JavaScript
バーコード

ブラウザでバーコード/QRコードリーダー【実装・カスタマイズ編】

キャプチャ.PNG


やりたいこと


  • Javascriptでバーコードリーダーを実装。

  • 出来るだけ多くのプラットフォームで動作させたい。

  • WebCodeCamJSというライブラリをベースにバーコードリーダーを実装する。

  • クライアントサイドで動作するため、サーバに余計な負荷をかけない。

  • WebCodeCamJSをカスタマイズさせて、より使いやすくする。

  • チェックデジットを自前で実装して、より誤検出をへらす。

そのうち記事を追記したりするかもしれません。


前提

前回の記事

https://qiita.com/mm_sys/items/a0dcc2c02f27751cd80d

WebRTCでwebカメラを使ってバーコードリーダーを実装するため、前回はそのテスト環境を作成しました。

しかし、そのテスト環境でなくてもHTTPSで接続出来る環境であれば今回の内容を実装できます。

webサイトの保存ディレクトリをhtdocsと表記しておりますので、各人の環境に読み替えてください。


WebCodeCamJSを展開

WebCodeCamJS 2.7.0 を利用してます。

GitHub - andrastoth/webcodecamjs: Demo page

上記URLにアクセスして、ダウンロード等して、htdocs内に展開してください。

screen001.png


jsファイルの構成

今回主に使うjavascriptファイル(jsフォルダ内のファイル)は以下のような構成になっています。


  • DecoderWorker.js::必須ファイルで変更不可

  • jquery.js

  • main.js::index.htmlから直接読み込まれるファイル。index.htmlのレイアウトのIDとかと直接関係がある記述がされている。レイアウト変更したらこのファイルの中身を変更する。

  • qrcodelib.js::名前の通り、QRコードを読み解くのに必要。変更不可

  • webcodecamjs.js::デコードや画像処理のメインファイル。バーコードリーダーの処理関係はとりあえずここを修正。



必要なファイルのみにする

前回の記事の最後のように、WebCodeCamJSを使ってバーコードリーダーの動作が確認できたとして、今回はシンプルな構成から色々カスタマイズしていきます。


jsディレクトリとaudio以外排除

htdocs内のjsと、audioおよびその中身のbeep.mp3という名前のファイルとディレクトリ以外、htdocsフォルダの中身を削除もしくは別フォルダに移動させてください。


シンプルなファイルを作る

カスタマイズしやすいようにシンプルなHTMLを実装します。

今回作成する仕様は、リアルタイム検出のみを行います。


HTMLを記述

jsと同じフォルダに以下の内容でindex.htmlという名前で保存。

ちなみに、bootstrapのCDNを使っているのでインターネットに接続されている状態でないと、レイアウトが崩れます。オフラインで使いたいときは、bootstrapが動作するように書き換えてください。


index.html

<!DOCTYPE html>

<html>

<head>
<meta charset="utf-8">
<meta name="viewport" content="width=device-width, initial-scale=1.0">
<title>simple</title>
<link rel="stylesheet" href="https://cdnjs.cloudflare.com/ajax/libs/twitter-bootstrap/3.3.7/css/bootstrap.min.css">
<link rel="stylesheet"
href="https://cdnjs.cloudflare.com/ajax/libs/twitter-bootstrap/3.3.7/css/bootstrap-theme.min.css">
</head>

<body>
<div class="container">
<div class="row">
<div class="col-md-12">
<span id="scanned-TYPE">CODE TYPE</span>
<textarea rows="3" id="scanned-QR"></textarea>
</div>
<div class="col-md-12">
<div class="thumbnail" id="result" style="width:320px;height:240px;max-width:320px;">
<img id="scanned-img" style="width:100%;height:100%;min-height:150px;max-height:320px;">
</div>
<div>
<canvas width="640" height="480" id="webcodecam-canvas"></canvas>
<div class="scanner-laser laser-rightBottom" style="opacity:0.5;"></div>
<div class="scanner-laser laser-rightTop" style="opacity:0.5;"></div>
<div class="scanner-laser laser-leftBottom" style="opacity:0.5;"></div>
<div class="scanner-laser laser-leftTop" style="opacity:0.5;"></div>
<select id="camera-select" class="form-control"></select>
<div class="btn-group" role="group">
<button class="btn btn-default" type="button" id="play">play</button>
<button class="btn btn-default" type="button" id="pause"><strong>pause</strong></button>
<button class="btn btn-default" type="button" id="stop"><strong>stop</strong><br></button>
</div>
</div>
</div>
<div class="col-md-12">
<span class="label label-default" id="zoom-value">倍率 : 2</span>
<input type="range" min="10" max="50" value="0" id="zoom" onchange="Page.changeZoom();"/>
<span class="label label-default" id="brightness-value">明るさ : 20</span>
<input type="range" value="20" min="0" max="128" id="brightness" onchange="Page.changeBrightness();"/>
<span class="label label-default" id="contrast-value">コントラスト : 0</span>
<input type="range" value="0" min="0" max="64" id="contrast" onchange="Page.changeContrast();"/>
<span class="label label-default" id="threshold-value">2値化 : 0</span>
<input type="range" value="0" min="0" max="512" id="threshold" onchange="Page.changeThreshold();"/>
<span class="label label-default" id="sharpness-value">鋭化 : off</span>
<input type="checkbox" id="sharpness" onchange="Page.changeSharpness();"/>
<span class="label label-default" id="grayscale-value">白黒 : off</span>
<input type="checkbox" id="grayscale" onchange="Page.changeGrayscale();"/>
<span class="label label-default" id="flipVertical-value">垂直反転 : off</span>
<input type="checkbox" id="flipVertical" onchange="Page.changeVertical();"/>
<span class="label label-default" id="flipHorizontal-value">水平反転: off</span>
<input type="checkbox" id="flipHorizontal" onchange="Page.changeHorizontal();"/>
</div>
</div>
</div>
<div>
使わないけど設置しておかないとエラーが表示されるボタン
<button id="decode-img"></button>
<button id="grab-img"></button>
</div>
<script type="text/javascript" src="js/qrcodelib.js"></script>
<script type="text/javascript" src="js/webcodecamjs.js"></script>
<script type="text/javascript" src="js/main.js"></script>
<script src="https://cdnjs.cloudflare.com/ajax/libs/jquery/3.2.1/jquery.min.js"></script>
<script src="https://cdnjs.cloudflare.com/ajax/libs/twitter-bootstrap/3.3.7/js/bootstrap.min.js"></script>
</body>

</html>


htdocsがこんな状態になったかと思います。

screen008.png


試しにアクセス

バーコードのほうは、このままではかなり認識率が悪いです。

QRコードは割と認識しやすいです。


カスタマイズ

ここから認識率の向上とつかやすくするためカスタマイズします。


os別に動作を変える

こちらのサイトを参照。

http://www9.plala.or.jp/oyoyon/html/script/platform.html


iOSの場合はリアカメラに設定する

iOSのカメラはフロントカメラが標準のようで、リアカメラは別に設定しないといけません。

webcodecamjs.jsvar WebCodeCamJS = function(element) {init()メソッド(93行目くらい)の直前くらいに以下を追記します。


webcodecamjs.js

// 略

cameraError: function(error) {
console.log(error);
}
};

// ----ここから追記----
function switchOS() {
var os, ua = navigator.userAgent;
if (ua.match(/iPhone|iPad/)) {
// todo iOSのリアカメラ使うかどうかはここで設定
options.constraints.video.facingMode = {exact: "environment"}; // リアカメラにアクセス};
}
}
switchOS();
// ----ここまで追記----

function init() {
var constraints = changeConstraints();
try {
mediaDevices.getUserMedia(constraints).then(cameraSuccess).catch(function(error) {
options.cameraError(error);
return false;
// 略



チェックデジットを追加して精度を上げる

JANコードなんかのバーコードの末尾は整合性を確認するための番号になっており、これの整合性を確認して精度を上げます。

webcodecamjs.jsvar WebCodeCamJS = function(element) {の適当なところに追記します。


webcodecamjs.js


// todo チェックデジット
function checkDigit(barcodeStr, barCodeType) {
// バーコードの種類ごとに処理を変える
if (barCodeType === "EAN-13") {
// 短縮用処理
barcodeStr = ('00000' + barcodeStr).slice(-13);
let evenNum = 0, oddNum = 0;
for (var i = 0; i < barcodeStr.length - 1; i++) {
if (i % 2 === 0) { // 「奇数」かどうか(0から始まるため、iの偶数と奇数が逆)
oddNum += parseInt(barcodeStr[i]);
} else {
evenNum += parseInt(barcodeStr[i]);
}
}
// 結果
return 10 - parseInt((evenNum * 3 + oddNum).toString().slice(-1)) === parseInt(barcodeStr.slice(-1));
}
// 対象とならないバーコードの場合はtrue(確認せずに処理通過)で終了
return true;
}

webcodecamjs.jsの228行目くらいにあるsetCallBack内に1行追記


webcodecamjs.js

function setCallBack() {

DecodeWorker.onmessage = function(e) {
if (localImage || (!delayBool && !video.paused)) {
if (e.data.success === true && e.data.success != 'localization') {
sucessLocalDecode = true;
delayBool = true;
delay();
setTimeout(function() {
if (options.codeRepetition || lastCode != e.data.result[0].Value) {
beep();
lastCode = e.data.result[0].Value;
if (!checkDigit(lastCode, e.data.result[0].Format)) return; // <- これを追記
options.resultFunction({
format: e.data.result[0].Format,
code: e.data.result[0].Value,
imgData: lastImageSrc
});
}
以下略


スキャンするサイズを変更する

webcodecamjs.jsの48行目くらいにあるwidthheightの値を変更します。


webcodecamjs.js



options = {
decodeQRCodeRate: 5,
decodeBarCodeRate: 3,
successTimeout: 500,
codeRepetition: true,
tryVertical: true,
frameRate: 15,
width: 640,<-変更
height: 480,<-変更
constraints: {
video: {



スキャンする種類を限定して処理を軽く

手っ取り早いのはwebcodecamjs.jsdelay(144行目くらい)内の該当箇所をコメントアウト


webcodecamjs.js

    function delay() {

delayBool = true;
if (!localImage) {
setTimeout(function() {
delayBool = false;
if (options.decodeBarCodeRate) {
tryParseBarCode();// <- バーコードをスキャンしたくないときはコメントアウト
}
if (options.decodeQRCodeRate) {
tryParseQRCode();// <- QRをスキャンしたくないときはコメントアウト
}
}, options.successTimeout);
}
}

また、279行目くらいにあるdecodeFormatsの使わないバーコードの種類を削除


webcodecamjs.js



DecodeWorker.postMessage({
scan: con.getImageData(0, 0, w, h).data,
scanWidth: w,
scanHeight: h,
multiple: false,
decodeFormats: ["Code128", "Code93", "Code39", "EAN-13", "2Of5", "Inter2Of5", "Codabar"],//<-ここを編集する
rotation: flipMode[0]
});



枠を描いて、その中だけスキャンする

これはちょっと手間がかかります。

まず、枠の座標を保存する変数を追加します。

41行目くらいに追記しました。


webcodecamjs.js



delayBool = false,
initialized = false,
localStream = null,
// ----ここから追記----
// 640x480くらいのサイズの場合
scanSize = {
x: 80,
y: 60,
width: 320,
height: 240,
},
// ----ここまで追記----
options = {
decodeQRCodeRate: 5,
decodeBarCodeRate: 3,


次に、以下の関数を追記します。

私はconvolute関数の次くらいに記入しました。


webcodecamjs.js

// 枠の描画と2つの画像を合成する

function drawRectangleAndMerge(screenPixels, pixels, x, y, w, h) {
// 内側のピクセル
var src = pixels.data,
// 全体のピクセル
screen = screenPixels.data,
// 空のキャンバスを作成し、この中に結果を入れる
tmpCanvas = document.createElement('canvas'),
tmpCtx = tmpCanvas.getContext('2d'),
output = tmpCtx.createImageData(screenPixels.width, screenPixels.height),
dst = output.data;
for (var tmp_y = 0; tmp_y < screenPixels.height; tmp_y++) {
for (var tmp_x = 0; tmp_x < screenPixels.width; tmp_x++) {
// 色をぬる座標設定
var dstOff = (tmp_y * screenPixels.width + tmp_x) * 4;
// 矩形の塗り範囲(この場合3pixel内側に赤く塗る)
if (x < tmp_x && x + w > tmp_x && y < tmp_y && y + h > tmp_y// 外周の中であるか
) {
if (x + 3 < tmp_x && x + w - 3 > tmp_x && y + 3 < tmp_y && y + h - 3 > tmp_y)// 内周から3pixel内側か
{
// 枠の内側用の座標生成
var dstSrcOff = ((tmp_y - y) * pixels.width + (tmp_x - x)) * 4;
// 枠の内側の描画
dst[dstOff] = src[dstSrcOff]; // R
dst[dstOff + 1] = src[dstSrcOff + 1]; // G
dst[dstOff + 2] = src[dstSrcOff + 2]; // B
dst[dstOff + 3] = 255; // alpha
} else {
// 色の枠を描画
dst[dstOff] = 255; // R
dst[dstOff + 1] = 0; // G
dst[dstOff + 2] = 0; // B
dst[dstOff + 3] = 255; // alpha
}
} else {
// 枠の外を描画
dst[dstOff] = screen[dstOff]; // R
dst[dstOff + 1] = screen[dstOff + 1]; // G
dst[dstOff + 2] = screen[dstOff + 2]; // B
dst[dstOff + 3] = 255; // alpha
}
}
}
return output;
}

そして、setEventListenersを以下のように書き換えます。


webcodecamjs.js

function setEventListeners() {

video.addEventListener('canplay', function(e) {
if (!isStreaming) {
if (video.videoWidth > 0) {
h = video.videoHeight / (video.videoWidth / w);
}
display.setAttribute('width', w);
display.setAttribute('height', h);
isStreaming = true;
if (options.decodeQRCodeRate || options.decodeBarCodeRate) {
delay();
}
}
}, false);
video.addEventListener('play', function() {
setInterval(function() {
if (!video.paused && !video.ended) {
var z = options.zoom;
if (z === 0) {
z = optimalZoom();
}
con.drawImage(video, (w * z - w) / -2, (h * z - h) / -2, w * z, h * z);
// ↓これをコメントアウト
// var imageData = con.getImageData(0, 0, w, h);
// ↓かわりにこれを追記
var imageData = con.getImageData(scanSize.x, scanSize.y, scanSize.width, scanSize.height);
if (options.grayScale) {
imageData = grayScale(imageData);
}
if (options.brightness !== 0 || options.autoBrightnessValue) {
imageData = brightness(imageData, options.brightness);
}
if (options.contrast !== 0) {
imageData = contrast(imageData, options.contrast);
}
if (options.threshold !== 0) {
imageData = threshold(imageData, options.threshold);
}
if (options.sharpness.length !== 0) {
imageData = convolute(imageData, options.sharpness);
}
// todo ↓これを追記
imageData = drawRectangleAndMerge(con.getImageData(0, 0, w, h), imageData, scanSize.x, scanSize.y, scanSize.width, scanSize.height);

con.putImageData(imageData, 0, 0);
}
}, 1E3 / options.frameRate);
}, false);
}


それと、tryParseBarCode関数を下記のように修正


webcodecamjs.js

    function tryParseBarCode() {

display.style.transform = 'scale(' + (options.flipHorizontal ? '-1' : '1') + ', ' + (options.flipVertical ? '-1' : '1') + ')';
if (options.tryVertical && !localImage) {
flipMode.push(flipMode[0]);
flipMode.splice(0, 1);
} else {
flipMode = [1, 3, 6, 8];
}
lastImageSrc = display.toDataURL();
DecodeWorker.postMessage({
// ↓この3行をコメントアウト
// scan: con.getImageData(0, 0, w, h).data,
// scanWidth: w,
// scanHeight: h,
// ↓かわりにこれを追記
scan: con.getImageData(
scanSize.x,
scanSize.y,
scanSize.width,
scanSize.height).data,
scanWidth: scanSize.width,
scanHeight: scanSize.height,
// ここまで追記
multiple: false,
decodeFormats: ["Code128","EAN-13"],
rotation: flipMode[0]
});
}

他にも色々変更できます。

自分に必要な機能を色々追加しましょう