目的

この章では、OpenCVで利用できるバーコードの検出・デコード手法に慣れる。

基礎

バーコードは実生活で商品を識別する主要な技術である。一般的なバーコードは、反射率が大きく異なる黒いバーと白いバーで構成された平行な線のパターンである。バーコード認識とは、バーコードを水平方向にスキャンし、幅や色の異なるバーで構成された2進コードの列、すなわちバーコードのコード情報を取得することである。バーコードの内容は、さまざまなバーコード符号化方式と照合することでデコードできる。現在、EAN-8、EAN-13、UPC-A、UPC-Eの各規格をサポートしている。

https://en.wikipedia.org/wiki/Universal_Product_Code および https://en.wikipedia.org/wiki/International_Article_Number を参照のこと。

コード例

主要クラス

バーコード認識のためにいくつかのアルゴリズムが導入された。

コーディングにあたっては、まず cv::barcode::BarcodeDetector オブジェクトを生成する必要がある。このクラスには主に3つのメンバ関数があり、以下で紹介する。

初期化

必要に応じて、超解像モデルを指定してバーコード検出器を構築できる。モデルは https://github.com/WeChatCV/opencv_3rdparty/tree/wechat_qrcode （sr.caffemodel, sr.prototxt）からダウンロードする必要がある。

 try
    {
        app.bardet = makePtr<barcode::BarcodeDetector>(sr_prototxt, sr_model);
    }
 catch (const std::exception& e)
    {
        cout <<
 "\n---------------------------------------------------------------\n"
 "Failed to initialize super resolution.\n"
 "Please, download 'sr.*' from\n"
 "https://github.com/WeChatCV/opencv_3rdparty/tree/wechat_qrcode\n"
 "and put them into the current directory.\n"
 "Or you can leave sr_prototxt and sr_model unspecified.\n"
 "---------------------------------------------------------------\n";
        cout << e.what() << endl;
 return -1;
    }

出力を格納する変数を生成する必要がある。

    vector<Point> corners;
    vector<string> decode_info;
    vector<string> decode_type;

検出

cv::barcode::BarcodeDetector::detect メソッドは、方向のコヒーレンスに基づくアルゴリズムを用いる。まず、各ピクセルの平均二乗勾配を計算する [23] 。次に、画像を正方形のパッチに分割し、各パッチの勾配方向のコヒーレンスと平均勾配方向を計算する。続いて、勾配方向のコヒーレンスが高くかつ勾配方向が類似するすべてのパッチを連結する。この段階では、マルチスケールのパッチを用いてさまざまなサイズのバーコードの勾配分布を捉え、非最大抑制を適用して重複した候補を除去する。最後に、cv::minAreaRect を用いてROIを囲み、矩形の角を出力する。

入力画像内のコードを検出し、検出された矩形の角を出力する:

bardet->detectMulti(frame, corners);

デコード

cv::barcode::BarcodeDetector::decode メソッドは、画像がしきい値より小さい場合にまず（必要に応じて）画像を超解像で拡大し、画像をシャープ化したうえで、OTSUまたは局所二値化によって二値化する。次に、指定したバーコードパターンとの類似度を照合することで、バーコードの内容を読み取る。

検出とデコード

cv::barcode::BarcodeDetector::detectAndDecode は、detect と decode を1回の呼び出しにまとめたものである。この関数の使い方を示す簡単な例を以下に示す:

bardet->detectAndDecodeWithType(frame, decode_info, decode_type, corners);

結果を可視化する:

 for (size_t i = 0; i < corners.size(); i += 4)
        {
 const size_t idx = i / 4;
 const bool isDecodable = idx < decode_info.size()
                && idx < decode_type.size()
                && !decode_type[idx].empty();
 const Scalar lineColor = isDecodable ? greenColor : redColor;
 // draw barcode rectangle
            vector<Point> contour(corners.begin() + i, corners.begin() + i + 4);
 const vector< vector<Point> > contours {contour};
 drawContours(frame, contours, 0, lineColor, 1);
 // draw vertices
 for (size_t j = 0; j < 4; j++)
 circle(frame, contour[j], 2, randColor(), -1);
 // write decoded text
 if (isDecodable)
            {
                ostringstream buf;
                buf << "[" << decode_type[idx] << "] " << decode_info[idx];
 putText(frame, buf.str(), contour[1], FONT_HERSHEY_COMPLEX, 0.8, yellowColor, 1);
            }
        }

結果

元画像:

image

検出後:

image

目次

目的

基礎

コード例

主要クラス

初期化

検出

デコード

検出とデコード

結果