基于树莓派的QR二维码信息获取

周丹丹+杨静+任楠

摘 要

采用视频采集模块对QR二维码进行捕捉，然后传入到树莓派中，通过算法和Zbar的结合对采集到的视频信息进行解码和转换，并将得到的数据信息储存在数据库中，同时输出。利用树莓派和zbar，顺利实现了对QR二维码信息的提取，储存和输出。测试结果表明，基于树莓派的QR二维码信息获取的设计能够完成识别、提取，解码，数据库储存和显示输出。

【关键词】树莓派 ZbarQR 二维码 数据库

随着计算机视觉与人工智能的发展，信息社会的高速发展，信息技术、自动化技术已逐渐渗透进人们的日常生活中。信息采集是信息技术中的重要环节，条码技术是一种常用的自动化信息采集技术。二维码是在普通一维条码上扩展出另一维具有可读性的条码，具有比一维条码大得多的信息容量，可以不依赖于后台的数据库或联网；同时，二维码有一维条码没有的“容错机制”，即使在条码被污损或残缺等情况下，其中的信息仍然可以被正确地还原。QR 码是常用的矩阵式二维码的一种，又名快速响应矩阵码（Quick Response Code），于1994 年由日本DENSO WAVE 公司发明。QR 码目前主要应用在自动化文字传输、数字内容下载、网址快速链接、身份鉴别与商务交易等方面 本文中，笔者采用微处理器树莓派对QR二维码通过算法处理与计算分析，对QR码中蕴藏的信息进行获取，并将获取到的信息存放在数据库中。

1 硬件设计

本系统的硬件部分主要由视频采集模块、显示输出模块和树莓派B+微处理器及其周边外设配置组成。系统在基于树莓派 B + 微处理器和嵌入式 Linux 系统平台上，首先通过USB 摄像头捕获QR二维码图像信息，将图像信息传入到树莓派开发板内，通过图像处理算法程序对其进行数据分析、解码，然后通过显示器将处理结果进行输出，并将视频信息解码后的内容存入到数据库中，系统硬件结构方框图如图 1 所示。

在图像采集方面，视频采集模块直接采用免驱的USB 摄像头。通过采用Zbar函数库的功能可以更方便的提取QR二维码信息。树莓派B + （ Rasp-berry Pi Model B + ） 微处理器作为嵌入式开发平台，是基于ARM11 核的信用卡大小的微处理器，通过运行定制的Linux操作系统，实现了系统的精简化，在硬件配置方面，512 MbyteRAM，700 MHz 运行频率，支持Open GL ES 2. 0，Open VG 硬件加速，1 080p H. 264 高清解码，10 /100 以太网接口（ RJ-45接口） 可以实现网络连接，支持HDMI 和AV 输出，同时树莓派B +还具有40 Pin GPIO 口可以实现对外接设备的自动控制。

2 树莓派外围电路设计

树莓派电路的外围设计是为了能够保证电路的正常运行和工作，主要分为微处理器树莓派，电源模块，网络接口模块，人机交互（鼠标、键盘、显示器）以及视频采集五个部分。树莓派采用装有Linux系统的树莓派B+，电源模块采用5V/1A的电源适配器工作，免去繁琐的电源设计，网络接口连接是为了方便远程操作树莓派，键盘和鼠标采用USB接口的普通键盘和鼠标。AV接口连接显示屏进行输出。如图2所示。

3 软件设计

采用python设计语言进行算法设计，程序主要分为三个模块，实现对视频采集输入的QR二维码的识别采样、转换、存储、输出，具体的原理图如图3所示。

（1）采用Zbar函数库对QR码进行采样，首先建立一个Zbar工程，对Zbar工程进行配置文件，并选取摄像头设备，具体的摄像头文件可根据根目录下的设备号进行选择，（本文实验中采用的是外接摄像头）。配置好工程项目后进入等待检测状态，实时检测摄像头中是否出现QR二维码，为了保证代码的稳定性，在函数中加入一个异常处理机制。

（2）建立数据库，并在数据库中加入分类信息用来储存输出的二维码信息和其他信息。本文中特加入了實时的时间模块，用来实现所需要的模块。

（3）主函数用来完成对Zbar函数的调用和对数据库的写入，以及调用实时时间模块。主函数主要对zbar函数的数据进行处理分析，并作出解释、转换，并将二维码信息写入到数据库中保存起来。

因为软件设计中采用的zbar函数库为国外公司开发的，因此在对中文的解码存在一定的问题。本文设计中采用强制转换功能，将格式转换为UTF-8格式和gb18030格式，但仍然存在一定的乱码问题。（为了保证代码的稳定性，在测试中采用英文格式来解码。）

4 测试结果

测试正确性的过程中采用草料二维码生成器生成二维码作为基础，生成的二维码信息为Times，视频采集模块采用免驱USB摄像头。检测后得到的结果如图4、5所示。

5 结论

本文中所设计的二维码打卡器已与上位机进行了联调。联调显示，本文中所设计的系统能够实现对视频信息中的QR二维码的提取，并将提取到的二维码信息存储入数据库后再输出。结果表明，本文中采用的转换数据格式仍存在一定的问题。但是，本文中采用树莓派微型处理器和免驱USB摄像头，大大减少了成本费用，是一种便携式的，易于操作，易于维护的微型QR码信息获取器。

参考文献

[1]QR code.http：//en.wikipedia.org/wiki/QR_code.

[2]高峰，陈雄，陈婉秋.基于《树莓派B+ 微处理器的视频检测跟踪系统》[J].电视技术，2015.

[3]李婉婉，胡文龙，李宏.基于So PC的 QR二维码识别系统设计[J].微型机与应用，2014（10）：80-82，85.

[4]冯艺东，汪国平等.信息可视化[J].工程图学学报，2001.