iOS使用CIFilter生成二維碼

2020-07-26 02:33:48

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二維碼（Quick Response Code，簡稱QR Code）是由水平和垂直兩個方向上的線條設計而成的一種二維條形碼（barcode)。可以編碼網址、電話號碼、文本等內容，能夠存儲大量的數據信息。自iOS 7以來，二維碼的生成和讀取只需要使用Core Image框架和AVFoundation框架就能輕松實現。在這里，我們主要介紹二維碼的生成。關于二維碼的讀取，在使用AVFoundation讀取二維碼文章中有詳細介紹。

1 二維碼的生成

生成一個二維碼也就是根據提供的數據內容轉換成一張二維碼圖像。從iOS 7開始，我們只需要使用CIFilter中的CIQRCodeGenerator就可以輕易實現。只不過這樣生成的二維碼圖像是一個CIImage對象，如果要在圖像視圖中顯示，需要將其轉換為UIImage對象。具體步驟如下：

①、使用名為 CIQRCodeGenerator 的過濾器創建一個CIFilter對象。

CIFilter *filter = [CIFilter filterWithName:@"CIQRCodeGenerator"]

②、為CIFilter對象設置 inputMessage 和 inputCorrectionLevel 參數。

inputMessage ：是一個NSData對象，用于表示被編碼的數據。對于字符串或者URL，需要使用NSISOLatin1StringEncoding字符串編碼將其轉換為NSData對象。要注意的是，NSISOLatin1StringEncoding編碼對于中文或表情無法生成，需要的話可以使用NSUTF8StringEncoding 替換。
inputCorrectionLevel ：是一個NSString對象，通常使用單個字母來指定糾錯率，默認值是 M 。該參數控制輸出圖像中編碼的附加數據量以提供糾錯。其糾錯率越高，輸出的圖像越大，同時也允許代碼的更大區域被破壞或模糊。通常有 L 、 M 、 Q 、 H 這四種可能的糾正模式，分別代表了7%、15%、25%、30%的錯誤恢復能力。

③、使用CIFilter對象的 outputImage 屬性獲取生成的二維碼圖像

CIImage *outputImage = filter.outputImage;

④、對生成的二維碼圖像進行縮放。

由于生成的二維碼圖像尺寸一般都比較小，為了避免模糊，通常需要對它進行縮放以適應圖像視圖的大小。其縮放比例一般為圖像視圖寬度（或高度）與二維碼圖像寬度（或高度）的比值。

CGFloat scaleX = imageView.bounds.size.width / qrcodeImage.extent.size.width;CGFloat scaleY = imageView.bounds.size.height / qrcodeImage.extent.size.height;CIImage *transformedImage = [qrcodeImage imageByApplyingTransform:CGAffineTransformMakeScale(scaleX, scaleY)];

⑤、將二維碼圖像轉換為UIImage對象。

imageView.image = [UIImage imageWithCIImage:transformedImage];

2 應用示例

下面，我們就做一個如下圖所示的二維碼生成器：

其中主要實現的功能有：

生成和刪除二維碼。
通過滑動條對二維碼圖像進行縮放。
將二維碼保存到相冊。

2.1 創建項目

打開 Xcode ，創建一個新的項目（ File/New/Project.. .），選擇 iOS 一欄下的 Application 中的 Single View Application 模版，然后點擊 Next ，填寫項目選項。在 Product Name 中填寫 QRCodeGeneratorDemo ，選擇 Objective-C 語言，點擊 Nex t，選擇文件位置，并單擊 Create 創建項目。

2.2 構建界面

打開 Main.storyboard 文件，在當前控制器中嵌入導航控制器，并添加標題 QR Code Generator ：

在視圖控制器中添加文本框、按鈕、圖像視圖等，布局如下：

其中各元素及作用：

Text Field：用于輸入想要轉換為二維碼的數據內容，包括文本或URL字符串。
Button：在這里具有雙重作用，用于生成和清除二維碼。
Image View：用于顯示生成的二維碼圖像。
Slider：用來縮放生成的二維碼圖像。

打開輔助編輯器，將storyboard中的元素連接到代碼中：

2.3 添加代碼

2.3.1 生成二維碼圖像

由于使用CIFilter對象生成的二維碼圖像將是一個CIImage對象，所以需要先在 ViewController.m 文件的接口部分聲明一個CIImage對象的屬性：

@property (strong, nonatomic) CIImage *qrcodeImage;

然后在實現部分添加 generateQRCodeImage 方法及代碼：

- (void)generateQRCodeImage{  NSData *data = [self.textField.text dataUsingEncoding:NSISOLatin1StringEncoding allowLossyConversion:NO];    // 創建并設置CIFilter對象  CIFilter *filter = [CIFilter filterWithName:@"CIQRCodeGenerator"];  [filter setValue:data forKey:@"inputMessage"];  [filter setValue:@"Q" forKey:@"inputCorrectionLevel"];    // 獲取生成的CIImage對象  self.qrcodeImage = filter.outputImage;    // 轉換成UIImage對象，并顯示在圖像視圖中  self.imageView.image = [UIImage imageWithCIImage:self.qrcodeImage];}

在 clickButton: 方法中調用該方法：

- (IBAction)clickButton:(id)sender{  [self generateQRCodeImage];}

此時，運行程序，在文本框中輸入內容，點擊按鈕就可以看到生成的二維碼：

仔細的話你會發現這里的二維碼比較模糊，這是由于生成的二維碼尺寸較小，在imageView中顯示時被拉伸導致的。下面我們就通過調整二維碼的縮放來解決圖像模糊的問題。

修改 generateQRCodeImage 方法中的代碼如下：

- (void)generateQRCodeImage{  ...    // 獲取生成的CIImage對象  self.qrcodeImage = filter.outputImage;    // 縮放CIImage對象  CGFloat scaleX = self.imageView.bounds.size.width / self.qrcodeImage.extent.size.width;  CGFloat scaleY = self.imageView.bounds.size.height / self.qrcodeImage.extent.size.height;  CIImage *transformedImage = [self.qrcodeImage imageByApplyingTransform:CGAffineTransformMakeScale(scaleX, scaleY)];    // 將調整后的CIImage對象轉換成UIImage對象，并顯示在圖像視圖中  self.imageView.image = [UIImage imageWithCIImage:transformedImage];}

再次運行，你會看到一張清晰的二維碼：

2.3.2 刪除二維碼圖像

在這個demo中，按鈕具有雙重作用：即生成二維碼和刪除二維碼。因此需要在 clickButton: 方法中先判斷二維碼圖像是否存在：

如果不存在，點擊按鈕生成一張二維碼圖像，按鈕的標題變為" Clear "。
如果存在，點擊按鈕刪除二維碼圖像，按鈕的標題變為" Generate "。

修改 clickButton: 方法中的代碼如下：

- (IBAction)clickButton:(id)sender{  if (self.qrcodeImage == nil) {    [self generateQRCodeImage];    [self.button setTitle:@"Clear" forState:UIControlStateNormal];  }  else {    [self clearQRCodeImage];    [self.button setTitle:@"Generate" forState:UIControlStateNormal];  }}

下面我們就添加 clearQRCodeImage 方法并實現它：

- (void)clearQRCodeImage{  self.imageView.image = nil;  self.qrcodeImage = nil;  self.textField.text = nil;}

至此，二維碼的生成和刪除已基本完成，但為了有良好的體驗，我們還需要考慮下面的情況：

在文本框未輸入的情況下點擊按鈕是否生成二維碼。
切換按鈕時文本框的響應狀態以及鍵盤出現與消失。
滑動條的顯示和隱藏。

于是，在 clickButton: 方法中添加下面的代碼：

- (IBAction)clickButton:(id)sender{  if (self.qrcodeImage == nil) {    if ([self.textField.text isEqualToString:@""]) {      return;    }    [self generateQRCodeImage];        [self.textField resignFirstResponder];    [self.button setTitle:@"Clear" forState:UIControlStateNormal];  }  else {    [self clearQRCodeImage];        [self.button setTitle:@"Generate" forState:UIControlStateNormal];  }    self.textField.enabled = !self.textField.enabled;  self.slider.hidden = !self.slider.hidden;}

最后，考慮到程序啟動時滑動條不應該顯示（滑動條只在生成二維碼時出現），還需要在 viewDidLoad 方法中設置其 hidden 屬性：

- (void)viewDidLoad{  [super viewDidLoad];    self.slider.hidden = YES;}

可以再次運行試下。

2.3.3 縮放二維碼圖像

縮放顯示的二維碼主要是通過拖動滑動條縮放image View來完成的。在實現部分找到 changeScale: 方法，并添加代碼下面的代碼即可：

- (IBAction)changeScale:(id)sender{  self.imageView.transform = CGAffineTransformMakeScale((CGFloat)self.slider.value, (CGFloat)self.slider.value);}

需要注意的是， self.slider.value 是 float 類型，而 CGAffineTransformMakeScale 方法的參數是 CGFloat 類型，因此在上面的代碼中進行了類型轉換。

2.3.4 保存二維碼圖像

將生成的二維碼圖片保存到相機膠卷相冊主要是使用 UIImageWriteToSavedPhotosAlbum 函數來實現的。其完整聲明如下：

復制代碼代碼如下:

void UIImageWriteToSavedPhotosAlbum(UIImage *image, id completionTarget, SEL completionSelector, void *contextInfo);

其中各參數及含義：

image ：表示要保存到相冊的圖像。

completionTarget ：可選的參數，表示圖片保存后，調用完成選擇器（completionSelector）的對象。

completionSelector ：可選的方法，表示圖片保存后，completionTarget對象要調用的方法（即回調方法）。該方法應符合以下簽名：

- (void)image:(UIImage *)image  didFinishSavingWithError:(NSError *)error         contextInfo:(void *)contextInfo;

contextInfo ：可選的參數，用于提供一個上下文信息以通過參數傳遞給completionSelector。

在這里我們的大致思路是：首先在imageView中添加單擊手勢，當用戶點擊二維碼圖像時會彈出一個提示框詢問是否保存，如果用戶點擊保存按鈕，那么就將二維碼保存到相冊中。下面是具體實現：

打開 Main.storyboard 文件，從對象庫中找到點擊手勢（Tap Gesture Recognizer），將其添加到視圖控制器的Image View上，完成之后會在控制器的頂部看到它：

打開輔助編輯器，將其連接到代碼中：

為了使image View能響應手勢操作，需要在 viewDidLoad 中設置image View的 userInteractionEnabled 屬性：

- (void)viewDidLoad{  ...  self.imageView.userInteractionEnabled = YES;}

然后在實現部分找到 tap: 方法，并添加下面的代碼：

- (IBAction)tap:(id)sender{  // 添加提示框  UIAlertController *alertController = [UIAlertController alertControllerWithTitle:@"Save QRCode?" message:@"The QRCode will be saved in Camera Roll album." preferredStyle:UIAlertControllerStyleAlert];    UIAlertAction *saveAction = [UIAlertAction actionWithTitle:@"Save" style:UIAlertActionStyleDefault handler:^(UIAlertAction * _Nonnull action) {    // 保存二維碼圖像    [self saveQRCodeImage];  }];  UIAlertAction *cancelAction = [UIAlertAction actionWithTitle:@"Cancel" style:UIAlertActionStyleCancel handler:nil];    [alertController addAction:saveAction];  [alertController addAction:cancelAction];    [self presentViewController:alertController animated:YES completion:nil];}

這時編譯器會有紅色警告提示 saveQRCodeImage 方法未聲明。接下來我們就在實現部分添加該方法來實現二維碼的保存：

- (void)saveQRCodeImage{  // 繪制圖像  UIGraphicsBeginImageContext(self.imageView.image.size);  [self.imageView.image drawInRect:self.imageView.bounds];  self.imageView.image = UIGraphicsGetImageFromCurrentImageContext();  UIGraphicsEndImageContext();    // 保存圖像  UIImageWriteToSavedPhotosAlbum(self.imageView.image, nil, nil, nil);}

值得說明的是，這里的 self.imageView.image 是從CIImage對象轉換來的，是保存不到相冊的，需要先在圖形上下文中繪制一下，生成一個新的圖像，然后才能保存。

此時，運行程序，點擊生成的二維碼圖像你會看到下面的效果：

但是點擊 Save 按鈕時，程序會崩潰，在控制臺會看到下面的消息：

This app has crashed because it attempted to access privacy-sensitive data without a usage description. The app's Info.plist must contain an NSPhotoLibraryAddUsageDescription key with a string value explaining to the user how the app uses this data.

這是因為iOS要求應用程序開發者在允許訪問相冊之前要先獲得用戶的許可。為此，我們必須在 Info.plist 文件中添加名為 NSPhotoLibraryAddUsageDescription 的鍵，并為其添加相應的描述：

問題修復完成！再次運行，點擊保存按鈕，打開相冊應用，你會看到剛才保存的二維碼：

到目前為止，我們的工作已基本完成，但是為了更完美一些，最好是在點擊保存按鈕之后能夠收到是否保存成功的反饋。所以需要在 saveQRCodeImage 方法中更改 UIImageWriteToSavedPhotosAlbum 函數的參數：

- (void)saveQRCodeImage{  ...    // 保存圖像  UIImageWriteToSavedPhotosAlbum(self.imageView.image, self, @selector(image:didFinishSavingWithError:contextInfo:), nil);}

然后添加 image:didFinishSavingWithError:contextInfo: 方法，并在該方法內創建alert View來顯示二維碼的保存狀態：

- (void)image:(UIImage *)image didFinishSavingWithError:(NSError *)error contextInfo:(void *)contextInfo{  NSString *title;  NSString *message;    if (!error) {    title = @"Success!";    message = @"The QRCode image saved successfully.";  }  else {    title = @"Failed!";    message = @"The QRCode image saved unsuccessfully, please try again later.";  }    // 使用alert view顯示二維碼保存狀態  UIAlertController *alert = [UIAlertController alertControllerWithTitle:title message:message preferredStyle:UIAlertControllerStyleAlert];  UIAlertAction *action = [UIAlertAction actionWithTitle:@"OK" style:UIAlertActionStyleDefault handler:nil];  [alert addAction:action];    [self presentViewController:alert animated:YES completion:nil];}

運行程序，測試一下效果：

至此，我們的二維碼生成器已經全部完成，如果需要完整代碼，可以下載 QRCodeGeneratorDemo 查看。

3 參考資料

CIFilter - Core Image | Apple Developer Documentation

Building a QR Code Generator with Core Image Filters

CIQRCodeGenerator

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