【TIPS】PythonのqrcodeでQRコード作成・保存・読み取り方法紹介

エンジニアライフスタイルブログを運営しているミウラ(@miumiu06171)です。

普段はフリーランスでシステムエンジニアをしております。

今回は、PythonのqrcodeライブラリでQRコードの生成や読み取りを行う方法をまとめてみました。

なお、本記事内のPythonソースコードは、JupyterLabで動作を確認しています。

同様に動作確認したい方はこちらの記事も参照し、まずはJupyterLabの環境構築をおこなうとよいでしょう。

QRコードとは

QRコードとは、「Quick Response」の頭文字からとっており、下図のような素早く情報を読み取ることができる二次元バーコードのことです。

※QRコードは、株式会社デンソーウェーブの登録商標です。

QRコードは、デンソーウェーブ社が開発した技術であり、利用するにあたって手続きや費用が不要、かつオープンソースで公開されているため、様々なシーンに活用されています。

QRコードの仕組み

QRコードの仕組みとしては、「ファインダパターン(切り出しシンボル)」が３点と「アライメントパターン」が１点の計4点で構成されており、カメラでこの4点を含む二次元バーコードを読み込むことができるようになっています。

「ファインダパターン」(finder-pattern)

ファインダーパターンとは、QRコード内の下図の赤枠部分の３点を指します。

「アライメントパターン」(alignment-pattern)

アライメントパターンとは、QRコード内の下図の赤枠部分の１点を指します。

QRコードの大きな特徴として、多少汚れたとしても、誤り訂正機能で正しくコードを読み取れるようになっています。

誤り訂正機能の詳細については、後述しております。

QRコードの使用例

ここでは、現実世界でQRコードが使用されているシーンを紹介します。

チラシなどにホームページへのリンクとしてQRコードを使ったり
物流管理で商品情報、配送先、配送方法、入出荷の登録としてQRコードを使ったり
音楽ライブなどのイベントで入退場管理にQRコードが使われたり、
レジの電子決済でQRコードが使われたり（QRコード決済）
LINEで友達アカウントをフォローする際にQRコードを使ったり

PythonでQRコードを生成するための事前準備

Anaconda仮想環境を準備

Anacondaのインストールから仮想環境(venv)で外部ライブラリをインストールする方法については、以下の記事を参考に用意します。

【TIPS】知らないと損！PyCharmとAnaconda仮想環境(venv)の連携方法[Windows版]WindowsでPyCharmとAnacondaをインストールするところから仮想環境の追加、確認、変更、連携する方法がわかるので、開発環境の立ち上げが一通りわかる記事になります。 Python初心者の方は環境構築の参考にしてみてください。...

JupyterLab開発環境を準備

JupyterLab(ジュピターラボ)のインストールから使い方については、以下の記事を参考に環境を構築してください。

【Python入門】JupyterLabでPython開発環境構築＆使い方を徹底解説(1)本記事は、Python初心者向けにAnacondaに含まれるJupyterLabでPython開発環境を構築する手順をやさしく解説しています。データ分析でよく使われるJupyterLabのインストールからノートブックやセルの使い方までしっかり解説していますので、ぜひご覧ください。...

Pythonのqrcodeの使い方

事前準備ができたところで、PythonでQRコードを扱うためのqrcodeライブラリの導入方法および使い方を紹介していきます。

Python 画像ライブラリPillowをインストール(pip install Pillow)

Anaconda NavigatorのEnvironmentsメニュー、またはAnaconda Promptから仮想環境に画像ライブラリのPillowをインストールします。

pip install Pillow

1	pip install Pillow

または

pip3 install Pillow

1	pip3 install Pillow

Python QRコード生成ライブラリqrcodeをインストール(pip install qrcode)

先程と同様にAnaconda NavigatorのEnvironmentsメニュー、またはAnaconda Promptから仮想環境にQRコード生成ライブラリのqrcodeをインストールします。

pip install qrcode

1	pip install qrcode

または

pip3 install qrcode

1	pip3 install qrcode

qrcode.QRCodeクラスオブジェクトの生成と設定パラメータ

PythonでQRコードを生成する場合、qrcodeライブラリのQRCodeクラスオブジェクトを使って操作を行います。

細かいカスタマイズをしたい場合は、このQRCodeクラスオブジェクトを生成する際にオプションでサイズやバージョン、誤り訂正レベル等をパラメータ指定します。

本章では、代表的なパラメータについて、解説していきます。

box_sizeパラメータ

box_sizeパラメータは、QRコードの各ボックスのピクセル数を設定することができます。

qr = qrcode.QRCode(
    version=10,
    error_correction=qrcode.constants.ERROR_CORRECT_L,
    box_size=2,
    border=8
)

qr = qrcode.QRCode(

version=10,

error_correction=qrcode.constants.ERROR_CORRECT_L,

box_size=2,

border=8

)

borderパラメータ

borderパラメータは、境界線の太さを設定することができます。

デフォルトでは、最小値の4が設定されています。

qr = qrcode.QRCode(
    version=10,
    error_correction=qrcode.constants.ERROR_CORRECT_L,
    box_size=2,
    border=8
)

qr = qrcode.QRCode(

version=10,

error_correction=qrcode.constants.ERROR_CORRECT_L,

box_size=2,

border=8

)

versionパラメータ

versionパラメータは、QRコードのバージョンを１～４０の間で指定することができます。

versionパラメータの値によって、QRコードの大きさが変わります。

qr = qrcode.QRCode(
    version=10,
    error_correction=qrcode.constants.ERROR_CORRECT_L,
    box_size=2,
    border=8
)

qr = qrcode.QRCode(

version=10,

error_correction=qrcode.constants.ERROR_CORRECT_L,

box_size=2,

border=8

)

たとえば、versionが1の場合、21 x 21のマトリックスのQRコードになります。

error_correctionパラメータ

error_correctionパラメータは、QRコードの大きなメリットである誤り訂正の制御を行います。

qrcodeライブラリの誤り訂正の制御では、以下のレベルを指定することができます。

ERROR_CORRECT_L：約7％以下の誤りを訂正
ERROR_CORRECT_M：約15％以下の誤りを訂正
ERROR_CORRECT_Q：約25％以下の誤りを訂正
ERROR_CORRECT_H：約30％以下の誤りを訂正

デフォルトでは、ERROR_CORRECT_M となっています。

qr = qrcode.QRCode(
    version=10,
    error_correction=qrcode.constants.ERROR_CORRECT_L,
    box_size=2,
    border=8
)

qr = qrcode.QRCode(

version=10,

error_correction=qrcode.constants.ERROR_CORRECT_L,

box_size=2,

border=8

)

パラメータの紹介ができたところで、次はqrcodeライブラリに含まれるメソッドを紹介していきます。

add_dataメソッドでデータ設定

QRコードを読み取ったときのデータをセットするには、add_dataメソッドを使用します。

qr.add_data('https://www.python.org/')

1	qr.add_data('https://www.python.org/')

ここでは、本サイトのURLアドレスをデータとしてセットしています。

make_imageメソッドでQRコードを生成

QRコードを生成するには、make_imageメソッドを使用します。

img = qr.make_image(fill_color="black", back_color="white")

1	img = qr.make_image(fill_color="black", back_color="white")

戻り値がPillowライブラリのImageオブジェクトであるため、showメソッドでQRコードを確認したり、saveメソッドで保存することが可能です。

なお、make_imageの引数でボックスの色と背景色を指定しています。

ボックスの色と背景色は、以下のようにRGBでも指定することができます。

img = qr.make_image(fill_color="black", back_color="#ffffff")

1	img = qr.make_image(fill_color="black", back_color="#ffffff")

showメソッドでQRコードを表示

QRコードを表示するには、showメソッドを使用します。

img.show()

1	img.show()

saveメソッドでQRコードを画像ファイルで保存

QRコードを画像ファイルとして保存するには、saveメソッドを使用します。

img.save("sample.png")

1	img.save("sample.png")

引数には、画像のファイル名を指定します。

PythonでQRコード作成（サンプルコード付き）

ここでは、QRコードを生成するサンプルコードについて、いくつか紹介していきます。

まずは、前述したqrcodeの使い方から以下のようにコードを書くと、QRコードを生成したり、表示したりすることができる基本的なサンプルコードができます。

import qrcode
from PIL import Image


qr = qrcode.QRCode(
    version=10,
    error_correction=qrcode.constants.ERROR_CORRECT_L,
    box_size=2,
    border=8
)
qr.add_data('https://engineer-lifestyle-blog.com/')
qr.make()
_img = qr.make_image(fill_color="black", back_color="#ffffff")
_img.save('qrcode.png')
img = Image.open('qrcode.png')
img.show()

import qrcode

from PIL import Image

qr = qrcode.QRCode(

version=10,

error_correction=qrcode.constants.ERROR_CORRECT_L,

box_size=2,

border=8

)

qr.add_data('https://engineer-lifestyle-blog.com/')

qr.make()

_img = qr.make_image(fill_color="black", back_color="#ffffff")

_img.save('qrcode.png')

img = Image.open('qrcode.png')

img.show()

上記サンプルコードは、本サイトのトップページのURLをQRコード化したものです。

次は、QRコードを画像中に埋め込んだり、QRコード中に画像を埋め込む方法を紹介していきます。

QRコードを画像中に埋め込む場合

添付図のようにQRコードを画像中に埋め込むサンプルプログラムを紹介します。

今回のサンプルプログラムでは、画像の右下にQRコードを埋め込む例を記載しています。

import qrcode
from PIL import Image

bg_img = Image.open('notebookpc.png')

qr = qrcode.QRCode(box_size=10)
qr.add_data('https://engineer-lifestyle-blog.com/')
qr.make()
qr_img = qr.make_image()

pos = (bg_img.size[0] - qr_img.size[0], bg_img.size[1] - qr_img.size[1])

bg_img.paste(qr_img, pos)
bg_img.save('qr_on_image.png')

import qrcode

from PIL import Image

bg_img = Image.open('notebookpc.png')

qr = qrcode.QRCode(box_size=10)

qr.add_data('https://engineer-lifestyle-blog.com/')

qr.make()

qr_img = qr.make_image()

pos = (bg_img.size[0] - qr_img.size[0], bg_img.size[1] - qr_img.size[1])

bg_img.paste(qr_img, pos)

bg_img.save('qr_on_image.png')

QRコードを埋め込む場所は、11行目のpos変数の右辺を編集すると、任意に変更することができます。

また、QRコードのサイズについても、前述のとおりbox_sizeオプションの値を調整することでサイズ変更が可能です。

QRコード中に画像を埋め込む場合

次は、添付図のようにQRコード中に画像を埋め込むサンプルプログラムを紹介します。

今回のサンプルプログラムでは、画像の特定部分を切り取った後、QRコードの中央に切り取った画像を埋め込む例を記載しています。

import qrcode
from PIL import Image

face_img = Image.open('notebookpc.png').crop((300, 300, 600, 450))

qr_img = qrcode.QRCode(
    error_correction=qrcode.constants.ERROR_CORRECT_H
)
qr_img.add_data('https://engineer-lifestyle-blog.com/')
qr_img.make()
conv_qr_img = qr_img.make_image().convert('RGB')

pos = ((conv_qr_img.size[0] - face_img.size[0]) // 2, (conv_qr_img.size[1] - face_img.size[1]) // 2)

conv_qr_img.paste(face_img, pos)
conv_qr_img.save('image_on_qr.png')

import qrcode

from PIL import Image

face_img = Image.open('notebookpc.png').crop((300, 300, 600, 450))

qr_img = qrcode.QRCode(

error_correction=qrcode.constants.ERROR_CORRECT_H

)

qr_img.add_data('https://engineer-lifestyle-blog.com/')

qr_img.make()

conv_qr_img = qr_img.make_image().convert('RGB')

pos = ((conv_qr_img.size[0] - face_img.size[0]) // 2, (conv_qr_img.size[1] - face_img.size[1]) // 2)

conv_qr_img.paste(face_img, pos)

conv_qr_img.save('image_on_qr.png')

画像の特定部分を切り取る処理は、4行目のcropメソッドで行っています。

cropメソッドの第一引数、第二引数が、画像の左上の頂点のx, y座標を示します。

同様に

cropメソッドの第三引数、第四引数が、画像の右下の頂点のx, y座標を示します。

画像を埋め込む場所は、13行目のpos変数の右辺を編集すると、任意に変更することができます。

ただし、QRコードの誤り訂正機能がどこまで働くかによって読み取り可、読み取り不可が決まってくるので、QRコード中に画像を埋め込むことは推奨されておりません。

PythonでQRコード読み取り（サンプルコード付き）

次は、Pythonで画像中のQRコードを読み込むサンプルプログラムを紹介します。

import sys
from pyzbar.pyzbar import decode
from PIL import Image, ImageGrab


def qrdecode(img):
    for x in decode(img):
        print(x[0].decode("utf-8"))


if len(sys.argv) == 1:
    qrdecode(ImageGrab.grabclipboard())
else:
    for arg in sys.argv[1:]:
        qrdecode(Image.open(arg))

import sys

from pyzbar.pyzbar import decode

from PIL import Image, ImageGrab

def qrdecode(img):

for x in decode(img):

print(x[0].decode("utf-8"))

if len(sys.argv) == 1:

qrdecode(ImageGrab.grabclipboard())

else:

for arg in sys.argv[1:]:

qrdecode(Image.open(arg))

QRコードを読み込むライブラリpyzbarをインストール(pip install pyzbar)

PythonでQRコードを読み込むには、前述した画像読み込むPillowに加えて、QRコードを読み込むpyzbarをpipでインストールします。

pip install pyzbar

1	pip install pyzbar

QRコードを読み込む方法

先程のqrdecode.pyを実行するときに引数として画像ファイルを指定して実行すると、QRコードを読み込むことができます。

ここでは、前章で作成した「qr_on_image.png」画像ファイルを読み込み、画像中のQRコードの情報を取得できるか確認しています。

【コマンド例】

python qrdecode.py qr_on_image.png

1	python qrdecode.py qr_on_image.png

【コマンド例の実行結果】

https://engineer-lifestyle-blog.com/

1	https://engineer-lifestyle-blog.com/

「qr_on_image.png」画像ファイルの右下に含まれるQRコードをデコードしたサイトURLが取得できていることが確認できます。

まとめ

いかがでしたでしょうか。

PythonでQRコードを生成したり、QRコードの読み取り方を紹介してきました。

最近では、QRコード決済等も主流になってきているため、具体的にイメージもしやすかったのではないでしょうか。

本記事を通してPythonを使えばQRコードを簡単に扱うことができ、アプリを作成する手助けになればと思います。

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【TIPS】PythonのqrcodeでQRコード作成・保存・読み取り方法紹介

QRコードとは

QRコードの仕組み

「ファインダパターン」(finder-pattern)

「アライメントパターン」(alignment-pattern)

QRコードの使用例

PythonでQRコードを生成するための事前準備

Anaconda仮想環境を準備

JupyterLab開発環境を準備

Pythonのqrcodeの使い方

Python 画像ライブラリPillowをインストール(pip install Pillow)

Python QRコード生成ライブラリqrcodeをインストール(pip install qrcode)

qrcode.QRCodeクラスオブジェクトの生成と設定パラメータ

box_sizeパラメータ

borderパラメータ

versionパラメータ

error_correctionパラメータ

add_dataメソッドでデータ設定

make_imageメソッドでQRコードを生成

showメソッドでQRコードを表示

saveメソッドでQRコードを画像ファイルで保存

PythonでQRコード作成（サンプルコード付き）

QRコードを画像中に埋め込む場合

QRコード中に画像を埋め込む場合

PythonでQRコード読み取り（サンプルコード付き）

QRコードを読み込むライブラリpyzbarをインストール(pip install pyzbar)

QRコードを読み込む方法

まとめ

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