More javadoc
[zxing.git] / core / src / com / google / zxing / qrcode / detector / FinderPatternFinder.java
index 47a6d62..4ef3d58 100755 (executable)
@@ -26,6 +26,9 @@ import com.google.zxing.common.Comparator;
 import java.util.Vector;\r
 \r
 /**\r
+ * <p>This class attempts to find finder patterns in a QR Code. Finder patterns are the square\r
+ * markers at three corners of a QR Code.</p>\r
+ *\r
  * <p>This class is not thread-safe and should not be reused.</p>\r
  *\r
  * @author srowen@google.com (Sean Owen)\r
@@ -39,6 +42,11 @@ final class FinderPatternFinder {
   private final Vector possibleCenters;\r
   private boolean hasSkipped;\r
 \r
+  /**\r
+   * <p>Creates a finder that will search the image for three finder patterns.</p>\r
+   *\r
+   * @param image image to search\r
+   */\r
   FinderPatternFinder(MonochromeBitmapSource image) {\r
     this.image = image;\r
     this.possibleCenters = new Vector(5);\r
@@ -47,13 +55,16 @@ final class FinderPatternFinder {
   FinderPatternInfo find() throws ReaderException {\r
     int maxI = image.getHeight();\r
     int maxJ = image.getWidth();\r
-    int[] stateCount = new int[5]; // looking for 1 1 3 1 1\r
+    // We are looking for black/white/black/white/black modules in\r
+    // 1:1:3:1:1 ratio; this tracks the number of such modules seen so far\r
+    int[] stateCount = new int[5];\r
     boolean done = false;\r
     // We can afford to examine every few lines until we've started finding\r
     // the patterns\r
     int iSkip = BIG_SKIP;\r
     for (int i = iSkip - 1; i < maxI && !done; i += iSkip) {\r
-      BitArray luminanceRow = image.getBlackRow(i, null, 0, maxJ);\r
+      // Get a row of black/white values\r
+      BitArray blackRow = image.getBlackRow(i, null, 0, maxJ);\r
       stateCount[0] = 0;\r
       stateCount[1] = 0;\r
       stateCount[2] = 0;\r
@@ -61,7 +72,7 @@ final class FinderPatternFinder {
       stateCount[4] = 0;\r
       int currentState = 0;\r
       for (int j = 0; j < maxJ; j++) {\r
-        if (luminanceRow.get(j)) {\r
+        if (blackRow.get(j)) {\r
           // Black pixel\r
           if ((currentState & 1) == 1) { // Counting white pixels\r
             currentState++;\r
@@ -71,8 +82,7 @@ final class FinderPatternFinder {
           if ((currentState & 1) == 0) { // Counting black pixels\r
             if (currentState == 4) { // A winner?\r
               if (foundPatternCross(stateCount)) { // Yes\r
-                boolean confirmed =\r
-                    handlePossibleCenter(stateCount, i, j);\r
+                boolean confirmed = handlePossibleCenter(stateCount, i, j);\r
                 if (confirmed) {\r
                   iSkip = 1; // Go back to examining each line\r
                   if (hasSkipped) {\r
@@ -96,7 +106,7 @@ final class FinderPatternFinder {
                   // Advance to next black pixel\r
                   do {\r
                     j++;\r
-                  } while (j < maxJ && !luminanceRow.get(j));\r
+                  } while (j < maxJ && !blackRow.get(j));\r
                   j--; // back up to that last white pixel\r
                 }\r
                 // Clear state to start looking again\r
@@ -141,14 +151,22 @@ final class FinderPatternFinder {
       totalModuleSize += patternInfo[i].getEstimatedModuleSize();\r
     }\r
 \r
-    return new FinderPatternInfo(totalModuleSize / (float) patternInfo.length,\r
-        patternInfo);\r
+    return new FinderPatternInfo(totalModuleSize / (float) patternInfo.length, patternInfo);\r
   }\r
 \r
+  /**\r
+   * Given a count of black/white/black/white/black pixels just seen and an end position,\r
+   * figures the location of the center of this run.\r
+   */\r
   private static float centerFromEnd(int[] stateCount, int end) {\r
     return (float) (end - stateCount[4] - stateCount[3]) - stateCount[2] / 2.0f;\r
   }\r
 \r
+  /**\r
+   * @param stateCount count of black/white/black/white/black pixels just read\r
+   * @return true iff the proportions of the counts is close enough to the 1/13/1/1 ratios\r
+   *  used by finder patterns to be considered a match\r
+   */\r
   private static boolean foundPatternCross(int[] stateCount) {\r
     int totalModuleSize = 0;\r
     for (int i = 0; i < 5; i++) {\r
@@ -162,20 +180,31 @@ final class FinderPatternFinder {
     }\r
     int moduleSize = totalModuleSize / 7;\r
     // Allow less than 50% deviance from 1-1-3-1-1 pattern\r
-    return\r
-        Math.abs(moduleSize - stateCount[0]) << 1 <= moduleSize &&\r
+    return  Math.abs(moduleSize - stateCount[0]) << 1 <= moduleSize &&\r
             Math.abs(moduleSize - stateCount[1]) << 1 <= moduleSize &&\r
             Math.abs(3 * moduleSize - stateCount[2]) << 1 <= 3 * moduleSize &&\r
             Math.abs(moduleSize - stateCount[3]) << 1 <= moduleSize &&\r
             Math.abs(moduleSize - stateCount[4]) << 1 <= moduleSize;\r
   }\r
 \r
+  /**\r
+   * <p>After a horizontal scan finds a potential finder pattern, this method\r
+   * "cross-checks" by scanning down vertically through the center of the possible\r
+   * finder pattern to see if the same proportion is detected.</p>\r
+   *\r
+   * @param startI row where a finder pattern was detected\r
+   * @param centerJ center of the section that appears to cross a finder pattern\r
+   * @param maxCount maximum reasonable number of modules that should be\r
+   *  observed in any reading state, based on the results of the horizontal scan\r
+   * @return vertical center of finder pattern, or {@link Float#NaN} if not found\r
+   */\r
   private float crossCheckVertical(int startI, int centerJ, int maxCount) {\r
     MonochromeBitmapSource image = this.image;\r
 \r
     int maxI = image.getHeight();\r
     int[] stateCount = new int[5];\r
 \r
+    // Start counting up from center\r
     int i = startI;\r
     while (i >= 0 && image.isBlack(centerJ, i)) {\r
       stateCount[2]++;\r
@@ -200,6 +229,7 @@ final class FinderPatternFinder {
       return Float.NaN;\r
     }\r
 \r
+    // Now also count down from center\r
     i = startI + 1;\r
     while (i < maxI && image.isBlack(centerJ, i)) {\r
       stateCount[2]++;\r
@@ -226,6 +256,11 @@ final class FinderPatternFinder {
     return foundPatternCross(stateCount) ? centerFromEnd(stateCount, i) : Float.NaN;\r
   }\r
 \r
+  /**\r
+   * <p>Like {@link #crossCheckVertical(int, int, int)}, and in fact is basically identical,\r
+   * except it reads horizontally instead of vertically. This is used to cross-cross\r
+   * check a vertical cross check and locate the real center of the alignment pattern.</p>\r
+   */\r
   private float crossCheckHorizontal(int startJ, int centerI, int maxCount) {\r
     MonochromeBitmapSource image = this.image;\r
 \r
@@ -244,7 +279,6 @@ final class FinderPatternFinder {
       stateCount[1]++;\r
       j--;\r
     }\r
-    // If already too many modules in this state or ran off the edge:\r
     if (j < 0 || stateCount[1] > maxCount) {\r
       return Float.NaN;\r
     }\r
@@ -282,6 +316,22 @@ final class FinderPatternFinder {
     return foundPatternCross(stateCount) ? centerFromEnd(stateCount, j) : Float.NaN;\r
   }\r
 \r
+  /**\r
+   * <p>This is called when a horizontal scan finds a possible alignment pattern. It will\r
+   * cross check with a vertical scan, and if successful, will, ah, cross-cross-check\r
+   * with another horizontal scan. This is needed primarily to locate the real horizontal\r
+   * center of the pattern in cases of extreme skew.</p>\r
+   *\r
+   * <p>If that succeeds the finder pattern location is added to a list that tracks\r
+   * the number of times each location has been nearly-matched as a finder pattern.\r
+   * Each additional find is more evidence that the location is in fact a finder\r
+   * pattern center\r
+   *\r
+   * @param stateCount reading state module counts from horizontal scan\r
+   * @param i row where finder pattern may be found\r
+   * @param j end of possible finder pattern in row\r
+   * @return true if a finder pattern candidate was found this time\r
+   */\r
   private boolean handlePossibleCenter(int[] stateCount,\r
                                        int i,\r
                                        int j) {\r
@@ -291,11 +341,8 @@ final class FinderPatternFinder {
       // Re-cross check\r
       centerJ = crossCheckHorizontal((int) centerJ, (int) centerI, stateCount[2]);\r
       if (!Float.isNaN(centerJ)) {\r
-        float estimatedModuleSize = (float) (stateCount[0] +\r
-            stateCount[1] +\r
-            stateCount[2] +\r
-            stateCount[3] +\r
-            stateCount[4]) / 7.0f;\r
+        float estimatedModuleSize =\r
+          (float) (stateCount[0] + stateCount[1] + stateCount[2] + stateCount[3] + stateCount[4]) / 7.0f;\r
         boolean found = false;\r
         int max = possibleCenters.size();\r
         for (int index = 0; index < max; index++) {\r
@@ -308,8 +355,7 @@ final class FinderPatternFinder {
           }\r
         }\r
         if (!found) {\r
-          possibleCenters.addElement(\r
-              new FinderPattern(centerJ, centerI, estimatedModuleSize));\r
+          possibleCenters.addElement(new FinderPattern(centerJ, centerI, estimatedModuleSize));\r
         }\r
         return true;\r
       }\r
@@ -317,6 +363,12 @@ final class FinderPatternFinder {
     return false;\r
   }\r
 \r
+  /**\r
+   * @return number of rows we could safely skip during scanning, based on the first\r
+   *  two finder patterns that have been located. In some cases their position will\r
+   *  allow us to infer that the third pattern must lie below a certain point farther\r
+   *  down in the image.\r
+   */\r
   private int findRowSkip() {\r
     int max = possibleCenters.size();\r
     if (max <= 1) {\r
@@ -343,6 +395,10 @@ final class FinderPatternFinder {
     return 0;\r
   }\r
 \r
+  /**\r
+   * @return true iff we have found at least 3 finder patterns that have been detected\r
+   *  at least {@link #CENTER_QUORUM} times each\r
+   */\r
   private boolean haveMulitplyConfirmedCenters() {\r
     int count = 0;\r
     int max = possibleCenters.size();\r
@@ -356,6 +412,12 @@ final class FinderPatternFinder {
     return false;\r
   }\r
 \r
+  /**\r
+   * @return the 3 best {@link FinderPattern}s from our list of candidates. The "best" are\r
+   *  those that have been detected at least {@link #CENTER_QUORUM} times, and whose module\r
+   *  size differs from the average among those patterns the least\r
+   * @throws ReaderException if 3 such finder patterns do not exist\r
+   */\r
   private FinderPattern[] selectBestPatterns() throws ReaderException {\r
     Collections.insertionSort(possibleCenters, new CenterComparator());\r
     int size = 0;\r
@@ -393,11 +455,9 @@ final class FinderPatternFinder {
     }\r
     averageModuleSize /= (float) size;\r
 \r
-    Collections.insertionSort(\r
-        possibleCenters,\r
-        new ClosestToAverageComparator(averageModuleSize));\r
+    // We don't have java.util.Collections in J2ME\r
+    Collections.insertionSort(possibleCenters, new ClosestToAverageComparator(averageModuleSize));\r
 \r
-    //return confirmedCenters.subList(0, 3).toArray(new FinderPattern[3]);\r
     FinderPattern[] result = new FinderPattern[3];\r
     for (int i = 0; i < 3; i++) {\r
       result[i] = (FinderPattern) possibleCenters.elementAt(i);\r
@@ -405,6 +465,15 @@ final class FinderPatternFinder {
     return result;\r
   }\r
 \r
+  /**\r
+   * <p>Having found three "best" finder patterns we need to decide which is the top-left, top-right,\r
+   * bottom-left. We assume that the one closest to the other two is the top-left one; this is not\r
+   * strictly true (imagine extreme perspective distortion) but for the moment is a serviceable assumption.\r
+   * Lastly we sort top-right from bottom-left by figuring out orientation from vector cross products.</p>\r
+   *\r
+   * @param patterns three best {@link FinderPattern}s\r
+   * @return same {@link FinderPattern}s ordered bottom-left, top-left, top-right\r
+   */\r
   private static FinderPattern[] orderBestPatterns(FinderPattern[] patterns) {\r
 \r
     // Find distances between pattern centers\r
@@ -415,10 +484,11 @@ final class FinderPatternFinder {
     FinderPattern topLeft;\r
     FinderPattern topRight;\r
     FinderPattern bottomLeft;\r
-    // Assume one closest to other two is top left\r
+    // Assume one closest to other two is top left;\r
+    // topRight and bottomLeft will just be guesses below at first\r
     if (bcDistance >= abDistance && bcDistance >= acDistance) {\r
       topLeft = patterns[0];\r
-      topRight = patterns[1]; // These two are guesses at the moment\r
+      topRight = patterns[1];\r
       bottomLeft = patterns[2];\r
     } else if (acDistance >= bcDistance && acDistance >= abDistance) {\r
       topLeft = patterns[1];\r
@@ -443,18 +513,27 @@ final class FinderPatternFinder {
     return new FinderPattern[]{bottomLeft, topLeft, topRight};\r
   }\r
 \r
+  /**\r
+   * @return distance between two points\r
+   */\r
   static float distance(ResultPoint pattern1, ResultPoint pattern2) {\r
     float xDiff = pattern1.getX() - pattern2.getX();\r
     float yDiff = pattern1.getY() - pattern2.getY();\r
     return (float) Math.sqrt((double) (xDiff * xDiff + yDiff * yDiff));\r
   }\r
 \r
+  /**\r
+   * <p>Orders by {@link FinderPattern#getCount()}, descending.</p>\r
+   */\r
   private static class CenterComparator implements Comparator {\r
     public int compare(Object center1, Object center2) {\r
       return ((FinderPattern) center2).getCount() - ((FinderPattern) center1).getCount();\r
     }\r
   }\r
 \r
+  /**\r
+   * <p>Orders by variance from average module size, ascending.</p>\r
+   */\r
   private static class ClosestToAverageComparator implements Comparator {\r
     private float averageModuleSize;\r
 \r