core/src/com/google/zxing/oned/ITFReader.java

   1 /*\r
   2  * Copyright 2008 ZXing authors\r
   3  *\r
   4  * Licensed under the Apache License, Version 2.0 (the "License");\r
   5  * you may not use this file except in compliance with the License.\r
   6  * You may obtain a copy of the License at\r
   7  *\r
   8  *      http://www.apache.org/licenses/LICENSE-2.0\r
   9  *\r
  10  * Unless required by applicable law or agreed to in writing, software\r
  11  * distributed under the License is distributed on an "AS IS" BASIS,\r
  12  * WITHOUT WARRANTIES OR CONDITIONS OF ANY KIND, either express or implied.\r
  13  * See the License for the specific language governing permissions and\r
  14  * limitations under the License.\r
  15  */\r
  16 \r
  17 package com.google.zxing.oned;\r
  18 \r
  19 import com.google.zxing.BarcodeFormat;\r
  20 import com.google.zxing.DecodeHintType;\r
  21 import com.google.zxing.ReaderException;\r
  22 import com.google.zxing.Result;\r
  23 import com.google.zxing.ResultPoint;\r
  24 import com.google.zxing.common.BitArray;\r
  25 \r
  26 import java.util.Hashtable;\r
  27 \r
  28 /**\r
  29  * <p>Implements decoding of the ITF format.</p>\r
  30  *\r
  31  * <p>"ITF" stands for Interleaved Two of Five. This Reader will scan ITF barcode with 6, 10 or 14\r
  32  * digits. The checksum is optional and is not applied by this Reader. The consumer of the decoded\r
  33  * value will have to apply a checksum if required.</p>\r
  34  *\r
  35  * <p><a href="http://en.wikipedia.org/wiki/Interleaved_2_of_5">http://en.wikipedia.org/wiki/Interleaved_2_of_5</a>\r
  36  * is a great reference for Interleaved 2 of 5 information.</p>\r
  37  *\r
  38  * @author kevin.osullivan@sita.aero, SITA Lab.\r
  39  */\r
  40 public final class ITFReader extends OneDReader {\r
  41 \r
  42   private static final int MAX_AVG_VARIANCE = (int) (PATTERN_MATCH_RESULT_SCALE_FACTOR * 0.42f);\r
  43   private static final int MAX_INDIVIDUAL_VARIANCE = (int) (PATTERN_MATCH_RESULT_SCALE_FACTOR * 0.8f);\r
  44 \r
  45   private static final int W = 3; // Pixel width of a wide line\r
  46   private static final int N = 1; // Pixed width of a narrow line\r
  47 \r
  48   private static final int[] DEFAULT_ALLOWED_LENGTHS = { 6, 10, 14, 44 };\r
  49 \r
  50   // Stores the actual narrow line width of the image being decoded.\r
  51   private int narrowLineWidth = -1;\r
  52 \r
  53   /**\r
  54    * Start/end guard pattern.\r
  55    *\r
  56    * Note: The end pattern is reversed because the row is reversed before\r
  57    * searching for the END_PATTERN\r
  58    */\r
  59   private static final int[] START_PATTERN = {N, N, N, N};\r
  60   private static final int[] END_PATTERN_REVERSED = {N, N, W};\r
  61 \r
  62   /**\r
  63    * Patterns of Wide / Narrow lines to indicate each digit\r
  64    */\r
  65   private static final int[][] PATTERNS = {\r
  66       {N, N, W, W, N}, // 0\r
  67       {W, N, N, N, W}, // 1\r
  68       {N, W, N, N, W}, // 2\r
  69       {W, W, N, N, N}, // 3\r
  70       {N, N, W, N, W}, // 4\r
  71       {W, N, W, N, N}, // 5\r
  72       {N, W, W, N, N}, // 6\r
  73       {N, N, N, W, W}, // 7\r
  74       {W, N, N, W, N}, // 8\r
  75       {N, W, N, W, N}  // 9\r
  76   };\r
  77 \r
  78   public Result decodeRow(int rowNumber, BitArray row, Hashtable hints) throws ReaderException {\r
  79 \r
  80     // Find out where the Middle section (payload) starts & ends\r
  81     int[] startRange = decodeStart(row);\r
  82     int[] endRange = decodeEnd(row);\r
  83 \r
  84     StringBuffer result = new StringBuffer(20);\r
  85     decodeMiddle(row, startRange[1], endRange[0], result);\r
  86     String resultString = result.toString();\r
  87 \r
  88     int[] allowedLengths = null;\r
  89     if (hints != null) {\r
  90       allowedLengths = (int[]) hints.get(DecodeHintType.ALLOWED_LENGTHS);\r
  91 \r
  92     }\r
  93     if (allowedLengths == null) {\r
  94       allowedLengths = DEFAULT_ALLOWED_LENGTHS;\r
  95     }\r
  96 \r
  97     // To avoid false positives with 2D barcodes (and other patterns), make\r
  98     // an assumption that the decoded string must be 6, 10 or 14 digits.\r
  99     int length = resultString.length();\r
 100     boolean lengthOK = false;\r
 101     for (int i = 0; i < allowedLengths.length; i++) {\r
 102       if (length == allowedLengths[i]) {\r
 103         lengthOK = true;\r
 104         break;\r
 105       }\r
 106 \r
 107     }\r
 108     if (!lengthOK) {\r
 109       throw ReaderException.getInstance();\r
 110     }\r
 111 \r
 112     return new Result(\r
 113         resultString,\r
 114         null, // no natural byte representation for these barcodes\r
 115         new ResultPoint[] { new ResultPoint(startRange[1], (float) rowNumber),\r
 116                             new ResultPoint(endRange[0], (float) rowNumber)},\r
 117         BarcodeFormat.ITF);\r
 118   }\r
 119 \r
 120   /**\r
 121    * @param row          row of black/white values to search\r
 122    * @param payloadStart offset of start pattern\r
 123    * @param resultString {@link StringBuffer} to append decoded chars to\r
 124    * @throws ReaderException if decoding could not complete successfully\r
 125    */\r
 126   private static void decodeMiddle(BitArray row, int payloadStart, int payloadEnd,\r
 127       StringBuffer resultString) throws ReaderException {\r
 128 \r
 129     // Digits are interleaved in pairs - 5 black lines for one digit, and the\r
 130     // 5\r
 131     // interleaved white lines for the second digit.\r
 132     // Therefore, need to scan 10 lines and then\r
 133     // split these into two arrays\r
 134     int[] counterDigitPair = new int[10];\r
 135     int[] counterBlack = new int[5];\r
 136     int[] counterWhite = new int[5];\r
 137 \r
 138     while (payloadStart < payloadEnd) {\r
 139 \r
 140       // Get 10 runs of black/white.\r
 141       recordPattern(row, payloadStart, counterDigitPair);\r
 142       // Split them into each array\r
 143       for (int k = 0; k < 5; k++) {\r
 144         int twoK = k << 1;\r
 145         counterBlack[k] = counterDigitPair[twoK];\r
 146         counterWhite[k] = counterDigitPair[twoK + 1];\r
 147       }\r
 148 \r
 149       int bestMatch = decodeDigit(counterBlack);\r
 150       resultString.append((char) ('0' + bestMatch));\r
 151       bestMatch = decodeDigit(counterWhite);\r
 152       resultString.append((char) ('0' + bestMatch));\r
 153 \r
 154       for (int i = 0; i < counterDigitPair.length; i++) {\r
 155         payloadStart += counterDigitPair[i];\r
 156       }\r
 157     }\r
 158   }\r
 159 \r
 160   /**\r
 161    * Identify where the start of the middle / payload section starts.\r
 162    *\r
 163    * @param row row of black/white values to search\r
 164    * @return Array, containing index of start of 'start block' and end of\r
 165    *         'start block'\r
 166    * @throws ReaderException\r
 167    */\r
 168   int[] decodeStart(BitArray row) throws ReaderException {\r
 169     int endStart = skipWhiteSpace(row);\r
 170     int[] startPattern = findGuardPattern(row, endStart, START_PATTERN);\r
 171 \r
 172     // Determine the width of a narrow line in pixels. We can do this by\r
 173     // getting the width of the start pattern and dividing by 4 because its\r
 174     // made up of 4 narrow lines.\r
 175     this.narrowLineWidth = (startPattern[1] - startPattern[0]) >> 2;\r
 176 \r
 177     validateQuietZone(row, startPattern[0]);\r
 178 \r
 179     return startPattern;\r
 180   }\r
 181 \r
 182   /**\r
 183    * The start & end patterns must be pre/post fixed by a quiet zone. This\r
 184    * zone must be at least 10 times the width of a narrow line.  Scan back until\r
 185    * we either get to the start of the barcode or match the necessary number of\r
 186    * quiet zone pixels.\r
 187    *\r
 188    * Note: Its assumed the row is reversed when using this method to find\r
 189    * quiet zone after the end pattern.\r
 190    *\r
 191    * ref: http://www.barcode-1.net/i25code.html\r
 192    *\r
 193    * @param row bit array representing the scanned barcode.\r
 194    * @param startPattern index into row of the start or end pattern.\r
 195    * @throws ReaderException if the quiet zone cannot be found, a ReaderException is thrown.\r
 196    */\r
 197   private void validateQuietZone(BitArray row, int startPattern) throws ReaderException {\r
 198 \r
 199     int quietCount = this.narrowLineWidth * 10;  // expect to find this many pixels of quiet zone\r
 200 \r
 201     for (int i = startPattern - 1; quietCount > 0 && i >= 0; i--) {\r
 202       if (row.get(i)) {\r
 203         break;\r
 204       }\r
 205       quietCount--;\r
 206     }\r
 207     if (quietCount != 0) {\r
 208       // Unable to find the necessary number of quiet zone pixels.\r
 209       throw ReaderException.getInstance();\r
 210     }\r
 211   }\r
 212 \r
 213   /**\r
 214    * Skip all whitespace until we get to the first black line.\r
 215    *\r
 216    * @param row row of black/white values to search\r
 217    * @return index of the first black line.\r
 218    * @throws ReaderException Throws exception if no black lines are found in the row\r
 219    */\r
 220   private static int skipWhiteSpace(BitArray row) throws ReaderException {\r
 221     int width = row.getSize();\r
 222     int endStart = 0;\r
 223     while (endStart < width) {\r
 224       if (row.get(endStart)) {\r
 225         break;\r
 226       }\r
 227       endStart++;\r
 228     }\r
 229     if (endStart == width) {\r
 230       throw ReaderException.getInstance();\r
 231     }\r
 232 \r
 233     return endStart;\r
 234   }\r
 235 \r
 236   /**\r
 237    * Identify where the end of the middle / payload section ends.\r
 238    *\r
 239    * @param row row of black/white values to search\r
 240    * @return Array, containing index of start of 'end block' and end of 'end\r
 241    *         block'\r
 242    * @throws ReaderException\r
 243    */\r
 244 \r
 245   int[] decodeEnd(BitArray row) throws ReaderException {\r
 246 \r
 247     // For convenience, reverse the row and then\r
 248     // search from 'the start' for the end block\r
 249     row.reverse();\r
 250     try {\r
 251       int endStart = skipWhiteSpace(row);\r
 252       int[] endPattern = findGuardPattern(row, endStart, END_PATTERN_REVERSED);\r
 253 \r
 254       // The start & end patterns must be pre/post fixed by a quiet zone. This\r
 255       // zone must be at least 10 times the width of a narrow line.\r
 256       // ref: http://www.barcode-1.net/i25code.html\r
 257       validateQuietZone(row, endPattern[0]);\r
 258 \r
 259       // Now recalculate the indices of where the 'endblock' starts & stops to\r
 260       // accommodate\r
 261       // the reversed nature of the search\r
 262       int temp = endPattern[0];\r
 263       endPattern[0] = row.getSize() - endPattern[1];\r
 264       endPattern[1] = row.getSize() - temp;\r
 265 \r
 266       return endPattern;\r
 267     } finally {\r
 268       // Put the row back the right way.\r
 269       row.reverse();\r
 270     }\r
 271   }\r
 272 \r
 273   /**\r
 274    * @param row       row of black/white values to search\r
 275    * @param rowOffset position to start search\r
 276    * @param pattern   pattern of counts of number of black and white pixels that are\r
 277    *                  being searched for as a pattern\r
 278    * @return start/end horizontal offset of guard pattern, as an array of two\r
 279    *         ints\r
 280    * @throws ReaderException if pattern is not found\r
 281    */\r
 282   private static int[] findGuardPattern(BitArray row, int rowOffset, int[] pattern) throws ReaderException {\r
 283 \r
 284     // TODO: This is very similar to implementation in UPCEANReader. Consider if they can be\r
 285     // merged to a single method.\r
 286     int patternLength = pattern.length;\r
 287     int[] counters = new int[patternLength];\r
 288     int width = row.getSize();\r
 289     boolean isWhite = false;\r
 290 \r
 291     int counterPosition = 0;\r
 292     int patternStart = rowOffset;\r
 293     for (int x = rowOffset; x < width; x++) {\r
 294       boolean pixel = row.get(x);\r
 295       if (pixel ^ isWhite) {\r
 296         counters[counterPosition]++;\r
 297       } else {\r
 298         if (counterPosition == patternLength - 1) {\r
 299           if (patternMatchVariance(counters, pattern, MAX_INDIVIDUAL_VARIANCE) < MAX_AVG_VARIANCE) {\r
 300             return new int[]{patternStart, x};\r
 301           }\r
 302           patternStart += counters[0] + counters[1];\r
 303           for (int y = 2; y < patternLength; y++) {\r
 304             counters[y - 2] = counters[y];\r
 305           }\r
 306           counters[patternLength - 2] = 0;\r
 307           counters[patternLength - 1] = 0;\r
 308           counterPosition--;\r
 309         } else {\r
 310           counterPosition++;\r
 311         }\r
 312         counters[counterPosition] = 1;\r
 313         isWhite = !isWhite;\r
 314       }\r
 315     }\r
 316     throw ReaderException.getInstance();\r
 317   }\r
 318 \r
 319   /**\r
 320    * Attempts to decode a sequence of ITF black/white lines into single\r
 321    * digit.\r
 322    *\r
 323    * @param counters the counts of runs of observed black/white/black/... values\r
 324    * @return The decoded digit\r
 325    * @throws ReaderException if digit cannot be decoded\r
 326    */\r
 327   private static int decodeDigit(int[] counters) throws ReaderException {\r
 328 \r
 329     int bestVariance = MAX_AVG_VARIANCE; // worst variance we'll accept\r
 330     int bestMatch = -1;\r
 331     int max = PATTERNS.length;\r
 332     for (int i = 0; i < max; i++) {\r
 333       int[] pattern = PATTERNS[i];\r
 334       int variance = patternMatchVariance(counters, pattern, MAX_INDIVIDUAL_VARIANCE);\r
 335       if (variance < bestVariance) {\r
 336         bestVariance = variance;\r
 337         bestMatch = i;\r
 338       }\r
 339     }\r
 340     if (bestMatch >= 0) {\r
 341       return bestMatch;\r
 342                 } else {\r
 343                         throw ReaderException.getInstance();\r
 344                 }\r
 345         }\r
 346 \r
 347 }\r