cpp/core/src/zxing/qrcode/detector/AlignmentPatternFinder.cpp

   1 /*
   2  *  AlignmentPatternFinder.cpp
   3  *  zxing
   4  *
   5  *  Created by Christian Brunschen on 14/05/2008.
   6  *  Copyright 2008 ZXing authors All rights reserved.
   7  *
   8  * Licensed under the Apache License, Version 2.0 (the "License");
   9  * you may not use this file except in compliance with the License.
  10  * You may obtain a copy of the License at
  11  *
  12  *      http://www.apache.org/licenses/LICENSE-2.0
  13  *
  14  * Unless required by applicable law or agreed to in writing, software
  15  * distributed under the License is distributed on an "AS IS" BASIS,
  16  * WITHOUT WARRANTIES OR CONDITIONS OF ANY KIND, either express or implied.
  17  * See the License for the specific language governing permissions and
  18  * limitations under the License.
  19  */
  20
  21 #include "AlignmentPatternFinder.h"
  22 #include <zxing/ReaderException.h>
  23 #include <zxing/common/BitArray.h>
  24 #include <vector>
  25 #include <cmath>
  26 #include <cstdlib>
  27
  28 namespace zxing {
  29 namespace qrcode {
  30
  31 using namespace std;
  32
  33 float AlignmentPatternFinder::centerFromEnd(vector<int> &stateCount, int end) {
  34   return (float)(end - stateCount[2]) - stateCount[1] / 2.0f;
  35 }
  36
  37 bool AlignmentPatternFinder::foundPatternCross(vector<int> &stateCount) {
  38   float maxVariance = moduleSize_ / 2.0f;
  39   for (size_t i = 0; i < 3; i++) {
  40     if (abs(moduleSize_ - stateCount[i]) >= maxVariance) {
  41       return false;
  42     }
  43   }
  44   return true;
  45 }
  46
  47 float AlignmentPatternFinder::crossCheckVertical(size_t startI, size_t centerJ, int maxCount,
  48     int originalStateCountTotal) {
  49   int maxI = image_->getHeight();
  50   vector<int> stateCount(3, 0);
  51
  52
  53   // Start counting up from center
  54   int i = startI;
  55   while (i >= 0 && image_->get(centerJ, i) && stateCount[1] <= maxCount) {
  56     stateCount[1]++;
  57     i--;
  58   }
  59   // If already too many modules in this state or ran off the edge:
  60   if (i < 0 || stateCount[1] > maxCount) {
  61     return NAN;
  62   }
  63   while (i >= 0 && !image_->get(centerJ, i) && stateCount[0] <= maxCount) {
  64     stateCount[0]++;
  65     i--;
  66   }
  67   if (stateCount[0] > maxCount) {
  68     return NAN;
  69   }
  70
  71   // Now also count down from center
  72   i = startI + 1;
  73   while (i < maxI && image_->get(centerJ, i) && stateCount[1] <= maxCount) {
  74     stateCount[1]++;
  75     i++;
  76   }
  77   if (i == maxI || stateCount[1] > maxCount) {
  78     return NAN;
  79   }
  80   while (i < maxI && !image_->get(centerJ, i) && stateCount[2] <= maxCount) {
  81     stateCount[2]++;
  82     i++;
  83   }
  84   if (stateCount[2] > maxCount) {
  85     return NAN;
  86   }
  87
  88   int stateCountTotal = stateCount[0] + stateCount[1] + stateCount[2];
  89   if (5 * abs(stateCountTotal - originalStateCountTotal) >= 2 * originalStateCountTotal) {
  90     return NAN;
  91   }
  92
  93   return foundPatternCross(stateCount) ? centerFromEnd(stateCount, i) : NAN;
  94 }
  95
  96 Ref<AlignmentPattern> AlignmentPatternFinder::handlePossibleCenter(vector<int> &stateCount, size_t i, size_t j) {
  97   int stateCountTotal = stateCount[0] + stateCount[1] + stateCount[2];
  98   float centerJ = centerFromEnd(stateCount, j);
  99   float centerI = crossCheckVertical(i, (int)centerJ, 2 * stateCount[1], stateCountTotal);
 100   if (!isnan(centerI)) {
 101     float estimatedModuleSize = (float)(stateCount[0] + stateCount[1] + stateCount[2]) / 3.0f;
 102     int max = possibleCenters_->size();
 103     for (int index = 0; index < max; index++) {
 104       Ref<AlignmentPattern> center((*possibleCenters_)[index]);
 105       // Look for about the same center and module size:
 106       if (center->aboutEquals(estimatedModuleSize, centerI, centerJ)) {
 107         Ref<AlignmentPattern> result(new AlignmentPattern(centerJ, centerI, estimatedModuleSize));
 108         return result;
 109       }
 110     }
 111     AlignmentPattern *tmp = new AlignmentPattern(centerJ, centerI, estimatedModuleSize);
 112     // Hadn't found this before; save it
 113     tmp->retain();
 114     possibleCenters_->push_back(tmp);
 115   }
 116   Ref<AlignmentPattern> result;
 117   return result;
 118 }
 119
 120 AlignmentPatternFinder::AlignmentPatternFinder(Ref<BitMatrix> image, size_t startX, size_t startY, size_t width,
 121     size_t height, float moduleSize) :
 122     image_(image), possibleCenters_(new vector<AlignmentPattern *> ()), startX_(startX), startY_(startY),
 123     width_(width), height_(height), moduleSize_(moduleSize) {
 124 }
 125
 126 AlignmentPatternFinder::~AlignmentPatternFinder() {
 127   for (size_t i = 0; i < possibleCenters_->size(); i++) {
 128     (*possibleCenters_)[i]->release();
 129     (*possibleCenters_)[i] = 0;
 130   }
 131   delete possibleCenters_;
 132 }
 133
 134 Ref<AlignmentPattern> AlignmentPatternFinder::find() {
 135   size_t maxJ = startX_ + width_;
 136   size_t middleI = startY_ + (height_ >> 1);
 137   //      Ref<BitArray> luminanceRow(new BitArray(width_));
 138   // We are looking for black/white/black modules in 1:1:1 ratio;
 139   // this tracks the number of black/white/black modules seen so far
 140   vector<int> stateCount(3, 0);
 141   for (size_t iGen = 0; iGen < height_; iGen++) {
 142     // Search from middle outwards
 143     size_t i = middleI + ((iGen & 0x01) == 0 ? ((iGen + 1) >> 1) : -((iGen + 1) >> 1));
 144     //        image_->getBlackRow(i, luminanceRow, startX_, width_);
 145     stateCount[0] = 0;
 146     stateCount[1] = 0;
 147     stateCount[2] = 0;
 148     size_t j = startX_;
 149     // Burn off leading white pixels before anything else; if we start in the middle of
 150     // a white run, it doesn't make sense to count its length, since we don't know if the
 151     // white run continued to the left of the start point
 152     while (j < maxJ && !image_->get(j, i)) {
 153       j++;
 154     }
 155     int currentState = 0;
 156     while (j < maxJ) {
 157       if (image_->get(j, i)) {
 158         // Black pixel
 159         if (currentState == 1) { // Counting black pixels
 160           stateCount[currentState]++;
 161         } else { // Counting white pixels
 162           if (currentState == 2) { // A winner?
 163             if (foundPatternCross(stateCount)) { // Yes
 164               Ref<AlignmentPattern> confirmed(handlePossibleCenter(stateCount, i, j));
 165               if (confirmed != 0) {
 166                 return confirmed;
 167               }
 168             }
 169             stateCount[0] = stateCount[2];
 170             stateCount[1] = 1;
 171             stateCount[2] = 0;
 172             currentState = 1;
 173           } else {
 174             stateCount[++currentState]++;
 175           }
 176         }
 177       } else { // White pixel
 178         if (currentState == 1) { // Counting black pixels
 179           currentState++;
 180         }
 181         stateCount[currentState]++;
 182       }
 183       j++;
 184     }
 185     if (foundPatternCross(stateCount)) {
 186       Ref<AlignmentPattern> confirmed(handlePossibleCenter(stateCount, i, maxJ));
 187       if (confirmed != 0) {
 188         return confirmed;
 189       }
 190     }
 191
 192   }
 193
 194   // Hmm, nothing we saw was observed and confirmed twice. If we had
 195   // any guess at all, return it.
 196   if (possibleCenters_->size() > 0) {
 197     Ref<AlignmentPattern> center((*possibleCenters_)[0]);
 198     return center;
 199   }
 200
 201   throw zxing::ReaderException("Could not find alignment pattern");
 202 }
 203
 204 }
 205 }