Dynamic Web TWAIN使用WebGL加快Web条形码的解码速度

通常，在进行条形码检测时，我们会将以RGB或YUV编码的彩色图像传递给一些条形码解码API，其中图像数据将从彩色转换为灰度，然后从灰度转换为二进制。操作像素会占用大量CPU时间。为了加速图像处理，我们可以利用GPU。Dynamsoft JavaScript条码SDK具有强大的功能，可用于开发Web条码扫描应用程序，但到目前为止，它仅适用于CPU。在本文中，我将向您展示如何使用WebGL将彩色图像转换为灰度图像，以减少从Web应用程序中的摄像头视频流读取条形码时的总CPU时间成本。

在5分钟内构建Web条形码扫描应用程序

Dynamsoft JavaScript条形码SDK可在npmjs.com上获得：

https://www.npmjs.com/package/dynamsoft-javascript-barcode

“ hello world”示例非常简单：

运行代码时，您可以在开发人员控制台中查看相机视图并检查条形码读取结果。该BarcodeScanner类所做的一切都是为了你。

另外，您可以从视频元素中手动读取图像数据，并使用BarcodeReader类以编程方式调用encodeBuffer（）方法：

var barcodereader = null;
(async()=>{
barcodereader = await Dynamsoft.BarcodeReader.createInstance();
await barcodereader.updateRuntimeSettings(‘speed’);
let settings = await barcodereader.getRuntimeSettings();
settings.deblurLevel = 0;
barcodereader.updateRuntimeSettings(settings);
})();

let canvas2d = document.createElement(‘canvas’);
canvas2d.width = width;
canvas2d.height = height;
var ctx2d = canvas2d.getContext(‘2d’);
ctx2d.drawImage(videoElement, 0, 0, width, height);
buffer = ctx2d.getImageData(0, 0, width, height).data;

if (barcodereader){
barcodereader
.decodeBuffer(
buffer,
width,
height,
width * 4,
Dynamsoft.EnumImagePixelFormat.IPF_ARGB_8888
)
.then((results) => {
showResults(results);
});
}

使用WebGL将视频色框转换为灰度图像

从理论上讲，相同尺寸的灰度图像的处理速度要快于彩色图像，因为彩色图像有4个通道，而灰度图像只有1个通道。如果缓冲区是灰度图像，则可以如下更改上面的代码：
barcodereader
.decodeBuffer(
gray,
width,
height,
width,
Dynamsoft.EnumImagePixelFormat.IPF_GrayScaled
)
.then((results) => {
showResults(results);
});
下一个问题是如何使用WebGL获取灰度图像缓冲区？我发现一个名为WebGLFundamentals的网站 对于学习WebGL很方便。

首先，我创建了一个着色器程序以将颜色转换为灰度：

接下来，我使用在线教程提供的draw（）函数将视频元素绑定到WebGL纹理：

var drawInfo = {
x: 0,
y: 0,
dx: 1,
dy: 1,
textureInfo: loadImageAndCreateTextureInfo(videoElement)
};

draw(drawInfo);

然后，我将图像数据读取到Uint8Array：

buffer = new Uint8Array(width * height * 4);
gl.readPixels(
0,
0,
gl.drawingBufferWidth,
gl.drawingBufferHeight,
gl.RGBA,
gl.UNSIGNED_BYTE,
buffer
);
有趣的是输出图像是颠倒的。要沿其垂直轴翻转图像数据，可以调用gl.pixelStorei（）：

function drawImage(tex, texWidth, texHeight, dstX, dstY) {
gl.bindTexture(gl.TEXTURE_2D, tex);
gl.pixelStorei(gl.UNPACK_FLIP_Y_WEBGL, true);
最后，从缓冲区中提取灰度数据：

gray = new Uint8Array(width * height);
let gray_index = 0;
for (i = 0; i < width * height * 4; i += 4) { gray[gray_index++] = buffer[i]; }
这是在我的网络浏览器中运行该应用程序的屏幕截图。
Dynamic Web TWAIN教程：如何使用WebGL加快Web条形码的解码速度

条形码解码性能比较：灰度图像与彩色图像

要衡量性能差异，我们可以使用以下公式：

total time = image data obtaining time + barcode decoding time
我对640×480视频流进行了简单测试。
Dynamic Web TWAIN教程：如何使用WebGL加快Web条形码的解码速度

如您所见，在我的PC上从WebGL（灰度图像）获取图像数据的时间成本比从画布（彩色图像）获取图像数据的时间成本大约慢5倍，因为GPU数据传输需要时间。但是，使用WebGL进行条形码解码的总CPU时间成本较低。