barrecog.cpp

《VC++数字图象识别技术》源代码第6章 原书附带的光盘代码

/******************************************************************************
 * 文件名：BarRecog.cpp
 * 功能：实现对条形码的识别
 * modified by [e-mail]
******************************************************************************/

#include "stdafx.h"
#include "BarCode.h"
#include "BarRecog.h"

#ifdef _DEBUG
#undef THIS_FILE
static char THIS_FILE[]=__FILE__;
#define new DEBUG_NEW
#endif


/******************************************************************************
 * 构造函数
******************************************************************************/
CBarRecog::CBarRecog()
{
	//置相应初始变量为空
	ImageArray = NULL;
	m_tOriPixelArray = NULL;
	
	//给m_dib申请内存
	m_dib = new CDib();

	ImageWidth	= 0;
	ImageHeight	= 0;
}


/******************************************************************************
 * 析构函数
******************************************************************************/
CBarRecog::~CBarRecog()
{
	int i;
	//检测是否为空，不为空则要释放内存
	if(m_tOriPixelArray!=NULL)
	{
		for(i=0; i<ImageHeight; i++)
			if(m_tOriPixelArray[i]!=NULL) 
				delete m_tOriPixelArray[i];
		delete m_tOriPixelArray;
	}
	
	if(ImageArray!=NULL)
	{
		for(i=0; i<ImageHeight; i++)
			if(ImageArray[i]!=NULL) 
				delete ImageArray[i];
		delete ImageArray;
	}
}


/******************************************************************************
 * 功能：装载图像
 * 参数：FilePathName－图像文件路径名构造函数
******************************************************************************/
void CBarRecog::LoadImage(CString &FilePathName)
{
	int i,j;

	//检测是否为空，不为空则要释放内存
	if(m_tOriPixelArray!=NULL)
	{
		for(i=0; i<ImageHeight; i++)
			if(m_tOriPixelArray[i]!=NULL) 
				delete m_tOriPixelArray[i];
		delete m_tOriPixelArray;
	}
	
	if(ImageArray!=NULL)
	{
		for(i=0; i<ImageHeight; i++)
			if(ImageArray[i]!=NULL) 
				delete ImageArray[i];
		delete ImageArray;
	}

	m_dib->Open(FilePathName);
	ImageWidth = m_dib->GetWidth();
	ImageHeight = m_dib->GetHeight();

	BYTE	*colorTable;
	colorTable = (BYTE *)m_dib->m_pDibBits;
	int byteBitCount  = m_dib->GetBiBitCount()/8;

	m_tOriPixelArray  = new RGBQUAD*[ImageHeight];
	
	ImageArray = new BYTE*[ImageHeight];
	for(int l=0 ; l<ImageHeight; l++)
	{
		m_tOriPixelArray[l] = new RGBQUAD[ImageWidth];
		ImageArray[l] = new BYTE[ImageWidth];
	}

	int count = 0;
	for(i=ImageHeight-1; i>=0; i--)
	{
		for(j=0; j<ImageWidth; j++)
		{
			m_tOriPixelArray[i][j].rgbBlue =colorTable[count++];
			m_tOriPixelArray[i][j].rgbGreen=colorTable[count++];
			m_tOriPixelArray[i][j].rgbRed  =colorTable[count++];
			m_tOriPixelArray[i][j].rgbReserved = 0;

			//灰度化
			ImageArray[i][j] = 
				(BYTE)(((unsigned int)m_tOriPixelArray[i][j].rgbBlue*11
				+(unsigned int)m_tOriPixelArray[i][j].rgbGreen*59
				+(unsigned int)m_tOriPixelArray[i][j].rgbRed*30)/100);
			count += byteBitCount-3;
		}
		count += (4-(ImageWidth*byteBitCount)%4)%4;
	}
}


/******************************************************************************
 * 功能：二值化图像
******************************************************************************/
void CBarRecog::BinaryImage(BYTE threhold)
{
	//未装载图像时不进行任何操作
	if(ImageArray == NULL)
		return;

	int i, j;
	for(i=0; i<ImageHeight; i++)
	{
		for(j=0; j<ImageWidth; j++)
		{
			if(ImageArray[i][j] >= threhold)
				ImageArray[i][j] = (BYTE)0;
			else 
				ImageArray[i][j] = (BYTE)1;
		}
	}
}


/******************************************************************************
 * 功能：对条形码图像进行预处理，得出宽度序列
******************************************************************************/
BOOL CBarRecog::PreProcess()
{
	//阈值设为128
	BinaryImage(160);
	int i, j;
	int tempMax;
	int tempArray[1000];

	//进行水平方向和垂直方向上的直方图统计
	for(i=0; i<ImageHeight; i++)
		arPixelV[i] = 0;
	for(i=0; i<ImageWidth; i++)
		arPixelH[i] = 0;
	for(i=0; i<ImageHeight; i++)
	{
		for(j=0; j<ImageWidth; j++)
		{
			if(ImageArray[i][j] == 1)
			{
				arPixelV[i] += 1;
				arPixelH[j] += 1;
			}
		}
	}

	//寻找包含条形码的区域，
	//线寻找水平方向上黑象素最大的行
	
	tempMax = 0;
	for(i=0; i<ImageHeight; i++)
	{
		if(arPixelV[i]>tempMax)
			tempMax = arPixelV[i];
		arMark[i] = false;
	}
	
	for(i=0; i<ImageHeight-1; i++)
	{
		//计算差分
		arDifference[i] = arPixelV[i+1] - arPixelV[i];

		//如果该行像素足够多且变化不大，标记为true
		if( (abs(arDifference[i])<20) && (arPixelV[i]>(0.75*tempMax)) )
			arMark[i] = true;
	}
	
	//确定包含条码的行
	int iLengthThrehold = 40;
	int iCount;
	for(i=0; i<ImageHeight-iLengthThrehold; i++)
	{
		iCount = 0;
		for(j=0; j<iLengthThrehold; j++)
		{
			if(arMark[i+j] == true)
				iCount++;
		}
		if(iCount >= 37)
		{
			ImageTop = i+10;		//确定顶部
			break;
		}
	}

	for(i=ImageHeight-1; i>=iLengthThrehold-1; i--)
	{
		iCount = 0;
		for(j=0; j<iLengthThrehold; j++)
		{
			if(arMark[i-j] == true)
				iCount++;
		}
		if(iCount >= 37)	//iLengthThrehold-3
		{
			ImageBottom = i-10;		//确定底部
			break;
		}
	}
	
	//寻找左边缘,为了保证鲁棒性，在已经确定的上下边界内全局搜索
	for(i=ImageTop; i<=ImageBottom; i++)
	{
		for(j=20; j<ImageWidth; j++)
		{
			if( (ImageArray[i][j-1]==0) && (ImageArray[i][j]==1) )
			{
				arLeftEdge[i] = j;
				break;
			}
		}
	}
	
	//为消除噪声的干扰，下面确定准确的左边界
	tempMax = 0;
	int iMax = 0;
	for(i=ImageTop; i<=ImageBottom; i++)
	{
		if(arLeftEdge[i] > tempMax)
		{
			tempMax = arLeftEdge[i];
			iMax = i;
		}
	}
	
	//倾斜度不能大于1/10
	iCount = 0;
	for(i=ImageTop; i<=ImageBottom; i++)
	{
		if( abs(tempMax-arLeftEdge[i]) < abs(i-iMax)/6+1 )
		{
			iCount++;
		}
	}
	
	if( (iCount/(ImageBottom-ImageTop))<0.6 )
		return false;
	
	//调整起点
	for(i=iMax; i>ImageTop; i--)
	{
		if( abs(arLeftEdge[i]-arLeftEdge[i-1])>=2 )
		{
			if(ImageArray[i-1][arLeftEdge[i]]-ImageArray[i-1][arLeftEdge[i]-1] == 1)
				arLeftEdge[i-1] = arLeftEdge[i];
			else if(ImageArray[i-1][arLeftEdge[i]-1]-ImageArray[i-1][arLeftEdge[i]-2] == 1)
				arLeftEdge[i-1] = arLeftEdge[i]-1;
			else if(ImageArray[i-1][arLeftEdge[i]+1]-ImageArray[i-1][arLeftEdge[i]] == 1)
				arLeftEdge[i-1] = arLeftEdge[i]+1;
			else
				arLeftEdge[i-1] = arLeftEdge[i];
		}
	}
	
	for(i=iMax; i<ImageBottom; i++)
	{
		if(i == ImageBottom)
			break;
	
		if( abs(arLeftEdge[i]-arLeftEdge[i+1])>=2 )
		{
			if(ImageArray[i+1][arLeftEdge[i]]-ImageArray[i+1][arLeftEdge[i]-1] == 1)
				arLeftEdge[i+1] = arLeftEdge[i];
			else if(ImageArray[i+1][arLeftEdge[i]-1]-ImageArray[i+1][arLeftEdge[i]-2] == 1)
				arLeftEdge[i+1] = arLeftEdge[i]-1;
			else if(ImageArray[i+1][arLeftEdge[i]+1]-ImageArray[i+1][arLeftEdge[i]] == 1)
				arLeftEdge[i+1] = arLeftEdge[i]+1;
			else
				arLeftEdge[i+1] = arLeftEdge[i];
		}
	}
	
	int n;
	//搜索出所有的宽度
	for(n=0; n<29; n++)
	{
		//搜索条的右边缘
		for(i=ImageTop; i<=ImageBottom; i++)
		{
			for(j = arLeftEdge[i]+1; j<ImageWidth; j++)
			{
				if( (ImageArray[i][j-1]==1) && (ImageArray[i][j]==0) )
				{
					arLeftEdge1[i] = j;
					break;
				}
			}
			arDelta[i] = arLeftEdge1[i] - arLeftEdge[i];
		}
		
		//假定条和空的宽度最多为11
		//排序，可以认为最中间的5个宽度是平均宽度
		for(i=ImageTop; i<ImageBottom; i++)
			tempArray[i] = arDelta[i];
		
		for(i=ImageTop; i<ImageBottom; i++)
		{
			for(j=ImageBottom; j>i; j--)
			{
				int tempSwap;
				if(tempArray[j] < tempArray[j-1])
				{
					tempSwap = tempArray[j];
					tempArray[j] = tempArray[j-1];
					tempArray[j-1] = tempSwap;
				}
			}
		}
		
		if(tempArray[ImageTop+(ImageBottom-ImageTop)/2+2]-tempArray[ImageTop+(ImageBottom-ImageTop)/2-2]>1)
			return false;
		else
			arWidth[2*n] = tempArray[ImageTop+(ImageBottom-ImageTop)/2];
		
		//调整下一列边缘
		for(i=ImageTop; i<=ImageBottom; i++)
		{
			if(abs(arDelta[i] - arWidth[2*n])>2)
				arLeftEdge1[i] = arLeftEdge[i] + arWidth[2*n];
			arLeftEdge[i] = arLeftEdge1[i];
		}
		
		//搜索空的右边缘
		for(i=ImageTop; i<=ImageBottom; i++)
		{
			for(j = arLeftEdge[i]+1; j<ImageWidth; j++)
			{
				if( (ImageArray[i][j-1]==0) && (ImageArray[i][j]==1) )
				{
					arLeftEdge1[i] = j;
					break;
				}
			}
			arDelta[i] = arLeftEdge1[i] - arLeftEdge[i];
		}
		
		//假定条和空的宽度最多为11
		//排序，可以认为最中间的5个宽度是平均宽度
		for(i=ImageTop; i<ImageBottom; i++)
			tempArray[i] = arDelta[i];
		
		for(i=ImageTop; i<ImageBottom; i++)
		{
			for(j=ImageBottom; j>i; j--)
			{
				int tempSwap;
				if(tempArray[j] < tempArray[j-1])
				{
					tempSwap = tempArray[j];
					tempArray[j] = tempArray[j-1];
					tempArray[j-1] = tempSwap;
				}
			}
		}
		
		if(tempArray[ImageTop+(ImageBottom-ImageTop)/2+2]-tempArray[ImageTop+(ImageBottom-ImageTop)/2-2]>1)
			return false;
		else
			arWidth[2*n+1] = tempArray[ImageTop+(ImageBottom-ImageTop)/2];
		
		//调整下一列边缘
		for(i=ImageTop; i<=ImageBottom; i++)
		{
			if(abs(arDelta[i] - arWidth[2*n+1])>2)
				arLeftEdge1[i] = arLeftEdge[i] + arWidth[2*n+1];
			arLeftEdge[i] = arLeftEdge1[i];
		}
	}
	
	//搜索最后一个条的右边缘
	for(i=ImageTop; i<=ImageBottom; i++)
	{
		for(j = arLeftEdge[i]+1; j<ImageWidth; j++)
		{
			if( (ImageArray[i][j-1]==1) && (ImageArray[i][j]==0) )
			{
				arLeftEdge1[i] = j;
				break;
			}
		}
		arDelta[i] = arLeftEdge1[i] - arLeftEdge[i];
	}
	
	//假定条和空的宽度最多为11
	//排序，可以认为最中间的5个宽度是平均宽度
	for(i=ImageTop; i<ImageBottom; i++)
		tempArray[i] = arDelta[i];
	
	for(i=ImageTop; i<ImageBottom; i++)
	{
		for(j=ImageBottom; j>i; j--)
		{
			int tempSwap;
			if(tempArray[j] < tempArray[j-1])
			{
				tempSwap = tempArray[j];
				tempArray[j] = tempArray[j-1];
				tempArray[j-1] = tempSwap;
			}
		}
	}
	
	if(tempArray[ImageTop+(ImageBottom-ImageTop)/2+2]-tempArray[ImageTop+(ImageBottom-ImageTop)/2-2]>1)
		return false;
	else
		arWidth[2*n] = tempArray[ImageTop+(ImageBottom-ImageTop)/2];
	
	//调整下一列边缘
	for(i=ImageTop; i<=ImageBottom; i++)
	{
		if(abs(arDelta[i] - arWidth[2*n+1])>2)
			arLeftEdge1[i] = arLeftEdge[i] + tempArray[ImageTop+(ImageBottom-ImageTop)/2];
		arLeftEdge[i] = arLeftEdge1[i];
	}

	return true;
}


/******************************************************************************
 * 识别
******************************************************************************/
BOOL CBarRecog::Recognize()
{
	//总共有7×12＋3×2＋5＝ 95个单位宽度
	//有4×12＋3×2＋5＝59个宽度，
	int i;
	int result[12];
	double mx = 0.0;	//平均宽度

	for(i=0; i<59; i++)
		mx += (double)arWidth[i];
	mx /= 95.0;

	//起始条文
	for(i=0; i<3; i++)
	{
		double dTemp = (double)arWidth[i]/mx;
		if( dTemp<0.6 || dTemp>1.4 )
			break;
	}
	//起始码不符合要求
	//if(i<3)
	//	return false;
	
	//识别前6个
	for(i=0; i<6; i++)
	{
		result[i] = JudgNum(arWidth[i*4+3], arWidth[i*4+4], arWidth[i*4+5], arWidth[i*4+6], mx);
	}
	//识别后6个
	for(i=6; i<12; i++)
	{
		result[i] = JudgNum(arWidth[i*4+8], arWidth[i*4+9], arWidth[i*4+10], arWidth[i*4+11], mx);
	}

	//判断码制
	if( result[0]==7 && result[1]==7 )
	{
		strCodeStyle = "ISSN";
	}
	else if( result[0]==7 && result[1]==8 )
	{
		strCodeStyle = "ISBN";
	}
	else
		strCodeStyle = "Unknown!";

	//判断是否全部识别出来
	for(i=0; i<12; i++)
		if(result[i] == -1)
			return false;

	CString strTemp;
	strCodeNumber.Format("");
	for(i=0; i<12; i++)
	{
		strTemp.Format("%d", result[i]);
		strCodeNumber += strTemp;
	}
	return true;
}


/******************************************************************************
 * 根据宽度数组判断数字
******************************************************************************/
int CBarRecog::JudgNum(int w1, int w2, int w3, int w4, double mx)
{
	double a1, a2, a3;
	int ia1, ia2, ia3;
	a1 = (double)(w1+w2)/mx;
	a2 = (double)(w2+w3)/mx;
	a3 = (double)(w3+w4)/mx;
	ia1 = (int)(a1+0.5);
	ia2 = (int)(a2+0.5);
	ia3 = (int)(a3+0.5);
		
	//判断该码值
	if( (ia1==5 && ia2==3 && ia3==2) || (ia1==2 && ia2==3 && ia3==5) )
		return 0;
	
	if( (ia1==4 && ia2==4 && ia3==3) || (ia1==3 && ia2==4 && ia3==4) )
	{
		if(ia1 == 4)
		{
			double dw2 = (double)w2/mx;
			if(dw2 < 2.4)
				return 1;
			else if(dw2 > 2.6)
				return 7;
			else return -1;
		}
	
		if(ia1 == 3)
		{
			double dw3 = (double)w3/mx;
			if(dw3 < 2.4)
				return 1;
			else if(dw3 > 2.6)
				return 7;
			else return -1;
		}
	}
	
	if( (ia1==3 && ia2==3 && ia3==4) || (ia1==4 && ia2==3 && ia3==3) )
	{
		if(ia1 == 3)
		{
			double dw4 = (double)w4/mx;
			if(dw4 < 2.4)
				return 2;
			else if(dw4 > 2.6)
				return 8;
			else return -1;
		}
	
		if(ia1 == 4)
		{
			double dw1 = (double)w1/mx;
			if(dw1 < 2.4)
				return 2;
			else if(dw1 > 2.6)
				return 8;
			else return -1;
		}
	}
	
	if( (ia1==5 && ia2==5 && ia3==2) || (ia1==2 && ia2==5 && ia3==5) )
		return 3;
	
	if( (ia1==2 && ia2==4 && ia3==5) || (ia1==5 && ia2==4 && ia3==2) )
		return 4;
	
	if( (ia1==3 && ia2==5 && ia3==4) || (ia1==4 && ia2==5 && ia3==3) )
		return 5;
	
	if( (ia1==2 && ia2==2 && ia3==5) || (ia1==5 && ia2==2 && ia3==2) )
		return 6;
	
	if( (ia1==4 && ia2==2 && ia3==3) || (ia1==3 && ia2==2 && ia3==4) )
		return 9;

	return false;
}