ZBar源码分析——img_scanner.c

一、ZBar的工作流程

通过分析ZBar项目的结构，可以看到ZBar的工作流程大致分为4个步骤：

（一）读入图像并配置参数；

（二）扫描读入的图像并根据梯度变化分析其明暗宽度流（根据明暗宽度流可以得出读入图像中的条码类型，如：二维码，code93，code128等）；

（三）分析读入图像的像素点及其特征；

（四）找到条码格式信息并解码，最后输出恢复出来的码字。

二、Image Scanner

Image Scanner，顾名思义是实现对读入图像进行扫描的功能模块。本次要分析的scanner.c就是这一功能模块的核心之一。 

ZBar实现Image Scanner的核心主要由img_scanner.c和scanner.c两个文件组成。

其中，img_scanner.c中的核心函数是zbar_scan_image()，而scanner.c中的核心函数是zbar_scan_y()。经过简单分析得到，zbar_scan_image主要负责ZBar对读入图像的扫描工作，函数主要根据设定的扫描密度(density)控制像素点读取(按Z字形读取，这也是ZBar名称的由来)，scanner.c文件内的zbar_scan_y()来完成滤波，阈值，确定边缘，转化成宽度流。

zbar_scan_image()的实现需要借助zbar_scan_y()扫描图像形成宽度流的结果。

三、img_scanner.c

本次源码分析主要对img_scanner.c文件进行分析（主要分析zbar_scan_image()函数）。

zbar_image_scanner_create() 创建（安装）图片扫描器Image Scanner并将其应用于解码以及各类条码的识别。

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 //创建图片扫描器的函数实现
 zbar_image_scanner_t *zbar_image_scanner_create ()
 {
     zbar_image_scanner_t *iscn = calloc(1, sizeof(zbar_image_scanner_t));
 //若创建失败，返回NULL
     if(!iscn)
         return(NULL);
 //初始化图片扫描器（初始化图片扫描器中的解码器和扫描器）
     iscn->dcode = zbar_decoder_create();
    iscn->scn = zbar_scanner_create(iscn->dcode);
//若解码器或扫描器初始化失败，返回NULL
    if(!iscn->dcode || !iscn->scn) {
        zbar_image_scanner_destroy(iscn);
        return(NULL);
    }
//将图片扫描器应用于解码器
    zbar_decoder_set_userdata(iscn->dcode, iscn);
    zbar_decoder_set_handler(iscn->dcode, symbol_handler);
#ifdef ENABLE_QRCODE
    iscn->qr = _zbar_qr_create();
#endif
//将图片扫描器应用于各类条码的识别
    CFG(iscn, ZBAR_CFG_X_DENSITY) = 1;
    CFG(iscn, ZBAR_CFG_Y_DENSITY) = 1;
    zbar_image_scanner_set_config(iscn, 0, ZBAR_CFG_POSITION, 1);
    zbar_image_scanner_set_config(iscn, 0, ZBAR_CFG_UNCERTAINTY, 2);
    zbar_image_scanner_set_config(iscn, ZBAR_QRCODE, ZBAR_CFG_UNCERTAINTY, 0);
    zbar_image_scanner_set_config(iscn, ZBAR_CODE128, ZBAR_CFG_UNCERTAINTY, 0);
    zbar_image_scanner_set_config(iscn, ZBAR_CODE93, ZBAR_CFG_UNCERTAINTY, 0);
    zbar_image_scanner_set_config(iscn, ZBAR_CODE39, ZBAR_CFG_UNCERTAINTY, 0);
    zbar_image_scanner_set_config(iscn, ZBAR_CODABAR, ZBAR_CFG_UNCERTAINTY, 1);
    zbar_image_scanner_set_config(iscn, ZBAR_COMPOSITE, ZBAR_CFG_UNCERTAINTY, 0);
    return(iscn);
}

 当需要卸载Image Scanner时，不能直接free(img_scanner)释放内存空间，这会直接导致ZBar扫描器zbar_scanner、ZBar解码器zbar_decoder以及各类条码识别应用发生空指针异常。因此需要先判断Image Scanner在各个部件和应用上的使用情况，若正在使用，则需要先解除Image Scanner的应用，最后才能直接释放内存。

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 //图片扫描器的卸载
 void zbar_image_scanner_destroy (zbar_image_scanner_t *iscn)
 {
     int i;
     dump_stats(iscn);
 //判断图片扫描器的状态，若处于应用状态，则不可卸载
     if(iscn->syms) {
         if(iscn->syms->refcnt)
             zbar_symbol_set_ref(iscn->syms, -1);
        else
            _zbar_symbol_set_free(iscn->syms);
        iscn->syms = NULL;
    }
//判断图片扫描器是否应用于ZBar扫描器，如果是，则从ZBar扫描器上卸载
    if(iscn->scn)
        zbar_scanner_destroy(iscn->scn);
    iscn->scn = NULL;
判断图片扫描器是否应用于ZBar解码器，如果是，则从ZBar解码器上卸载
    if(iscn->dcode)
        zbar_decoder_destroy(iscn->dcode);
    iscn->dcode = NULL;
//将图片扫描器从各类条码的识别应用上卸载
    for(i = 0; i < RECYCLE_BUCKETS; i++) {
        zbar_symbol_t *sym, *next;
        for(sym = iscn->recycle[i].head; sym; sym = next) {
            next = sym->next;
            _zbar_symbol_free(sym);
        }
    }
#ifdef ENABLE_QRCODE
    if(iscn->qr) {
        _zbar_qr_destroy(iscn->qr);
        iscn->qr = NULL;
    }
#endif
    free(iscn);
}

下面是对zbar_scan_image()部分代码片段的分析：

zbar_scan_image()主要实现了Z字形扫描图像密度，核心思想是通过扫描密度(density)来控制像素点读取。

函数分为从横向和纵向扫描图像两个部分，实现逻辑相差不大，下面给出纵向扫描部分的代码。

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density = CFG(iscn, ZBAR_CFG_Y_DENSITY);
   if(density > 0) {
       const uint8_t *p = data;
       int x = 0, y = 0;
       int border = (((img->crop_h - 1) % density) + 1) / 2;
       if(border > img->crop_h / 2)
           border = img->crop_h / 2;
       border += img->crop_y;
      assert(border <= h);
      svg_group_start("scanner", 0, 1, 1, 0, 0);
      iscn->dy = 0;
      movedelta(img->crop_x, border);
      iscn->v = y;
      while(y < cy1) {
          int cx0 = img->crop_x;;
          zprintf(128, "img_x+: %04d,%04d @%p\n", x, y, p);
          svg_path_start("vedge", 1. / 32, 0, y + 0.5);
          iscn->dx = iscn->du = 1;
          iscn->umin = cx0;
          while(x < cx1) {
              uint8_t d = *p;
              movedelta(1, 0);
              zbar_scan_y(scn, d);
          }
          ASSERT_POS;
          quiet_border(iscn);
          svg_path_end();
          movedelta(-1, density);
          iscn->v = y;
          if(y >= cy1)
              break;
          zprintf(128, "img_x-: %04d,%04d @%p\n", x, y, p);
          svg_path_start("vedge", -1. / 32, w, y + 0.5);
          iscn->dx = iscn->du = -1;
          iscn->umin = cx1;
          while(x >= cx0) {
              uint8_t d = *p;
              movedelta(-1, 0);
              zbar_scan_y(scn, d);
          }
          ASSERT_POS;c
          quiet_border(iscn);
          svg_path_end();
          movedelta(1, density);
          iscn->v = y;
      }
      svg_group_end();
  }
  iscn->dx = 0;

这部分代码主要实现了纵向扫描图像密度，由于其中调用函数关系较为复杂，若只看坐标部分，可简化为以下代码：

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 //先判断有没有设定y密度
 if(ydensity > 0)
  {
      while(y < h)  
 //y从0以ydensity递增到h
  {
    while(x < w) 
 //x先从0递增到w，再递减回0
    {
      x += 1;
      zbar_scan_y();
   }
   x = w - 1;
   y = y + ydensity 
//y从0以ydensity递增到h
   if(y >= h)
     break;
   while(x >= 0)
//  x开始递减
   {c
      x -= 1;
      zbar_scan_y();
   }
   x = 0 + 1;
   y = y + ydensity;
 }
//接着判断x方向扫描密度,同理Z字形扫描
}
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w = img->width;
h = img->height;

以上代码中w表示图像宽度，h表示图像高度，函数在循环过程中反复调用zbar_scan_y()来完成滤波，阈值，确定边缘，转化成宽度流。

根据代码进行绘制，大致能得到ZBar扫描图像像素的顺序大致如下：

在这里插入图片描述

 以上便是本次的代码分析报告，如有错误，请指正。