Barcode Recognition / pharmacode-decoder

Pharmacodeリーダーを製作しました。
アルゴリズムなどの解説資料です。

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1. バーコード認識の実装
   RICORA - shun74
   

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2. 扱うバーコード
   Pharmacode (ファーマコード)
   ● 医薬品業界向けバーコードの世界標準
   ● {太い、細い}黒線の2種類を組み合わせるシンプルな設計
   Pharmacodeの例
   ● 決まった長さを持たない
   ● ある番号を表す(アルファベットを含まない)
   

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3. Pharmacodeのデコード
   ● Pharmacodeは右から順に計算することでデコードできる
   1. 一番右から0, 1, 2…と線に番号を付ける
   2. i番目の線が太かったら2^(i+1)を細かったら2^iを足す
   ● 画像のPharmacodeは計算すると...
   2^0 + 2^1 + 2^3 + 2^4 + 2^5 + 2^5
   = 1 + 2 + 8 + 16 + 32 + 32
   = 91
   

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4. バーコード認識アルゴリズム
   以下のステップで認識を行う
   1. 画像のグレイスケール化⇢白黒化
   ⇣
   2. 白黒画像のパターンの取得
   ⇣
   3. パターンのデコード
   ⇣
   4. デコード結果の結合
   ⇣
   5. バーコード部分を塗りつぶして2に戻る
   ⇣
   6. すべてのバーコードを検出したら終了
   

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5. 画像のグレイスケール化⇢白黒化
   ● 画像を加工して特徴を捉えやすくする
   ⇢ ⇢
   元画像(RGB) グレイスケール画像 白黒画像
   ● 白黒の2値にすることで処理が簡単に！
   

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6. 白=255、黒=0となっている
   白黒画像のパターンの取得
   ● 白黒画像のバーコードを値のパターンから検出する
   ● バーコードのあるラインには特定のパターンが発生する
   

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7. 白黒画像のパターンの取得
   パターンを検出する方針
   1. 同じ幅の白区間が複数並んでいる場所を検出
   2. 白と黒の幅を比較して太い線か細い線かを判定
   ● 白区間の幅に外れ値がないかをチェック
   ⇢ ノイズを排除しやすくなる
   ● 予め白区間の幅を指定しない
   ⇢ 様々な大きさのバーコードを検出可能
   

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8. パターンのデコード
   ● 取得できたパターンからpharmacodeの値を計算
   ● このラインからは755が検出される
   ● パターンがない場合は0としておく
   

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9. デコード結果の結合
   ● 各ラインの結果を統合してバーコード領域を特定
   ● 緑の線の範囲はデコード結果が755と
   なっているはず
   ● 同じ数値が一番長く続いた区間を検
   出結果とする
   

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10. 複数バーコードがある場合は？
    ● 検出された部分を塗りつぶして検出をやりなおす
    ⇢⇢⇢
    ● バーコードが検出されなくなるまで繰り返すことで全て検出可能
    

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11. 検出結果
    バーコード領域をきれいに検出できている！
    

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12. その他工夫
    ● 画像にガンマ補正＋鮮明化の前処理を行う
    ⇢ ブレに強くなる
    ● 白黒化はラインごとに行う
    ⇢ よりノイズに強い白黒化
    ● ラインごとの処理を並列化
    ⇢ 並列化により処理を高速化
    

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13. 実装
    GitHub：https://github.com/shun74/Barcode-Recognition
    

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