional
        .build();

Further on, starting from bundled library 17.2.0 and unbundled library 18.3.0, a new feature called auto-zoom has been introduced to further enhance the barcode scanning experience. With this feature enabled, the app is notified when all barcodes within the view are too distant for decoding. As a result, the app can effortlessly adjust the camera's zoom ratio to the recommended setting provided by the library, ensuring optimal focus and readability. This feature will significantly enhance the accuracy and success rate of barcode scanning, making it easier for apps to capture information precisely.

To enable auto-zooming and customize the experience, you can utilize the setZoomSuggestionOptions() method along with your own ZoomCallback handler and desired maximum zoom ratio, as demonstrated in the code below.

Kotlin

val options = BarcodeScannerOptions.Builder()
        .setBarcodeFormats(...)
        .setZoomSuggestionOptions(
            new ZoomSuggestionOptions.Builder(zoomCallback)
                .setMaxSupportedZoomRatio(maxSupportedZoomRatio)
                .build()) // Optional
        .build()

Java

BarcodeScannerOptions options =
        new BarcodeScannerOptions.Builder()
        .setBarcodeFormats(...)
        .setZoomSuggestionOptions(
            new ZoomSuggestionOptions.Builder(zoomCallback)
                .setMaxSupportedZoomRatio(maxSupportedZoomRatio)
                .build()) // Optional
        .build();

zoomCallback is required to be provided to handle whenever the library suggests a zoom should be performed and this callback will always be called on the main thread.

The following code snippet shows an example of defining a simple callback.

Kotlin

fun setZoom(ZoomRatio: Float): Boolean {
    if (camera.isClosed()) return false
    camera.getCameraControl().setZoomRatio(zoomRatio)
    return true
}

Java

boolean setZoom(float zoomRatio) {
    if (camera.isClosed()) {
        return false;
    }
    camera.getCameraControl().setZoomRatio(zoomRatio);
    return true;
}

maxSupportedZoomRatio is related to the camera hardware, and different camera libraries have different ways to fetch it (see the javadoc of the setter method). In case this is not provided, an unbounded zoom ratio might be produced by the library which might not be supported. Refer to the setMaxSupportedZoomRatio() method introduction to see how to get the max supported zoom ratio with different Camera libraries.

When auto-zooming is enabled and no barcodes are successfully decoded within the view, BarcodeScanner triggers your zoomCallback with the requested zoomRatio. If the callback correctly adjusts the camera to this zoomRatio, it is highly probable that the most centered potential barcode will be decoded and returned.

A barcode may remain undecodable even after a successful zoom-in. In such cases, BarcodeScanner may either invoke the callback for another round of zoom-in until the maxSupportedZoomRatio is reached, or provide an empty list (or a list containing potential barcodes that were not decoded, if enableAllPotentialBarcodes() was called) to the OnSuccessListener (which will be defined in step 4. Process the image).

2. Prepare the input image

To recognize barcodes in an image, create an InputImage object from either a Bitmap, media.Image, ByteBuffer, byte array, or a file on the device. Then, pass the InputImage object to the BarcodeScanner's process method.

You can create an InputImage object from different sources, each is explained below.

Using a media.Image

To create an InputImage object from a media.Image object, such as when you capture an image from a device's camera, pass the media.Image object and the image's rotation to InputImage.fromMediaImage().

If you use the CameraX library, the OnImageCapturedListener and ImageAnalysis.Analyzer classes calculate the rotation value for you.

Kotlin

private class YourImageAnalyzer : ImageAnalysis.Analyzer {

    override fun analyze(imageProxy: ImageProxy) {
        val mediaImage = imageProxy.image
        if (mediaImage != null) {
            val image = InputImage.fromMediaImage(mediaImage, imageProxy.imageInfo.rotationDegrees)
            // Pass image to an ML Kit Vision API
            // ...
        }
    }
}

Java

private class YourAnalyzer implements ImageAnalysis.Analyzer {

    @Override
    public void analyze(ImageProxy imageProxy) {
        Image mediaImage = imageProxy.getImage();
        if (mediaImage != null) {
          InputImage image =
                InputImage.fromMediaImage(mediaImage, imageProxy.getImageInfo().getRotationDegrees());
          // Pass image to an ML Kit Vision API
          // ...
        }
    }
}

Если вы не используете библиотеку камеры, которая предоставляет угол поворота изображения, вы можете рассчитать его на основе угла поворота устройства и ориентации датчика камеры в устройстве:

Kotlin

private val ORIENTATIONS = SparseIntArray()

init {
    ORIENTATIONS.append(Surface.ROTATION_0, 0)
    ORIENTATIONS.append(Surface.ROTATION_90, 90)
    ORIENTATIONS.append(Surface.ROTATION_180, 180)
    ORIENTATIONS.append(Surface.ROTATION_270, 270)
}

/**
 * Get the angle by which an image must be rotated given the device's current
 * orientation.
 */
@RequiresApi(api = Build.VERSION_CODES.LOLLIPOP)
@Throws(CameraAccessException::class)
private fun getRotationCompensation(cameraId: String, activity: Activity, isFrontFacing: Boolean): Int {
    // Get the device's current rotation relative to its "native" orientation.
    // Then, from the ORIENTATIONS table, look up the angle the image must be
    // rotated to compensate for the device's rotation.
    val deviceRotation = activity.windowManager.defaultDisplay.rotation
    var rotationCompensation = ORIENTATIONS.get(deviceRotation)

    // Get the device's sensor orientation.
    val cameraManager = activity.getSystemService(CAMERA_SERVICE) as CameraManager
    val sensorOrientation = cameraManager
            .getCameraCharacteristics(cameraId)
            .get(CameraCharacteristics.SENSOR_ORIENTATION)!!

    if (isFrontFacing) {
        rotationCompensation = (sensorOrientation + rotationCompensation) % 360
    } else { // back-facing
        rotationCompensation = (sensorOrientation - rotationCompensation + 360) % 360
    }
    return rotationCompensation
}

Java

private static final SparseIntArray ORIENTATIONS = new SparseIntArray();
static {
    ORIENTATIONS.append(Surface.ROTATION_0, 0);
    ORIENTATIONS.append(Surface.ROTATION_90, 90);
    ORIENTATIONS.append(Surface.ROTATION_180, 180);
    ORIENTATIONS.append(Surface.ROTATION_270, 270);
}

/**
 * Get the angle by which an image must be rotated given the device's current
 * orientation.
 */
@RequiresApi(api = Build.VERSION_CODES.LOLLIPOP)
private int getRotationCompensation(String cameraId, Activity activity, boolean isFrontFacing)
        throws CameraAccessException {
    // Get the device's current rotation relative to its "native" orientation.
    // Then, from the ORIENTATIONS table, look up the angle the image must be
    // rotated to compensate for the device's rotation.
    int deviceRotation = activity.getWindowManager().getDefaultDisplay().getRotation();
    int rotationCompensation = ORIENTATIONS.get(deviceRotation);

    // Get the device's sensor orientation.
    CameraManager cameraManager = (CameraManager) activity.getSystemService(CAMERA_SERVICE);
    int sensorOrientation = cameraManager
            .getCameraCharacteristics(cameraId)
            .get(CameraCharacteristics.SENSOR_ORIENTATION);

    if (isFrontFacing) {
        rotationCompensation = (sensorOrientation + rotationCompensation) % 360;
    } else { // back-facing
        rotationCompensation = (sensorOrientation - rotationCompensation + 360) % 360;
    }
    return rotationCompensation;
}

Затем передайте объект media.Image и значение угла поворота в InputImage.fromMediaImage():

Kotlin

val image = InputImage.fromMediaImage(mediaImage, rotation)

Java

InputImage image = InputImage.fromMediaImage(mediaImage, rotation);

Как использовать URI файла

Чтобы создать объект InputImage на основе URI файла, передайте контекст приложения и URI файла в InputImage.fromFilePath(). Это полезно, когда вы используете намерение ACTION_GET_CONTENT, чтобы предложить пользователю выбрать изображение из галереи.

Kotlin

val image: InputImage
try {
    image = InputImage.fromFilePath(context, uri)
} catch (e: IOException) {
    e.printStackTrace()
}

Java

InputImage image;
try {
    image = InputImage.fromFilePath(context, uri);
} catch (IOException e) {
    e.printStackTrace();
}

Как использовать ByteBuffer или ByteArray

Чтобы создать объект InputImage из ByteBuffer или ByteArray, сначала рассчитайте угол поворота изображения, как описано выше для входных данных media.Image. Затем создайте объект InputImage с буфером или массивом, а также высотой, шириной, форматом кодирования цвета и углом поворота изображения:

Kotlin

val image = InputImage.fromByteBuffer(
        byteBuffer,
        /* image width */ 480,
        /* image height */ 360,
        rotationDegrees,
        InputImage.IMAGE_FORMAT_NV21 // or IMAGE_FORMAT_YV12
)
// Or:
val image = InputImage.fromByteArray(
        byteArray,
        /* image width */ 480,
        /* image height */ 360,
        rotationDegrees,
        InputImage.IMAGE_FORMAT_NV21 // or IMAGE_FORMAT_YV12
)

Java

InputImage image = InputImage.fromByteBuffer(byteBuffer,
        /* image width */ 480,
        /* image height */ 360,
        rotationDegrees,
        InputImage.IMAGE_FORMAT_NV21 // or IMAGE_FORMAT_YV12
);
// Or:
InputImage image = InputImage.fromByteArray(
        byteArray,
        /* image width */480,
        /* image height */360,
        rotation,
        InputImage.IMAGE_FORMAT_NV21 // or IMAGE_FORMAT_YV12
);

Использование Bitmap

Чтобы создать объект InputImage на основе объекта Bitmap, добавьте следующее объявление:

Kotlin

val image = InputImage.fromBitmap(bitmap, 0)

Java

InputImage image = InputImage.fromBitmap(bitmap, rotationDegree);

Изображение представлено объектом Bitmap вместе с градусами поворота.

3. Получите экземпляр BarcodeScanner

Kotlin

val scanner = BarcodeScanning.getClient()
// Or, to specify the formats to recognize:
// val scanner = BarcodeScanning.getClient(options)

Java

BarcodeScanner scanner = BarcodeScanning.getClient();
// Or, to specify the formats to recognize:
// BarcodeScanner scanner = BarcodeScanning.getClient(options);

4. Обработка изображения

Передайте изображение методу process:

Kotlin

val result = scanner.process(image)
        .addOnSuccessListener { barcodes ->
            // Task completed successfully
            // ...
        }
        .addOnFailureListener {
            // Task failed with an exception
            // ...
        }

Java

Task<List<Barcode>> result = scanner.process(image)
        .addOnSuccessListener(new OnSuccessListener<List<Barcode>>() {
            @Override
            public void onSuccess(List<Barcode> barcodes) {
                // Task completed successfully
                // ...
            }
        })
        .addOnFailureListener(new OnFailureListener() {
            @Override
            public void onFailure(@NonNull Exception e) {
                // Task failed with an exception
                // ...
            }
        });

5. Как получить информацию из штрихкодов

Если распознавание штрихкода прошло успешно, список объектов Barcode передается в прослушиватель успешного выполнения. Каждый объект Barcode представляет собой штрихкод, обнаруженный на изображении. Для каждого штрихкода можно получить его координаты на входном изображении, а также первичные данные, закодированные в штрихкоде. Кроме того, если сканер штрихкодов смог определить тип данных, закодированных в штрихкоде, вы можете получить объект, содержащий обработанные данные.

Пример:

Kotlin

for (barcode in barcodes) {
    val bounds = barcode.boundingBox
    val corners = barcode.cornerPoints

    val rawValue = barcode.rawValue

    val valueType = barcode.valueType
    // See API reference for complete list of supported types
    when (valueType) {
        Barcode.TYPE_WIFI -> {
            val ssid = barcode.wifi!!.ssid
            val password = barcode.wifi!!.password
            val type = barcode.wifi!!.encryptionType
        }
        Barcode.TYPE_URL -> {
            val title = barcode.url!!.title
            val url = barcode.url!!.url
        }
    }
}

Java

for (Barcode barcode: barcodes) {
    Rect bounds = barcode.getBoundingBox();
    Point[] corners = barcode.getCornerPoints();

    String rawValue = barcode.getRawValue();

    int valueType = barcode.getValueType();
    // See API reference for complete list of supported types
    switch (valueType) {
        case Barcode.TYPE_WIFI:
            String ssid = barcode.getWifi().getSsid();
            String password = barcode.getWifi().getPassword();
            int type = barcode.getWifi().getEncryptionType();
            break;
        case Barcode.TYPE_URL:
            String title = barcode.getUrl().getTitle();
            String url = barcode.getUrl().getUrl();
            break;
    }
}

Советы по повышению эффективности в реальном времени

Если вы хотите сканировать штрихкоды в приложении, работающем в реальном времени, следуйте приведенным ниже рекомендациям, чтобы добиться оптимальной частоты кадров.

  • Не записывайте видео в исходном разрешении камеры. На некоторых устройствах захват входных данных с исходным разрешением приводит к созданию очень больших изображений (более 10 мегапикселей), что приводит к очень низкой задержке без повышения точности. Вместо этого запрашивайте у камеры только тот размер, который необходим для распознавания штрихкода. Обычно это не более двух мегапикселей.

    Если скорость сканирования важна, вы можете дополнительно снизить разрешение фотосъемки. Однако учитывайте минимальные требования к размеру штрихкода, указанные выше.

    Если вы пытаетесь распознать штрихкоды из последовательности кадров потокового видео, распознаватель может выдавать разные результаты от кадра к кадру. Чтобы убедиться в том, что вы возвращаете правильный результат, дождитесь, пока не получите серию одинаковых значений.

    Контрольная цифра не поддерживается для ITF и CODE-39.

  • Если вы используете API Camera или camera2, ограничьте количество вызовов детектора. Если во время работы детектора становится доступен новый кадр видео, пропустите его. Пример можно найти в классе VisionProcessorBase краткого руководства по работе с примером приложения.
  • Если вы используете API CameraX, убедитесь, что для стратегии противодавления задано значение по умолчанию ImageAnalysis.STRATEGY_KEEP_ONLY_LATEST. Это гарантирует, что для анализа будет передаваться только одно изображение за раз. Если во время работы анализатора будет создано больше изображений, они будут автоматически удалены и не будут поставлены в очередь на отправку. После того как анализируемое изображение будет закрыто с помощью вызова ImageProxy.close(), будет передано следующее последнее изображение.
  • Если вы используете выходные данные детектора для наложения графики на входное изображение, сначала получите результат из ML Kit, а затем визуализируйте изображение и наложение за один шаг. Отрисовка на экране выполняется только один раз для каждого входного кадра. Пример можно найти в классах CameraSourcePreview и GraphicOverlay в кратком руководстве по работе с примером приложения.
  • Если вы используете Camera2 API, делайте снимки в формате ImageFormat.YUV_420_888. Если вы используете более раннюю версию Camera API, снимайте изображения в формате ImageFormat.NV21.