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

   1 /*
   2  * Copyright 2008 Google Inc.
   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.Result;
  20 import com.google.zxing.ResultPoint;
  21 import com.google.zxing.ReaderException;
  22 import com.google.zxing.common.BitArray;
  23 import com.google.zxing.common.GenericResultPoint;
  24
  25 /**
  26  * <p>Encapsulates functionality and implementation that is common to UPC and EAN families
  27  * of one-dimensional barcodes.</p>
  28  *
  29  * @author dswitkin@google.com (Daniel Switkin)
  30  * @author srowen@google.com (Sean Owen)
  31  * @author alasdair@google.com (Alasdair Mackintosh)
  32  */
  33 public abstract class AbstractUPCEANReader extends AbstractOneDReader implements UPCEANReader {
  34
  35   private static final float MAX_VARIANCE = 0.4f;
  36
  37   /** Start/end guard pattern. */
  38   protected static final int[] START_END_PATTERN = {1, 1, 1,};
  39
  40   /** Pattern marking the middle of a UPC/EAN pattern, separating the two halves. */
  41   protected static final int[] MIDDLE_PATTERN = {1, 1, 1, 1, 1};
  42
  43   /** "Odd", or "L" patterns used to encode UPC/EAN digits. */
  44   protected static final int[][] L_PATTERNS = {
  45       {3, 2, 1, 1}, // 0
  46       {2, 2, 2, 1}, // 1
  47       {2, 1, 2, 2}, // 2
  48       {1, 4, 1, 1}, // 3
  49       {1, 1, 3, 2}, // 4
  50       {1, 2, 3, 1}, // 5
  51       {1, 1, 1, 4}, // 6
  52       {1, 3, 1, 2}, // 7
  53       {1, 2, 1, 3}, // 8
  54       {3, 1, 1, 2}  // 9
  55   };
  56
  57   /** As above but also including the "even", or "G" patterns used to encode UPC/EAN digits. */
  58   protected static final int[][] L_AND_G_PATTERNS;
  59
  60   static {
  61     L_AND_G_PATTERNS = new int[20][];
  62     for (int i = 0; i < 10; i++) {
  63       L_AND_G_PATTERNS[i] = L_PATTERNS[i];
  64     }
  65     for (int i = 10; i < 20; i++) {
  66       int[] widths = L_PATTERNS[i - 10];
  67       int[] reversedWidths = new int[widths.length];
  68       for (int j = 0; j < widths.length; j++) {
  69         reversedWidths[j] = widths[widths.length - j - 1];
  70       }
  71       L_AND_G_PATTERNS[i] = reversedWidths;
  72     }
  73   }
  74
  75   static int[] findStartGuardPattern(final BitArray row) throws ReaderException {
  76     boolean foundStart = false;
  77     int[] startRange = null;
  78     int nextStart = 0;
  79     while (!foundStart) {
  80       startRange = findGuardPattern(row, nextStart, false, START_END_PATTERN);
  81       int start = startRange[0];
  82       nextStart = startRange[1];
  83       // As a check, we want to see some white in front of this "start pattern",
  84       // maybe as wide as the start pattern itself?
  85       foundStart = isWhiteRange(row, Math.max(0, start - 2 * (startRange[1] - start)), start);
  86     }
  87     return startRange;
  88   }
  89
  90   public final Result decodeRow(int rowNumber, BitArray row) throws ReaderException {
  91     return decodeRow(rowNumber, row, findStartGuardPattern(row));
  92   }
  93
  94   public final Result decodeRow(int rowNumber, BitArray row, int[] startGuardRange) throws ReaderException {
  95
  96     StringBuffer result = new StringBuffer();
  97
  98     int endStart = decodeMiddle(row, startGuardRange, result);
  99
 100     int[] endRange = decodeEnd(row, endStart);
 101
 102     // Check for whitespace after the pattern
 103     int end = endRange[1];
 104     if (!isWhiteRange(row, end, Math.min(row.getSize(), end + 2 * (end - endRange[0])))) {
 105       throw new ReaderException("Pattern not followed by whitespace");
 106     }
 107
 108     String resultString = result.toString();
 109     if (!checkChecksum(resultString)) {
 110       throw new ReaderException("Checksum failed");
 111     }
 112
 113     return new Result(resultString, new ResultPoint[]{
 114         new GenericResultPoint((float) (startGuardRange[1] - startGuardRange[0]) / 2.0f, (float) rowNumber),
 115         new GenericResultPoint((float) (endRange[1] - endRange[0]) / 2.0f, (float) rowNumber)});
 116   }
 117
 118   /**
 119    * @return true iff row consists of white values in the range [start,end)
 120    */
 121   protected static boolean isWhiteRange(BitArray row, int start, int end) {
 122     for (int i = start; i < end; i++) {
 123       if (row.get(i)) {
 124         return false;
 125       }
 126     }
 127     return true;
 128   }
 129
 130   /**
 131    * Computes the UPC/EAN checksum on a string of digits
 132    * @param s
 133    * @return
 134    */
 135   protected boolean checkChecksum(String s) throws ReaderException {
 136     int sum = 0;
 137     int length = s.length();
 138     for (int i = length - 2; i >= 0; i -= 2) {
 139       int digit = (int) s.charAt(i) - (int) '0';
 140       if (digit < 0 || digit > 9) {
 141         throw new ReaderException("Illegal character during checksum");
 142       }
 143       sum += digit;
 144     }
 145     sum *= 3;
 146     for (int i = length - 1; i >= 0; i -= 2) {
 147       int digit = (int) s.charAt(i) - (int) '0';
 148       if (digit < 0 || digit > 9) {
 149         throw new ReaderException("Illegal character during checksum");
 150       }
 151       sum += digit;
 152     }
 153     return sum % 10 == 0;
 154   }
 155
 156   /**
 157    * Subclasses override this to decode the portion of a barcode between the start and end guard patterns.
 158    *
 159    * @param row row of black/white values to search
 160    * @param startRange start/end offset of start guard pattern
 161    * @param resultString {@link StringBuffer} to append decoded chars to
 162    * @return horizontal offset of first pixel after the "middle" that was decoded
 163    * @throws ReaderException if decoding could not complete successfully
 164    */
 165   protected abstract int decodeMiddle(BitArray row, int[] startRange, StringBuffer resultString)
 166       throws ReaderException;
 167
 168   protected int[] decodeEnd(BitArray row, int endStart) throws ReaderException {
 169     return findGuardPattern(row, endStart, false, START_END_PATTERN);
 170   }
 171
 172   /**
 173    * @param row row of black/white values to search
 174    * @param rowOffset position to start search
 175    * @param whiteFirst if true, indicates that the pattern specifies white/black/white/...
 176    *  pixel counts, otherwise, it is interpreted as black/white/black/...
 177    * @param pattern pattern of counts of number of black and white pixels that are being
 178    *  searched for as a pattern
 179    * @return start/end horizontal offset of guard pattern, as an array of two ints
 180    * @throws ReaderException if pattern is not found
 181    */
 182   protected static int[] findGuardPattern(BitArray row, int rowOffset, boolean whiteFirst, int[] pattern)
 183       throws ReaderException {
 184     int patternLength = pattern.length;
 185     int[] counters = new int[patternLength];
 186     int width = row.getSize();
 187     boolean isWhite = false;
 188     while (rowOffset < width) {
 189       isWhite = !row.get(rowOffset);
 190       if (whiteFirst == isWhite) {
 191         break;
 192       }
 193       rowOffset++;
 194     }
 195
 196     int counterPosition = 0;
 197     int patternStart = rowOffset;
 198     for (int x = rowOffset; x < width; x++) {
 199       boolean pixel = row.get(x);
 200       if ((!pixel && isWhite) || (pixel && !isWhite)) {
 201         counters[counterPosition]++;
 202       } else {
 203         if (counterPosition == patternLength - 1) {
 204           if (patternMatchVariance(counters, pattern) < MAX_VARIANCE) {
 205             return new int[] {patternStart, x};
 206           }
 207           patternStart += counters[0] + counters[1];
 208           for (int y = 2; y < patternLength; y++) {
 209             counters[y - 2] = counters[y];
 210           }
 211           counterPosition--;
 212         } else {
 213           counterPosition++;
 214         }
 215         counters[counterPosition] = 1;
 216         isWhite = !isWhite;
 217       }
 218     }
 219     throw new ReaderException("Can't find pattern");
 220   }
 221
 222   /**
 223    * Attempts to decode a single UPC/EAN-encoded digit.
 224    *
 225    * @param row row of black/white values to decode
 226    * @param counters the counts of runs of observed black/white/black/... values
 227    * @param rowOffset horizontal offset to start decoding from
 228    * @param patterns the set of patterns to use to decode -- sometimes different encodings
 229    *  for the digits 0-9 are used, and this indicates the encodings for 0 to 9 that should
 230    *  be used
 231    * @return horizontal offset of first pixel beyond the decoded digit
 232    * @throws ReaderException if digit cannot be decoded
 233    */
 234   protected static int decodeDigit(BitArray row,
 235                                    int[] counters,
 236                                    int rowOffset,
 237                                    int[][] patterns) throws ReaderException {
 238     recordPattern(row, rowOffset, counters);
 239     float bestVariance = MAX_VARIANCE; // worst variance we'll accept
 240     int bestMatch = -1;
 241     for (int d = 0; d < patterns.length; d++) {
 242       int[] pattern = patterns[d];
 243       float variance = patternMatchVariance(counters, pattern);
 244       if (variance < bestVariance) {
 245         bestVariance = variance;
 246         bestMatch = d;
 247       }
 248     }
 249     if (bestMatch >= 0) {
 250       return bestMatch;
 251     } else {
 252       throw new ReaderException("Could not match any digit in pattern");
 253     }
 254   }
 255
 256 }