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

   1 /*
   2  * Copyright 2008 ZXing authors
   3  *
   4  * Licensed under the Apache License, Version 2.0 (the "License");
   5  * you may not use this file except in compliance with the License.
   6  * You may obtain a copy of the License at
   7  *
   8  *      http://www.apache.org/licenses/LICENSE-2.0
   9  *
  10  * Unless required by applicable law or agreed to in writing, software
  11  * distributed under the License is distributed on an "AS IS" BASIS,
  12  * WITHOUT WARRANTIES OR CONDITIONS OF ANY KIND, either express or implied.
  13  * See the License for the specific language governing permissions and
  14  * limitations under the License.
  15  */
  16
  17 package com.google.zxing.oned;
  18
  19 import com.google.zxing.BarcodeFormat;
  20 import com.google.zxing.ReaderException;
  21 import com.google.zxing.Result;
  22 import com.google.zxing.ResultPoint;
  23 import com.google.zxing.common.BitArray;
  24 import com.google.zxing.common.GenericResultPoint;
  25
  26 import java.util.Hashtable;
  27
  28 /**
  29  * <p>Encapsulates functionality and implementation that is common to UPC and EAN families
  30  * of one-dimensional barcodes.</p>
  31  *
  32  * @author dswitkin@google.com (Daniel Switkin)
  33  * @author srowen@google.com (Sean Owen)
  34  * @author alasdair@google.com (Alasdair Mackintosh)
  35  */
  36 public abstract class AbstractUPCEANReader extends AbstractOneDReader implements UPCEANReader {
  37
  38   private static final int MAX_AVG_VARIANCE = (int) (PATTERN_MATCH_RESULT_SCALE_FACTOR * 0.40625f);
  39   private static final int MAX_INDIVIDUAL_VARIANCE = (int) (PATTERN_MATCH_RESULT_SCALE_FACTOR * 0.7f);
  40
  41   /**
  42    * Start/end guard pattern.
  43    */
  44   private static final int[] START_END_PATTERN = {1, 1, 1,};
  45
  46   /**
  47    * Pattern marking the middle of a UPC/EAN pattern, separating the two halves.
  48    */
  49   static final int[] MIDDLE_PATTERN = {1, 1, 1, 1, 1};
  50
  51   /**
  52    * "Odd", or "L" patterns used to encode UPC/EAN digits.
  53    */
  54   static final int[][] L_PATTERNS = {
  55       {3, 2, 1, 1}, // 0
  56       {2, 2, 2, 1}, // 1
  57       {2, 1, 2, 2}, // 2
  58       {1, 4, 1, 1}, // 3
  59       {1, 1, 3, 2}, // 4
  60       {1, 2, 3, 1}, // 5
  61       {1, 1, 1, 4}, // 6
  62       {1, 3, 1, 2}, // 7
  63       {1, 2, 1, 3}, // 8
  64       {3, 1, 1, 2}  // 9
  65   };
  66
  67   /**
  68    * As above but also including the "even", or "G" patterns used to encode UPC/EAN digits.
  69    */
  70   static final int[][] L_AND_G_PATTERNS;
  71
  72   static {
  73     L_AND_G_PATTERNS = new int[20][];
  74     for (int i = 0; i < 10; i++) {
  75       L_AND_G_PATTERNS[i] = L_PATTERNS[i];
  76     }
  77     for (int i = 10; i < 20; i++) {
  78       int[] widths = L_PATTERNS[i - 10];
  79       int[] reversedWidths = new int[widths.length];
  80       for (int j = 0; j < widths.length; j++) {
  81         reversedWidths[j] = widths[widths.length - j - 1];
  82       }
  83       L_AND_G_PATTERNS[i] = reversedWidths;
  84     }
  85   }
  86
  87   static int[] findStartGuardPattern(BitArray row) throws ReaderException {
  88     boolean foundStart = false;
  89     int[] startRange = null;
  90     int nextStart = 0;
  91     while (!foundStart) {
  92       startRange = findGuardPattern(row, nextStart, false, START_END_PATTERN);
  93       int start = startRange[0];
  94       nextStart = startRange[1];
  95       // As a check, we want to see some white in front of this "start pattern",
  96       // maybe as wide as the start pattern itself?
  97       foundStart = row.isRange(Math.max(0, start - 2 * (startRange[1] - start)), start, false);
  98     }
  99     return startRange;
 100   }
 101
 102   public final Result decodeRow(int rowNumber, BitArray row, Hashtable hints) throws ReaderException {
 103     return decodeRow(rowNumber, row, findStartGuardPattern(row));
 104   }
 105
 106   public final Result decodeRow(int rowNumber, BitArray row, int[] startGuardRange) throws ReaderException {
 107     StringBuffer result = new StringBuffer(20);
 108     int endStart = decodeMiddle(row, startGuardRange, result);
 109     int[] endRange = decodeEnd(row, endStart);
 110
 111     // Check for whitespace after the pattern
 112     int end = endRange[1];
 113     if (!row.isRange(end, Math.min(row.getSize(), end + 2 * (end - endRange[0])), false)) {
 114       throw new ReaderException("Pattern not followed by whitespace");
 115     }
 116
 117     String resultString = result.toString();
 118     if (!checkChecksum(resultString)) {
 119       throw new ReaderException("Checksum failed");
 120     }
 121
 122     float left = (float) (startGuardRange[1] + startGuardRange[0]) / 2.0f;
 123     float right = (float) (endRange[1] + endRange[0]) / 2.0f;
 124     return new Result(resultString,
 125         null, // no natural byte representation for these barcodes
 126         new ResultPoint[]{
 127             new GenericResultPoint(left, (float) rowNumber),
 128             new GenericResultPoint(right, (float) rowNumber)},
 129         getBarcodeFormat());
 130   }
 131
 132   abstract BarcodeFormat getBarcodeFormat();
 133
 134   /**
 135    * Computes the UPC/EAN checksum on a string of digits, and reports
 136    * whether the checksum is correct or not.
 137    *
 138    * @param s string of digits to check
 139    * @return true iff string of digits passes the UPC/EAN checksum algorithm
 140    * @throws ReaderException if the string does not contain only digits
 141    */
 142   boolean checkChecksum(String s) throws ReaderException {
 143     int length = s.length();
 144     if (length == 0) {
 145       return false;
 146     }
 147
 148     int sum = 0;
 149     for (int i = length - 2; i >= 0; i -= 2) {
 150       int digit = (int) s.charAt(i) - (int) '0';
 151       if (digit < 0 || digit > 9) {
 152         throw new ReaderException("Illegal character during checksum");
 153       }
 154       sum += digit;
 155     }
 156     sum *= 3;
 157     for (int i = length - 1; i >= 0; i -= 2) {
 158       int digit = (int) s.charAt(i) - (int) '0';
 159       if (digit < 0 || digit > 9) {
 160         throw new ReaderException("Illegal character during checksum");
 161       }
 162       sum += digit;
 163     }
 164     return sum % 10 == 0;
 165   }
 166
 167   /**
 168    * Subclasses override this to decode the portion of a barcode between the start and end guard patterns.
 169    *
 170    * @param row row of black/white values to search
 171    * @param startRange start/end offset of start guard pattern
 172    * @param resultString {@link StringBuffer} to append decoded chars to
 173    * @return horizontal offset of first pixel after the "middle" that was decoded
 174    * @throws ReaderException if decoding could not complete successfully
 175    */
 176   protected abstract int decodeMiddle(BitArray row, int[] startRange, StringBuffer resultString)
 177       throws ReaderException;
 178
 179   int[] decodeEnd(BitArray row, int endStart) throws ReaderException {
 180     return findGuardPattern(row, endStart, false, START_END_PATTERN);
 181   }
 182
 183   /**
 184    * @param row row of black/white values to search
 185    * @param rowOffset position to start search
 186    * @param whiteFirst if true, indicates that the pattern specifies white/black/white/...
 187    * pixel counts, otherwise, it is interpreted as black/white/black/...
 188    * @param pattern pattern of counts of number of black and white pixels that are being
 189    * searched for as a pattern
 190    * @return start/end horizontal offset of guard pattern, as an array of two ints
 191    * @throws ReaderException if pattern is not found
 192    */
 193   static int[] findGuardPattern(BitArray row, int rowOffset, boolean whiteFirst, int[] pattern)
 194       throws ReaderException {
 195     int patternLength = pattern.length;
 196     int[] counters = new int[patternLength];
 197     int width = row.getSize();
 198     boolean isWhite = false;
 199     while (rowOffset < width) {
 200       isWhite = !row.get(rowOffset);
 201       if (whiteFirst == isWhite) {
 202         break;
 203       }
 204       rowOffset++;
 205     }
 206
 207     int counterPosition = 0;
 208     int patternStart = rowOffset;
 209     for (int x = rowOffset; x < width; x++) {
 210       boolean pixel = row.get(x);
 211       if ((!pixel && isWhite) || (pixel && !isWhite)) {
 212         counters[counterPosition]++;
 213       } else {
 214         if (counterPosition == patternLength - 1) {
 215           if (patternMatchVariance(counters, pattern, MAX_INDIVIDUAL_VARIANCE) < MAX_AVG_VARIANCE) {
 216             return new int[]{patternStart, x};
 217           }
 218           patternStart += counters[0] + counters[1];
 219           for (int y = 2; y < patternLength; y++) {
 220             counters[y - 2] = counters[y];
 221           }
 222           counters[patternLength - 2] = 0;
 223           counters[patternLength - 1] = 0;
 224           counterPosition--;
 225         } else {
 226           counterPosition++;
 227         }
 228         counters[counterPosition] = 1;
 229         isWhite = !isWhite;
 230       }
 231     }
 232     throw new ReaderException("Can't find pattern");
 233   }
 234
 235   /**
 236    * Attempts to decode a single UPC/EAN-encoded digit.
 237    *
 238    * @param row row of black/white values to decode
 239    * @param counters the counts of runs of observed black/white/black/... values
 240    * @param rowOffset horizontal offset to start decoding from
 241    * @param patterns the set of patterns to use to decode -- sometimes different encodings
 242    * for the digits 0-9 are used, and this indicates the encodings for 0 to 9 that should
 243    * be used
 244    * @return horizontal offset of first pixel beyond the decoded digit
 245    * @throws ReaderException if digit cannot be decoded
 246    */
 247   static int decodeDigit(BitArray row, int[] counters, int rowOffset, int[][] patterns)
 248       throws ReaderException {
 249     recordPattern(row, rowOffset, counters);
 250     int bestVariance = MAX_AVG_VARIANCE; // worst variance we'll accept
 251     int bestMatch = -1;
 252     int max = patterns.length;
 253     for (int i = 0; i < max; i++) {
 254       int[] pattern = patterns[i];
 255       int variance = patternMatchVariance(counters, pattern, MAX_INDIVIDUAL_VARIANCE);
 256       if (variance < bestVariance) {
 257         bestVariance = variance;
 258         bestMatch = i;
 259       }
 260     }
 261     if (bestMatch >= 0) {
 262       return bestMatch;
 263     } else {
 264       throw new ReaderException("Could not match any digit in pattern");
 265     }
 266   }
 267
 268 }