【QRコード読取】WebカメラでQRコード読取CSV出力アプリ_OpenCV_ZXing使用

QRコード読取&CSV出力のアプリ開発

今回は、QRコードをWebカメラで読取⇒読み取ったデータをCSV出力するアプリ(C#.Net開発)を作ってみました。

非同期で繰り返し何度でもQRコードを読み取れる仕様です。

簡単にデータフロー図を書きました。

QRコードをWebカメラで読み取り、CSVファイル出力する流れになります。

画像処理ライブラリOpenCVSharpを使ってみた

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OpenCVとは、画像処理・画像解析および機械学習等の機能を持つC/C++、Java、Python、MATLAB用ライブラリです。

今回は、VisualStudioで開発したので、NugetからOpenCVをダウンロードしました。

プロジェクト>>NuGetパッケージの管理をクリック。

検索欄に「OpenCVSharp」と入力して検索します。今回は、「OpenCvSharp4」という、赤枠で囲ったライブラリをインストールしました。

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QRコード読取にライブラリZXingを使ってみた

ZXingとは、オープンソースの1D/2Dバーコード読み取りライブラリ。(こちらに画像アップデートで二次元コード読取できるサイトがあります。)

ZXingもOpenCVSharpと同様にNugetパッケージからインストールできます。

今回は、C#.Net開発なので、ZXing.Netライブラリをインストールします。

WindowsFormでの画面デザイン

画面のデザインの説明をしていきます。

分かりやすい様にキャプチャ画面にコントロール部品の配置を書いてみました。

GroupBox(pictureGroupBox)の中にPictureBox(qr_pictureBox)を設置し、その中にPictureBox(show_pictureBox)を設置しています。

PictureBox(qr_pictureBox)は、Webカメラの映像を映す為のもので、PictureBox(show_pictureBox)は、QRコードを読み取った際にOKマークを

表示する為のPictureBoxなので、無くても問題ないです。

その他に、RichTextBoxBox(barcodeFormatBox)は、二次元コードのフォーマット名を表示させるデバッグ用途で設置しました。

RichTextBoxBox(readResultBox)は、QRコードのデータ中身を表示させる用です。

TextBoxBox(resultOKtextBox)は、読取OKの文字列を表示用で設置しました。

肝心なのは、pictureBoxですね。その他は、おまけみたいなものですので、実際に試す方がいれば、その辺は工夫して下さい。

これにコンポーネントのbackgroundWorker1とbackgroundWorker2を追加しています。

ソースコード全容

では、ソースコードを載せていきます。一気に全ソース載せましたので、ご自由にコピペして実際に動作させてみて下さい。

綺麗で、見やすいコードを書けるほどのスキルはもっていませんので、冗長なコードかもしれません。ご了承下さい。

backgroundWorkerを活用して、OpenCVのVideoCaptureとMatを使用してWebカメラの映像を繰り返しキャプチャして読み込ませて、

QRコードがキャプチャされたら、ZXingのBarcodeReaderでデコード処理してQRコードを読み取ります。

読み取ったデータを画面表示させ、CSV出力を内部処理する。

この流れをアプリが起動している間、ずっと繰り返すようなソースコードになっています。

using OpenCvSharp;
using OpenCvSharp.Extensions;
using System;
using System.Collections.Generic;
using System.ComponentModel;
using System.Drawing;
using System.IO;
using System.Linq;
using System.Threading.Tasks;
using System.Windows.Forms;
using ZXing;

namespace QR_reader
{
    public partial class Form1 : Form
    {
        bool qrresult = true;

        public Form1()
        {
            InitializeComponent();
        }


        /// <summary>
        /// 画面起動時
        /// </summary>
        /// <param name="sender"></param>
        /// <param name="e"></param>
        private void Form1_Load(object sender, EventArgs e)
        {
            //親画像ボックスに子画像ボックスを設定する
            show_pictureBox.Parent = qr_pictureBox;
            //バックグランド処理1の実行開始
            this.backgroundWorker1.RunWorkerAsync();
        }


        /// <summary>
        /// バックグラウンド処理
        /// </summary>
        /// <param name="sender"></param>
        /// <param name="e"></param>
        private void BackgroundWorker1_DoWork(object sender, DoWorkEventArgs e)
        {
            using (VideoCapture capture = new VideoCapture(0))
            {

                using (Mat normalframe = new Mat())

                    //無限ループ
                    while (qrresult == true)
                    {
                        //キャプチャ読込
                        capture.Read(normalframe);
                        show_pictureBox.Image = null;
                        if (!normalframe.Empty())
                        {
                            //画像表示
                            this.qr_pictureBox.Image = normalframe.ToBitmap();

                            //画像処理QRコード
                            //コードの解析
                            ZXing.BarcodeReader reader = new ZXing.BarcodeReader();
                            reader.Options = new ZXing.Common.DecodingOptions
                            {
                                TryHarder = true,
                                PossibleFormats = new[] { BarcodeFormat.QR_CODE }.ToList()
                            };

                            //QRコードのデコーダ処理
                            Result result = reader.Decode(normalframe.ToBitmap());

                            if (result != null)
                            {
                                //バックグラウンド処理1 プログレス更新時
                                // ReportProgressメソッドを使って、ProgressChangedイベントを発生させる
                                this.backgroundWorker1.ReportProgress(0, result);

                                //2秒間待機させる⇒処理が早すぎる為？エラーになるので、待ち時間を設けた。
                                System.Threading.Thread.Sleep(2000);
                                //バックグラウンド処理2実行
                                this.backgroundWorker2.RunWorkerAsync();
                            }
                        }
                    }
            }

        }


        /// <summary>
        /// プログレス更新時処理
        /// </summary>
        /// <param name="sender"></param>
        /// <param name="e"></param>
        private void BackgroundWorker1_ProgressChanged(object sender, ProgressChangedEventArgs e)
        {
            //QR読取結果の引数を取得
            Result result = (Result)e.UserState;
            //結果をTextBoxコントロールに表示
            barcodeFormatBox.Text = result.BarcodeFormat.ToString();
            readResultBox.Text = result.Text;
            //OK画像の読込
            FileStream hStream = new FileStream(@"./imgok.jpg", FileMode.Open);
            //OKマークを表示させる
            show_pictureBox.Image = Image.FromStream(hStream);
            hStream.Close();
            resultOKtextBox.Text = "読取OK";
            resultOKtextBox.BackColor = Color.LimeGreen;

            qrresult = false;
        }

        /// <summary>
        /// CSVファイル出力処理
        /// </summary>
        private void CsvOutput()
        {
            //QRコードデータ
            string strQrData = readResultBox.Text.ToString();
            string[] tempArrayData;
            List<string> stArrayData = new List<string>();

            tempArrayData = strQrData.Split(',');                           //カンマ区切りで配列に格納
            for (int iCount = 0; iCount < tempArrayData.Length; iCount++)
            {
                stArrayData.Add(tempArrayData[iCount]);   //リストに追加
            }
            string timeStrA = DateTime.Now.ToString("yyyyMMddHHmmss");
            StreamWriter swA = new StreamWriter(@"H:\ブログ\ブログネタ\C#\QRcode\" + timeStrA + ".csv", false, System.Text.Encoding.GetEncoding("shift_jis"));

            string str2A = string.Join(",", stArrayData);
            //csv書込み内容
            swA.WriteLine(str2A.ToString());
            swA.Close();

        }


        /// <summary>
        /// バックグラウンド処理の完了処理
        /// </summary>
        /// <param name="sender"></param>
        /// <param name="e"></param>
        private void BackgroundWorker1_RunWorkerCompleted(object sender, RunWorkerCompletedEventArgs e)
        {
            //5秒間待機させる⇒連続でQRコードを読み取らせない為に必要。
            System.Threading.Thread.Sleep(5000);

            //テキストボックスの中身をクリア
            resultOKtextBox.Text = string.Empty;
            barcodeFormatBox.Text = string.Empty;
            readResultBox.Text = string.Empty;
            resultOKtextBox.BackColor = Color.White;

            qrresult = true;
            this.backgroundWorker1.RunWorkerAsync();
        }

        /// <summary>
        /// バックグラウンド処理2   QRコード読込
        /// </summary>
        /// <param name="sender"></param>
        /// <param name="e"></param>
        private void BackgroundWorker2_DoWork(object sender, DoWorkEventArgs e)
        {
            Task.Run(() => Invoke(new Action(CsvOutput)));
        }

        /// <summary>
        /// 閉じるボタン押下処理
        /// </summary>
        /// <param name="sender"></param>
        /// <param name="e"></param>
        private void button1_Click(object sender, EventArgs e)
        {
            ActiveForm.Close();
        }
    }
}