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
  27 namespace zxing {
  28 namespace qrcode {
  29
  30 using namespace std;
  31
  32 float AlignmentPatternFinder::centerFromEnd(valarray<int> &stateCount, int end) {
  33   return (float)(end - stateCount[2]) - stateCount[1] / 2.0f;
  34 }
  35
  36 bool AlignmentPatternFinder::foundPatternCross(valarray<int> &stateCount) {
  37   float maxVariance = moduleSize_ / 2.0f;
  38   for (size_t i = 0; i < 3; i++) {
  39     if (abs(moduleSize_ - stateCount[i]) >= maxVariance) {
  40       return false;
  41     }
  42   }
  43   return true;
  44 }
  45
  46 float AlignmentPatternFinder::crossCheckVertical(size_t startI, size_t centerJ, int maxCount,
  47     int originalStateCountTotal) {
  48   int maxI = image_->getHeight();
  49   valarray<int> stateCount(0, 3);
  50
  51
  52   // Start counting up from center
  53   int i = startI;
  54   while (i >= 0 && image_->get(centerJ, i) && stateCount[1] <= maxCount) {
  55     stateCount[1]++;
  56     i--;
  57   }
  58   // If already too many modules in this state or ran off the edge:
  59   if (i < 0 || stateCount[1] > maxCount) {
  60     return NAN;
  61   }
  62   while (i >= 0 && !image_->get(centerJ, i) && stateCount[0] <= maxCount) {
  63     stateCount[0]++;
  64     i--;
  65   }
  66   if (stateCount[0] > maxCount) {
  67     return NAN;
  68   }
  69
  70   // Now also count down from center
  71   i = startI + 1;
  72   while (i < maxI && image_->get(centerJ, i) && stateCount[1] <= maxCount) {
  73     stateCount[1]++;
  74     i++;
  75   }
  76   if (i == maxI || stateCount[1] > maxCount) {
  77     return NAN;
  78   }
  79   while (i < maxI && !image_->get(centerJ, i) && stateCount[2] <= maxCount) {
  80     stateCount[2]++;
  81     i++;
  82   }
  83   if (stateCount[2] > maxCount) {
  84     return NAN;
  85   }
  86
  87   int stateCountTotal = stateCount[0] + stateCount[1] + stateCount[2];
  88   if (5 * abs(stateCountTotal - originalStateCountTotal) >= originalStateCountTotal) {
  89     return NAN;
  90   }
  91
  92   return foundPatternCross(stateCount) ? centerFromEnd(stateCount, i) : NAN;
  93 }
  94
  95 Ref<AlignmentPattern> AlignmentPatternFinder::handlePossibleCenter(valarray<int> &stateCount, size_t i, size_t j) {
  96   int stateCountTotal = stateCount[0] + stateCount[1] + stateCount[2];
  97   float centerJ = centerFromEnd(stateCount, j);
  98   float centerI = crossCheckVertical(i, (int)centerJ, 2 * stateCount[1], stateCountTotal);
  99   if (!isnan(centerI)) {
 100     float estimatedModuleSize = (float)(stateCount[0] + stateCount[1] + stateCount[2]) / 3.0f;
 101     int max = possibleCenters_->size();
 102     for (int index = 0; index < max; index++) {
 103       Ref<AlignmentPattern> center((*possibleCenters_)[index]);
 104       // Look for about the same center and module size:
 105       if (center->aboutEquals(estimatedModuleSize, centerI, centerJ)) {
 106         Ref<AlignmentPattern> result(new AlignmentPattern(centerJ, centerI, estimatedModuleSize));
 107         return result;
 108       }
 109     }
 110     AlignmentPattern *tmp = new AlignmentPattern(centerJ, centerI, estimatedModuleSize);
 111     // Hadn't found this before; save it
 112     tmp->retain();
 113     possibleCenters_->push_back(tmp);
 114   }
 115   Ref<AlignmentPattern> result;
 116   return result;
 117 }
 118
 119 AlignmentPatternFinder::AlignmentPatternFinder(Ref<BitMatrix> image, size_t startX, size_t startY, size_t width,
 120     size_t height, float moduleSize) :
 121     image_(image), possibleCenters_(new vector<AlignmentPattern *> ()), startX_(startX), startY_(startY),
 122     width_(width), height_(height), moduleSize_(moduleSize) {
 123 }
 124
 125 AlignmentPatternFinder::~AlignmentPatternFinder() {
 126   for (size_t i = 0; i < possibleCenters_->size(); i++) {
 127     (*possibleCenters_)[i]->release();
 128     (*possibleCenters_)[i] = 0;
 129   }
 130   delete possibleCenters_;
 131 }
 132
 133 Ref<AlignmentPattern> AlignmentPatternFinder::find() {
 134   size_t maxJ = startX_ + width_;
 135   size_t middleI = startY_ + (height_ >> 1);
 136   //      Ref<BitArray> luminanceRow(new BitArray(width_));
 137   // We are looking for black/white/black modules in 1:1:1 ratio;
 138   // this tracks the number of black/white/black modules seen so far
 139   valarray<int> stateCount(0, 3);
 140   for (size_t iGen = 0; iGen < height_; iGen++) {
 141     // Search from middle outwards
 142     size_t i = middleI + ((iGen & 0x01) == 0 ? ((iGen + 1) >> 1) : -((iGen + 1) >> 1));
 143     //        image_->getBlackRow(i, luminanceRow, startX_, width_);
 144     stateCount[0] = 0;
 145     stateCount[1] = 0;
 146     stateCount[2] = 0;
 147     size_t j = startX_;
 148     // Burn off leading white pixels before anything else; if we start in the middle of
 149     // a white run, it doesn't make sense to count its length, since we don't know if the
 150     // white run continued to the left of the start point
 151     while (j < maxJ && !image_->get(j, i)) {
 152       j++;
 153     }
 154     int currentState = 0;
 155     while (j < maxJ) {
 156       if (image_->get(j, i)) {
 157         // Black pixel
 158         if (currentState == 1) { // Counting black pixels
 159           stateCount[currentState]++;
 160         } else { // Counting white pixels
 161           if (currentState == 2) { // A winner?
 162             if (foundPatternCross(stateCount)) { // Yes
 163               Ref<AlignmentPattern> confirmed(handlePossibleCenter(stateCount, i, j));
 164               if (confirmed != 0) {
 165                 return confirmed;
 166               }
 167             }
 168             stateCount[0] = stateCount[2];
 169             stateCount[1] = 1;
 170             stateCount[2] = 0;
 171             currentState = 1;
 172           } else {
 173             stateCount[++currentState]++;
 174           }
 175         }
 176       } else { // White pixel
 177         if (currentState == 1) { // Counting black pixels
 178           currentState++;
 179         }
 180         stateCount[currentState]++;
 181       }
 182       j++;
 183     }
 184     if (foundPatternCross(stateCount)) {
 185       Ref<AlignmentPattern> confirmed(handlePossibleCenter(stateCount, i, maxJ));
 186       if (confirmed != 0) {
 187         return confirmed;
 188       }
 189     }
 190
 191   }
 192
 193   // Hmm, nothing we saw was observed and confirmed twice. If we had
 194   // any guess at all, return it.
 195   if (possibleCenters_->size() > 0) {
 196     Ref<AlignmentPattern> center((*possibleCenters_)[0]);
 197     return center;
 198   }
 199
 200   throw zxing::ReaderException("Could not find alignment pattern");
 201 }
 202
 203 }
 204 }