JLChen
2021-11-04 1443556e9ccb1a19ed8e6710c16c8adc4d4f4fb3
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
27
28
29
30
31
32
33
34
35
36
37
38
39
40
41
42
43
44
45
46
47
48
49
50
51
52
53
54
55
56
57
58
59
60
61
62
63
64
65
66
67
68
69
70
71
72
73
74
75
76
77
78
79
80
81
82
83
84
85
86
87
88
89
90
91
92
93
94
95
96
97
98
99
100
101
102
103
104
105
106
107
108
109
110
111
112
113
114
115
116
117
118
119
120
121
122
123
124
125
126
127
128
129
130
131
132
133
134
135
136
137
138
139
140
141
142
143
144
145
146
147
148
149
150
151
152
153
154
155
156
157
158
159
160
161
162
163
164
165
166
167
168
169
170
171
172
173
174
175
176
177
178
179
180
181
182
183
184
185
186
187
188
189
190
191
192
193
194
195
196
197
198
199
/*
 * Copyright 2012 ZXing authors
 *
 * Licensed under the Apache License, Version 2.0 (the "License");
 * you may not use this file except in compliance with the License.
 * You may obtain a copy of the License at
 *
 *      http://www.apache.org/licenses/LICENSE-2.0
 *
 * Unless required by applicable law or agreed to in writing, software
 * distributed under the License is distributed on an "AS IS" BASIS,
 * WITHOUT WARRANTIES OR CONDITIONS OF ANY KIND, either express or implied.
 * See the License for the specific language governing permissions and
 * limitations under the License.
 */
 
#import "ZXGlobalHistogramBinarizer.h"
#import "ZXBitArray.h"
#import "ZXBitMatrix.h"
#import "ZXByteArray.h"
#import "ZXErrors.h"
#import "ZXIntArray.h"
#import "ZXLuminanceSource.h"
 
const int ZX_LUMINANCE_BITS = 5;
const int ZX_LUMINANCE_SHIFT = 8 - ZX_LUMINANCE_BITS;
const int ZX_LUMINANCE_BUCKETS = 1 << ZX_LUMINANCE_BITS;
 
@interface ZXGlobalHistogramBinarizer ()
 
@property (nonatomic, strong) ZXByteArray *luminances;
@property (nonatomic, strong) ZXIntArray *buckets;
 
@end
 
@implementation ZXGlobalHistogramBinarizer
 
- (id)initWithSource:(ZXLuminanceSource *)source {
  if (self = [super initWithSource:source]) {
    _luminances = [[ZXByteArray alloc] initWithLength:0];
    _buckets = [[ZXIntArray alloc] initWithLength:ZX_LUMINANCE_BUCKETS];
  }
 
  return self;
}
 
- (ZXBitArray *)blackRow:(int)y row:(ZXBitArray *)row error:(NSError **)error {
  ZXLuminanceSource *source = self.luminanceSource;
  int width = source.width;
  if (row == nil || row.size < width) {
    row = [[ZXBitArray alloc] initWithSize:width];
  } else {
    [row clear];
  }
 
  [self initArrays:width];
  ZXByteArray *localLuminances = [source rowAtY:y row:self.luminances];
  ZXIntArray *localBuckets = self.buckets;
  for (int x = 0; x < width; x++) {
    int pixel = localLuminances.array[x] & 0xff;
    localBuckets.array[pixel >> ZX_LUMINANCE_SHIFT]++;
  }
  int blackPoint = [self estimateBlackPoint:localBuckets];
  if (blackPoint == -1) {
    if (error) *error = ZXNotFoundErrorInstance();
    return nil;
  }
 
  int left = localLuminances.array[0] & 0xff;
  int center = localLuminances.array[1] & 0xff;
  for (int x = 1; x < width - 1; x++) {
    int right = localLuminances.array[x + 1] & 0xff;
    // A simple -1 4 -1 box filter with a weight of 2.
    int luminance = ((center * 4) - left - right) >> 1;
    if (luminance < blackPoint) {
      [row set:x];
    }
    left = center;
    center = right;
  }
 
  return row;
}
 
- (ZXBitMatrix *)blackMatrixWithError:(NSError **)error {
  ZXLuminanceSource *source = self.luminanceSource;
  int width = source.width;
  int height = source.height;
  ZXBitMatrix *matrix = [[ZXBitMatrix alloc] initWithWidth:width height:height];
 
  // Quickly calculates the histogram by sampling four rows from the image. This proved to be
  // more robust on the blackbox tests than sampling a diagonal as we used to do.
  [self initArrays:width];
 
  // We delay reading the entire image luminance until the black point estimation succeeds.
  // Although we end up reading four rows twice, it is consistent with our motto of
  // "fail quickly" which is necessary for continuous scanning.
  ZXIntArray *localBuckets = self.buckets;
  for (int y = 1; y < 5; y++) {
    int row = height * y / 5;
    ZXByteArray *localLuminances = [source rowAtY:row row:self.luminances];
    int right = (width * 4) / 5;
    for (int x = width / 5; x < right; x++) {
      int pixel = localLuminances.array[x] & 0xff;
      localBuckets.array[pixel >> ZX_LUMINANCE_SHIFT]++;
    }
  }
  int blackPoint = [self estimateBlackPoint:localBuckets];
  if (blackPoint == -1) {
    if (error) *error = ZXNotFoundErrorInstance();
    return nil;
  }
 
  ZXByteArray *localLuminances = source.matrix;
  for (int y = 0; y < height; y++) {
    int offset = y * width;
    for (int x = 0; x < width; x++) {
      int pixel = localLuminances.array[offset + x] & 0xff;
      if (pixel < blackPoint) {
        [matrix setX:x y:y];
      }
    }
  }
 
  return matrix;
}
 
- (ZXBinarizer *)createBinarizer:(ZXLuminanceSource *)source {
  return [[ZXGlobalHistogramBinarizer alloc] initWithSource:source];
}
 
- (void)initArrays:(int)luminanceSize {
  if (self.luminances.length < luminanceSize) {
    self.luminances = [[ZXByteArray alloc] initWithLength:luminanceSize];
  }
 
  for (int x = 0; x < ZX_LUMINANCE_BUCKETS; x++) {
    self.buckets.array[x] = 0;
  }
}
 
- (int)estimateBlackPoint:(ZXIntArray *)buckets {
  // Find the tallest peak in the histogram.
  int numBuckets = buckets.length;
  int maxBucketCount = 0;
  int firstPeak = 0;
  int firstPeakSize = 0;
  for (int x = 0; x < numBuckets; x++) {
    if (buckets.array[x] > firstPeakSize) {
      firstPeak = x;
      firstPeakSize = buckets.array[x];
    }
    if (buckets.array[x] > maxBucketCount) {
      maxBucketCount = buckets.array[x];
    }
  }
 
  // Find the second-tallest peak which is somewhat far from the tallest peak.
  int secondPeak = 0;
  int secondPeakScore = 0;
  for (int x = 0; x < numBuckets; x++) {
    int distanceToBiggest = x - firstPeak;
    // Encourage more distant second peaks by multiplying by square of distance.
    int score = buckets.array[x] * distanceToBiggest * distanceToBiggest;
    if (score > secondPeakScore) {
      secondPeak = x;
      secondPeakScore = score;
    }
  }
 
  // Make sure firstPeak corresponds to the black peak.
  if (firstPeak > secondPeak) {
    int temp = firstPeak;
    firstPeak = secondPeak;
    secondPeak = temp;
  }
 
  // If there is too little contrast in the image to pick a meaningful black point, throw rather
  // than waste time trying to decode the image, and risk false positives.
  if (secondPeak - firstPeak <= numBuckets / 16) {
    return -1;
  }
 
  // Find a valley between them that is low and closer to the white peak.
  int bestValley = secondPeak - 1;
  int bestValleyScore = -1;
  for (int x = secondPeak - 1; x > firstPeak; x--) {
    int fromFirst = x - firstPeak;
    int score = fromFirst * fromFirst * (secondPeak - x) * (maxBucketCount - buckets.array[x]);
    if (score > bestValleyScore) {
      bestValley = x;
      bestValleyScore = score;
    }
  }
 
  return bestValley << ZX_LUMINANCE_SHIFT;
}
 
@end