如何使用 Swift 开发简单的条形码检测器？

Posted 2020-07-27 OneAPM官方技术

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篇首语：本文由小常识网(cha138.com)小编为大家整理，主要介绍了如何使用 Swift 开发简单的条形码检测器？相关的知识，希望对你有一定的参考价值。

【编者按】本文作者为 Matthew Maher，主要手把手地介绍如何用 Swift 构建简单的条形码检测器。文章系 OneAPM 工程师编译整理。

超市收银员对货物进行扫码，机场内录入行李或检查乘客，或是在大型零售商的存货管理等活动中，条形码扫码器都是一个简单而实用的工具。事实上，条形码扫码器还帮助消费者实现了智能购物，货物分类等用途。这次，我们将为iPhone开发一个扫码器。

我们很幸运，苹果公司让条形码扫描过程的实现变得很简单。我们将会深入AV Foundation框架开发一个简单的能够扫描CD条形码的app，然后获得专辑的关键信息，最后在app的界面中打印出来。阅读条形码很酷炫也很重要，我们会根据读到的条形码采取进一步的操作。

不用多说，能扫码的设备必须要有一个摄像头。从这里开始，让我们拿一个配备有摄像头的ios设备开始干活吧！

简介 CDbarcodes

我们今天开发的这个app名叫CDBarcodes——通俗易懂，即条形码扫描对象是CD。当我们的设备检测到一个条形码时，会拾取这个货码然后发送到Discogs的数据库，获得其专辑名称、艺人姓名以及发布年份。Discogs的音乐数据库十分强大，因此我们很有可能找到一些实用信息。

下载CDBarcodes的初始项目。

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除了一个不错的数据库，Discogs还有一个实用的API来帮助查询。我们涉及的仅仅是Discogs提供给开发者的一小部分功能，不过这已经足够使我们的app跑起来了。

Discogs

进入Discogs网站。首先我们必须注册一个Discogs账号并登录。在这之后，下拉到页面最底端。在页尾最左栏点击API。

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在Discogs的API界面左侧的数据库区域点击搜索（Search）。

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这是我们查询的端点。我们将会从“title”和“year”这两个参数上获得专辑信息。

现在，我们将这个URL记录在CDBarcodes中以便后面的查询。在Constants.swift中添加DISCOGS_AUTH_URL并赋值https://api.discogs.com/database/search?q=作为常量。

let DISCOGS_KEY = "your-discogs-key"

现在我们能够在整个app里面通过DISCOGS_AUTH_URL调用URL。

回到Discogs的API页面，选择创建一个新的app，并获得一些认证信息。在页面顶端的导航栏中，找到“Create an App”，点击该按钮。

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在应用名称栏里输入“CDBarcodes Your Name”，或是其他合适的名字。描述可以使用下面的文字：

“这是一个iOS应用，旨在在读取CD的条形码后显示专辑信息。”

然后，点击“Create Application”（即创建应用）按钮。

在结束页面，会看到允许我们使用条形码的认证信息。

复制“Consumer Key”（用户秘钥）到Constants.swift的DISCOGS_KEY里面。

有了这个URL，我们可以很方便的在整个CDBarcodes应用里使用这些参数。

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CocoaPods

我们使用功能强大的依赖管理器（dependency manager）CocoaPods来与Discogs的API进行交互。有关CocoaPods的安装和其他信息，可以参照CocoaPods官网。

经由CocoaPods，在网络端我们将会使用Alamofire，并借助SwiftyJSON来处理Discogs返回的JSON。

现在开始在CDBarcodes实战吧！

安装好CocoaPods，打开终端界面，调至CDBarcodes，在Xcode项目中使用下面的代码初始化CoccoaPods：

cd <your-xcode-project-directory>
pod init

在Xcode里打开Podfile文件：

open -a Xcode Podfile

输入或是复制粘贴下面的代码至Podfile文件：

source ‘https://github.com/CocoaPods/Specs.git‘
platform :ios, ‘8.0‘
use_frameworks!

pod ‘Alamofire‘, ‘~> 3.0‘

target ‘CDBarcodes’ do
pod ‘SwiftyJSON‘, :git => ‘https://github.com/SwiftyJSON/SwiftyJSON.git‘
end

最后，运行下面的代码下载Alamofire和SwiftyJSON：

pod install

现在回到Xcode！注意开发app时要保持打开CDBarcodes.xcworkspace（工作区）。

条形码阅读器

苹果的AV Foundation框架提供了我们开发这个条形码阅读器app需要的相关工具。下面是整个过程中会涉及到的几个方面：

AVCaptureSession将会处理来自相机的输入输出数据。
AVCaptureDevice指的是物理设备及其它的属性。AVCaptureSession从AVCaptureDevice这里接受输入信息。
AVCaptureDeviceInput从输入设备获取输入数据。
AVCaptureMetadataOutput将元数据对象发送至代理对象（delegate object）处进行处理。

在BarcodeReaderViewController.swift里面，我们的第一步操作是导入AVFoundation。

import UIKit
import AVFoundation

注意要遵循AVCaptureMetadataOutputObjectsDelegate。

在viewDidLoad()，将运行我们的条形码阅读引擎。

首先，新建一个AVCaptureSession对象并设置AVCaptureDevice。然后，我们新建一个输入对象并添加至AVCaptureSession。

class BarcodeReaderViewController: UIViewController, AVCaptureMetadataOutputObjectsDelegate {

var session: AVCaptureSession!
var previewLayer: AVCaptureVideoPreviewLayer!

override func viewDidLoad() {
    super.viewDidLoad()

    // Create a session object. 新建一个模块对象
    session = AVCaptureSession()

    // Set the captureDevice. 设置captureDevice
    let videoCaptureDevice = AVCaptureDevice.defaultDeviceWithMediaType(AVMediaTypeVideo)

    // Create input object. 新建输入设备
    let videoInput: AVCaptureDeviceInput?

    do {
        videoInput = try AVCaptureDeviceInput(device: videoCaptureDevice)
    } catch {
        return
    }

    // Add input to the session. 将输入添加至模块中
    if (session.canAddInput(videoInput)) {
        session.addInput(videoInput)
    } else {
        scanningNotPossible()
    }

如果设备碰巧没有摄像头时，扫描过程将不可能实现。因此，我们需要一个报错函数。在这里，我们通知用户寻找一个有相机的iOS设备以便进行下一步CD条形码的读取。

func scanningNotPossible() {
    // Let the user know that scanning isn‘t possible with the current device. 告知用户扫描现有设备无法扫描
    let alert = UIAlertController(title: "Can‘t Scan.", message: "Let‘s try a device equipped with a camera.", preferredStyle: .Alert)
    alert.addAction(UIAlertAction(title: "OK", style: .Default, handler: nil))
    presentViewController(alert, animated: true, completion: nil)
    session = nil
}

回到viewDidLoad()，在将输入添加至（session）模块后，我们接着新建AVCaptureMetadataOutput并将它添加到模块中。我们将捕捉到的数据通过一个串行序列的形式发送给代理对象。

下一步就是明确我们应该扫描的条形码类型。在这里我们面对的是EAN-13类型的条形码。有趣的是，并不是所有的条形码都是这种类型；有一些将会是UPC-A格式。这可能会导致错误出现。

苹果会自动将UPC-A格式的条形码前面加一个0后转为EAN-13格式。UPC-A格式的条形码仅仅有12位数字；而在EAN-13格式的条形码中则是13位。这个自动转换过程的一个好处是我们可以查询metadataObjectTypes AVMetadataObjectTypeEAN13Code，因此两种格式的条形码我们就都能读取了。需要注意的是这个转换会直接改变条形码从而误导Discogs数据库。不过不用担心，我们马上就会解决这个问题。

无论如何，在用户设备相机有问题时我们就将用户引导至scanningNotPossible()函数。

// Create output object. 新建输出对象
let metadataOutput = AVCaptureMetadataOutput()

// Add output to the session. 将输出添加至模块
if (session.canAddOutput(metadataOutput)) {
    session.addOutput(metadataOutput)

    // Send captured data to the delegate object via a serial queue. 通过串行序列将捕捉到的数据发送至代理对象。
    metadataOutput.setMetadataObjectsDelegate(self, queue: dispatch_get_main_queue())

    // Set barcode type for which to scan: EAN-13. 设置需要扫描的条形码类型：EAN-13
    metadataOutput.metadataObjectTypes = [AVMetadataObjectTypeEAN13Code]

} else {
    scanningNotPossible()
}

现在我们就搞定了这个酷炫的功能，拉出来溜溜吧！我们将使用AVCaptureVideoPreviewLayer以整个屏幕展示视频。

最后，我们开始捕捉模块。

// Add previewLayer and have it show the video data. 添加previewLayer并展示视频数据

    previewLayer = AVCaptureVideoPreviewLayer(session: session);
    previewLayer.frame = view.layer.bounds;
    previewLayer.videoGravity = AVLayerVideoGravityResizeAspectFill;
    view.layer.addSublayer(previewLayer);

    // Begin the capture session. 开启捕捉模块

    session.startRunning()

In captureOutput:didOutputMetadataObjects:fromConnection, we celebrate, as our barcode reader found something!

通过captureOutput:didOutputMetadataObjects:fromConnection，我们的条形码阅读器终于读取到了一些数据。

首先，我们需要使用第一个对象获得metadataObjects数组并将其转换为可机读代码。然后，我们将readableCode字符串发送至barcodeDetected()。

在进入barcodeDetected()函数前，我们会停止捕捉模块并给用户一个震动反馈。如果我们忘了叫停捕捉模块，那么震动也就停不下来了！这也是为什么这是一个好案例的原因。

func captureOutput(captureOutput: AVCaptureOutput!, didOutputMetadataObjects metadataObjects: [AnyObject]!, fromConnection connection: AVCaptureConnection!) {

    // Get the first object from the metadataObjects array. 获得metadataObjects数组的第一个对象
    if let barcodeData = metadataObjects.first {
        // Turn it into machine readable code 转换为可机读代码
        let barcodeReadable = barcodeData as? AVMetadataMachineReadableCodeObject;
        if let readableCode = barcodeReadable {
            // Send the barcode as a string to barcodeDetected() 发送条形码数据
            barcodeDetected(readableCode.stringValue);
        }

        // Vibrate the device to give the user some feedback. 震动反馈
        AudioServicesPlaySystemSound(SystemSoundID(kSystemSoundID_Vibrate))

        // Avoid a very buzzy device. 结束捕捉模块
        session.stopRunning()
    }
}

在barcodeDetected()函数里面我们有很多事情要做。第一个任务是在震动反馈之后，提示用户我们已经发现了条形码。然后我们利用找到的数据开始干活！

条形代码中的空格必须移除。在这之后我们需要确认条形码格式是EAN-13还是UPC-A。如果是EAN-13我们可以直接使用。如果对象是一个UPC-A代码，那么它已经被转化为EAN-13格式，我们需要将其转换为原始格式。

如我们前文已经讨论的那样，苹果设备在UPC-A格式的条形码前添加一个0将其转化为EAN-13格式，因此我们首先确定代码是以0开头的。如果是，我们需要将它移除。少了这一步，Discogs数据库将不能识别这个数字，我们也就得不到想要的数据了。

在获得清理后的条形码字符串后，我们将它发送至DataService.searchAPI()并弹出BarcodeReaderViewController.swift。

func barcodeDetected(code: String) {

    // Let the user know we‘ve found something. 告知用户扫描结果
    let alert = UIAlertController(title: "Found a Barcode!", message: code, preferredStyle: UIAlertControllerStyle.Alert)
    alert.addAction(UIAlertAction(title: "Search", style: UIAlertActionStyle.Destructive, handler: { action in

        // Remove the spaces. 移除空格
        let trimmedCode = code.stringByTrimmingCharactersInSet(NSCharacterSet.whitespaceCharacterSet())

        // EAN or UPC?  确定格式
        // Check for added "0" at beginning of code.

        let trimmedCodeString = "\(trimmedCode)"
        var trimmedCodeNoZero: String

        if trimmedCodeString.hasPrefix("0") && trimmedCodeString.characters.count > 1 {
            trimmedCodeNoZero = String(trimmedCodeString.characters.dropFirst())

            // Send the doctored UPC to DataService.searchAPI() 将UPC发送至API
            DataService.searchAPI(trimmedCodeNoZero)
        } else {

            // Send the doctored EAN to DataService.searchAPI()
            DataService.searchAPI(trimmedCodeString)
        }

        self.navigationController?.popViewControllerAnimated(true)
    }))

    self.presentViewController(alert, animated: true, completion: nil)
}

在离开BarcodeReaderViewController.swift之前，在viewDidLoad()下面，我们添加 viewWillAppear() 和 viewWillDisappear()函数。viewWillAppear()将会开启捕捉模块；而viewWillDisappear()会终止这一模块。

override func viewWillAppear(animated: Bool) {

    super.viewWillAppear(animated)
    if (session?.running == false) {
        session.startRunning()
    }
}

override func viewWillDisappear(animated: Bool) {
    super.viewWillDisappear(animated)

    if (session?.running == true) {
        session.stopRunning()
    }
}

数据服务

在DataService.swift里，我们首先要导入Alamofire 和 SwiftyJSON。

接着，我们声明一些变量以便存储从Discogs返回的原始数据。根据Bionik6的建议，我们巧妙地使用private(set)函数避免了用户可能导致的阻塞问题。

然后，建立Alamofire GET请求。在这里JSON会被解析，从而获得专辑的title（名称）和year（发行年份）。将原始的title和year字符串赋给ALBUM_FROM_DISCOGS 和 YEAR_FROM_DISCOGS，在后文将会用到它们来初始化我们的专辑。

现在，我们拥有了来自Discogs的数据，我们可以正式开秀了；随之我们通知AlbumDetailsViewController.swift模块捕捉到的信息。

import Foundation
import Alamofire
import SwiftyJSON

class DataService {

static let dataService = DataService()

private(set) var ALBUM_FROM_DISCOGS = ""
private(set) var YEAR_FROM_DISCOGS = ""

static func searchAPI(codeNumber: String) {
    // The URL we will use to get out album data from Discogs 使用URL获得数据
    let discogsURL = "\(DISCOGS_AUTH_URL)\(codeNumber)&?barcode&key=\(DISCOGS_KEY)&secret=\(DISCOGS_SECRET)"

    Alamofire.request(.GET, discogsURL)
        .responseJSON { response in

            var json = JSON(response.result.value!)

            let albumArtistTitle = "\(json["results"][0]["title"])"
            let albumYear = "\(json["results"][0]["year"])"

            self.dataService.ALBUM_FROM_DISCOGS = albumArtistTitle
            self.dataService.YEAR_FROM_DISCOGS = albumYear

            // Post a notification to let AlbumDetailsViewController know we have some data. 通知AlbumDetailsViewController
            NSNotificationCenter.defaultCenter().postNotificationName("AlbumNotification", object: nil)
    }
}

}

专辑模块

在专辑模块Album.swift中，我们会处理专辑数据以便符合我们的要求。这个模块将会获取原始的artistAlbum 和 albumYear字符串然后将它们用户友好化。在AlbumDetailsViewController.swift我们展示加工后的album 和 year信息。

import Foundation

class Album {        

private(set) var album: String!
private(set) var year: String!

init(artistAlbum: String, albumYear: String) {

    // Add a little extra text to the album information 添加额外专辑信息
    self.album = "Album: \n\(artistAlbum)"
    self.year = "Released in: \(albumYear)"
}

}

专辑展示时间！

在viewDidLoad()模块中，设置好指向条形码阅读器的标签（label）。然后，我们需要在NSNotification添加观察者（Observer），以便我们已经展示的提示能够集群。在deinit中，我们会移除观察者（Observer）。

deinit {
    NSNotificationCenter.defaultCenter().removeObserver(self)
}

override func viewDidLoad() {
    super.viewDidLoad()

    artistAlbumLabel.text = "Let‘s scan an album!"
    yearLabel.text = ""

    NSNotificationCenter.defaultCenter().addObserver(self, selector: #selector(setLabels(_:)), name: "AlbumNotification", object: nil)
}

当通知出现时，setLabels()函数将会被调用。在这里，我们会使用来自DataService.swift的原始数据初始化Album。标签将会展示加工后的字符串。

func setLabels(notification: NSNotification){

    // Use the data from DataService.swift to initialize the Album.
    let albumInfo = Album(artistAlbum: DataService.dataService.ALBUM_FROM_DISCOGS, albumYear: DataService.dataService.YEAR_FROM_DISCOGS)
    artistAlbumLabel.text = "\(albumInfo.album)"
    yearLabel.text = "\(albumInfo.year)"
}