बारकोड कैसे काम करता है?

हाय सब!

हर व्यक्ति आजकल बारकोड का उपयोग कर रहा है, ज्यादातर यह ध्यान दिए बिना। जब हम स्टोर में किराने का सामान खरीद रहे हैं, तो उनके पहचानकर्ता बारकोड से मिल रहे हैं। यह भी गोदामों, डाक पार्सल और इतने पर माल के साथ भी ऐसा ही है। लेकिन इतने सारे लोग वास्तव में नहीं जानते हैं कि यह कैसे काम करता है।

बारकोड क्या 'अंदर' है, और इस छवि पर क्या लिखा है?



यह पता लगाने देता है, और हमारे अपने बार डिकोडर को लिखने देता है।

परिचय

बारकोड का उपयोग करने का एक लंबा इतिहास रहा है। स्वचालन बनाने के पहले प्रयास 50 के दशक में किए गए थे, एक कोड रीडिंग सिस्टम के लिए पेटेंट प्रदान किया गया था। पेंसिल्वेनिया रेलमार्ग पर काम करने वाले डेविड कोलिन्स ने कारों की छँटाई की प्रक्रिया को आसान बनाने का फैसला किया। यह विचार स्पष्ट था - अलग-अलग रंग की पट्टियों के साथ कार पहचानकर्ताओं को एनकोड करने के लिए, और एक फोटो सेल का उपयोग करके उन्हें पढ़ें। 1962 में अमेरिकन रेलरोड्स एसोसिएशन द्वारा इस तरह के कोड एक मानक बन गए। ( KarTrak सिस्टम)। 1968 में दीपक को एक लेजर द्वारा बदल दिया गया था, इसने सटीकता को बढ़ाने और पाठक के आकार को कम करने की अनुमति दी। 1973 में यूनिवर्सल उत्पाद कोड विकसित किया गया था, और 1974 में पहला किराने का उत्पाद (एक Wrigley की चबाने वाली गम - यह संयुक्त राज्य अमेरिका में स्पष्ट रूप से था) बेची गई थी। 1984 में सभी दुकानों के तीसरे भाग ने बारकोड का उपयोग किया है, अन्य देशों में यह बाद में लोकप्रिय हो गया।

विभिन्न अनुप्रयोगों के लिए कई अलग-अलग बारकोड प्रकार हैं, उदाहरण के लिए, "12345678" स्ट्रिंग को इस तरीके से एन्कोड किया जा सकता है (और इसके सभी नहीं):



विश्लेषण शुरू करते हैं। नीचे सभी जानकारी "कोड -128" प्रकार के बारे में होगी - सिर्फ इसलिए कि सिद्धांत को समझना आसान है। जो अन्य मोड का परीक्षण करना चाहते हैं, वे ऑनलाइन बारकोड जनरेटर का उपयोग कर सकते हैं और अन्य प्रकार के परीक्षण कर सकते हैं।

पहली नजर में, एक बारकोड संख्याओं के एक यादृच्छिक सेट जैसा दिखता है, लेकिन वास्तव में इसकी संरचना अच्छी तरह से व्यवस्थित है:



1 - खाली स्थान, कोड प्रारंभ स्थिति निर्धारित करने के लिए आवश्यक।
2 - प्रतीक शुरू करो। तीन प्रकार के कोड -128 उपलब्ध हैं (ए, बी और सी कहा जाता है), और प्रारंभ प्रतीक क्रमशः 11010000100, 11010010000 या 11010011100 हो सकते हैं। इस प्रकार के लिए, एन्कोडिंग टेबल अलग हैं ( अधिक विवरण के लिए कोड_128 विवरण देखें )।
3 - उपयोगकर्ता डेटा युक्त कोड ही।
4 - चेक राशि।
5 - स्टॉप सिंबल, कोड -128 के लिए इसका 1100011101011।
6 (1) - खाली स्थान।

अब देखते हैं कि कैसे बिट्स एन्कोडिंग हैं। इसका वास्तव में आसान है - अगर हम सबसे पतली रेखा की चौड़ाई "1" तक ले जाएंगे, तो दोहरी चौड़ाई रेखा "11" होगी, ट्रिपल चौड़ाई रेखा "111" है, और इसी तरह। खाली स्थान क्रमशः "0", "00" या "000" होगा, उसी सिद्धांत के अनुसार। जो लोग रुचि रखते हैं, वे ऊपर की छवि पर प्रारंभ अनुक्रम की तुलना कर सकते हैं, यह देखने के लिए कि नियम का सम्मान किया गया है।

अब हम कोडिंग शुरू कर सकते हैं।

बिट क्रम

सामान्य तौर पर, इसका सबसे जटिल हिस्सा है, और इसे विभिन्न तरीकों से किया जा सकता है। मुझे यकीन नहीं है कि मेरा दृष्टिकोण इष्टतम है, लेकिन हमारे कार्य के लिए यह निश्चित रूप से पर्याप्त है।

सबसे पहले, छवि को लोड करने देता है, इसकी चौड़ाई बढ़ाता है, बीच से एक क्षैतिज रेखा को काटता है, इसे b / w रंग में परिवर्तित करता है और इसे एक सरणी के रूप में सहेजता है।

from PIL import Image import numpy as np import matplotlib.pyplot as plt image_path = "barcode.jpg" img = Image.open(image_path) width, height = img.size basewidth = 4*width img = img.resize((basewidth, height), Image.ANTIALIAS) hor_line_bw = img.crop((0, int(height/2), basewidth, int(height/2) + 1)).convert('L') hor_data = np.asarray(hor_line_bw, dtype="int32")[0] 

बारकोड काली रेखा पर "1" से मेल खाती है, लेकिन RGB में काला इसके विपरीत, 0 है, इसलिए सरणी को उल्टा करने की आवश्यकता है। हम औसत मूल्य की गणना भी करेंगे।

 hor_data = 255 - hor_data avg = np.average(hor_data) plt.plot(hor_data) plt.show() 

यह सत्यापित करने के लिए प्रोग्राम चलाएं कि बारकोड सही ढंग से लोड किया गया था:



अब हमें एक 'बिट' की चौड़ाई निर्धारित करने की आवश्यकता है। ऐसा करने के लिए, हम अनुक्रम को निकालेंगे, औसत लाइन क्रॉसिंग के पदों को बचाते हुए।

 pos1, pos2 = -1, -1 bits = "" for p in range(basewidth - 2): if hor_data[p] < avg and hor_data[p + 1] > avg: bits += "1" if pos1 == -1: pos1 = p if bits == "101": pos2 = p break if hor_data[p] > avg and hor_data[p + 1] < avg: bits += "0" bit_width = int((pos2 - pos1)/3) 

हम केवल औसत लाइन क्रॉसिंग को बचा रहे हैं, इसलिए कोड "1101" को "101" के रूप में सहेजा जाएगा, इसकी पिक्सेल चौड़ाई प्राप्त करने के लिए पर्याप्त है।

अब डीकोडिंग खुद बनाते हैं। हमें हर औसत लाइन को पार करने की आवश्यकता है, और पिछले अंतराल में बिट्स की संख्या का पता लगाना है, जो कि पाया गया था। संख्याएं सही मेल नहीं खाएंगी (कोड बढ़ाया जा सकता है या थोड़ा सा झुक सकता है), इसलिए, हमें पूर्णांक के लिए मूल्य को गोल करना होगा।

 bits = "" for p in range(basewidth - 2): if hor_data[p] > avg and hor_data[p + 1] < avg: interval = p - pos1 cnt = interval/bit_width bits += "1"*int(round(cnt)) pos1 = p if hor_data[p] < avg and hor_data[p + 1] > avg: interval = p - pos1 cnt = interval/bit_width bits += "0"*int(round(cnt)) pos1 = p 

शायद ऐसा करने का एक बेहतर तरीका है, पाठक टिप्पणियों में लिख सकते हैं।

अगर सब सही किया गया, तो हमें इस तरह एक अनुक्रम मिलेगा:

11010010000110001010001000110100010001101110100011011101000111011011
01100110011000101000101000110001000101100011000101110110011011001111
00010101100011101011

डिकोडिंग

सामान्य तौर पर, यह बहुत आसान है। कोड -128 में प्रतीकों को 11-बिट कोड के साथ एन्कोड किया गया है, जिसमें अलग-अलग एन्कोडिंग हो सकते हैं (इस एन्कोडिंग के अनुसार - ए, बी या सी, यह 00 से 99 तक अक्षर या अंक हो सकते हैं)।

हमारे मामले में, अनुक्रम की शुरुआत 11010010000 है, जो एक "कोड बी" से मेल खाती है। मैं सभी कोड मैन्युअल रूप से दर्ज करने के लिए बहुत आलसी था, इसलिए मैंने इसे केवल विकिपीडिया पृष्ठ से कॉपी-पेस्ट किया। इस पंक्तियों की पार्सिंग भी पायथन पर की गई थी (संकेत - उत्पादन पर इस तरह की चीजें न करें)।

  CODE128_CHART = """ 0 _ _ 00 32 S 11011001100 212222 1 ! ! 01 33 ! 11001101100 222122 2 " " 02 34 " 11001100110 222221 3 # # 03 35 # 10010011000 121223 ... 93 GS } 93 125 } 10100011110 111341 94 RS ~ 94 126 ~ 10001011110 131141 103 Start Start A 208 SCA 11010000100 211412 104 Start Start B 209 SCB 11010010000 211214 105 Start Start C 210 SCC 11010011100 211232 106 Stop Stop - - - 11000111010 233111""".split() SYMBOLS = [value for value in CODE128_CHART[6::8]] VALUESB = [value for value in CODE128_CHART[2::8]] CODE128B = dict(zip(SYMBOLS, VALUESB)) 

अंतिम भाग आसान हैं। सबसे पहले, 11-बिट ब्लॉक के अनुक्रम को विभाजित करने देता है:

 sym_len = 11 symbols = [bits[i:i+sym_len] for i in range(0, len(bits), sym_len)] 

अंत में, आउटपुट स्ट्रिंग उत्पन्न करने और इसे प्रदर्शित करने देता है:

 str_out = "" for sym in symbols: if CODE128A[sym] == 'Start': continue if CODE128A[sym] == 'Stop': break str_out += CODE128A[sym] print(" ", sym, CODE128A[sym]) print("Str:", str_out) 

मैं यहां शीर्ष छवि से डिकोड किए गए परिणाम को नहीं दिखाऊंगा, इसे पाठकों के लिए होमवर्क होने दें (स्मार्टफोन के लिए डाउनलोड किए गए एप्लिकेशन का उपयोग करके धोखा माना जाएगा :)।

इस कोड में सीआरसी चेक लागू नहीं किया गया है, जो लोग चाहते हैं, वे स्वयं कर सकते हैं।

यकीन के लिए, यह एल्गोरिथ्म सही नहीं है, यह आधे घंटे में किया गया था। पेशेवर कार्यों के लिए तैयार पुस्तकालय हैं, उदाहरण के लिए, पाइज़बार । छवि को डीकोड करने के लिए, कोड की 4 लाइनें पर्याप्त हैं:

 from pyzbar.pyzbar import decode img = Image.open(image_path) decode = decode(img) print(decode) 

(पहले लाइब्रेरी को "पाइप इंस्टॉल पाइज़बार" कमांड का उपयोग करके स्थापित करना होगा)

जोड़ : साइट उपयोगकर्ता vinograd19 ने बारकोड चेक योग गणना इतिहास के बारे में एक दिलचस्प टिप्पणी भेजी।

चेक नंबर की गणना दिलचस्प है, यह विकासवाद से उत्पन्न हुआ है।
गलत डिकोडिंग से बचने के लिए चेक राशि की आवश्यकता है। यदि बारकोड 1234 था, और 7234 के रूप में डीकोड किया गया था, तो हमें 1 से 7. की जगह अस्वीकार करने के लिए एक विधि की आवश्यकता है। सत्यापन सही नहीं हो सकता है, लेकिन कम से कम 90% कोड सही तरीके से सत्यापित किए जाने चाहिए।

पहला दृष्टिकोण: चलो बस योग लेते हैं, शेष विभाजन के रूप में 0 है। पहले प्रतीकों में डेटा होता है, और अंतिम अंक ऐसा होता है, कि सभी संख्याओं का योग 10. से विभाजित होता है। डिकोडिंग के बाद, यदि राशि 10 से विभाज्य नहीं है - डिकोडिंग गलत है, और इसे दोहराया जाना चाहिए। उदाहरण के लिए, कोड 1234 वैध है - 1 + 2 + 3 + 4 = 10. कोड 1216 - भी मान्य है, लेकिन 1218 नहीं है।

यह डिकोडिंग समस्याओं से बचने में मदद करता है। लेकिन हार्डवेयर कीबोर्ड का उपयोग करके कोड को मैन्युअल रूप से भी दर्ज किया जा सकता है। इसका उपयोग करते हुए, एक और बुरा मामला पाया गया - यदि दो अंकों के क्रम को बदल दिया जाएगा, तो चेक राशि अभी भी सही होगी, निश्चित रूप से खराब है। उदाहरण के लिए, यदि बारकोड 1234 को 2134 के रूप में दर्ज किया गया था, तो चेक राशि समान होगी। यह पाया गया, कि एक गलत अंक क्रम सामान्य मामला था, अगर कोई व्यक्ति तेजी से अंकों में प्रवेश करने की कोशिश कर रहा है।

दूसरा दृष्टिकोण। चेकसम एल्गोरिथ्म में सुधार करने देता है - दो बार विषम संख्याओं की गणना करता है। फिर, यदि आदेश बदल दिया जाएगा, तो योग गलत होगा। उदाहरण के लिए, कोड 2364 वैध है (2 + 3 * 2 + 6 + 4 * 2 = 20), लेकिन कोड 3264 नहीं है (3 + 2 * 2 + 6 + 4 * 2 = 19)। यह बेहतर है, लेकिन एक और मामला सामने आया है। कुछ कीबोर्ड हैं, जिनकी दो पंक्तियों में 10 चाबियाँ हैं, पहली पंक्ति 12345 है और दूसरी 67890 है। यदि "1" के बजाय उपयोगकर्ता "2" टाइप करेगा, तो चेकसम चेक विफल हो जाएगा। लेकिन अगर उपयोगकर्ता "1" के बजाय "6" दर्ज करेगा - चेक राशि कभी-कभी सही हो सकती है। इसकी वजह यह है कि 6 = 1 + 5, और यदि अंक में विषम स्थान है, तो हमें 2 * 6 = 2 * 1 + 2 * 5 मिल रहा है - राशि में 10 से वृद्धि हुई है। वही त्रुटि होगी, यदि उपयोगकर्ता "7" दर्ज करेगा "3" के बजाय "2", "8" और इसी तरह "।

तीसरा दृष्टिकोण। चलो फिर से राशि लेते हैं, लेकिन विषम संख्या प्राप्त करने की सुविधा देता है ... 3 बार। उदाहरण के लिए, कोड 1234565 - मान्य है, क्योंकि 1 + 2 * 3 + 3 + 4 * 3 + 5 + 6 * 3 +5 = 50।

यह विधि EAN13 कोड के लिए एक मानक बन गई, कुछ परिवर्तनों के साथ: अंकों की संख्या निर्धारित है और 13 के बराबर है, जहां 13 वां अंक है - चेक राशि है। विषम स्थानों पर संख्या तीन बार गिना जाता है, यहां तक ​​कि एक बार स्थानों पर भी।

वैसे, EAN-13 कोड ट्रेडिंग और शॉपिंग मॉल में सबसे अधिक उपयोग किया जाता है, इसलिए लोग इसे अन्य कोड प्रकारों की तुलना में अधिक बार देखते हैं। इसका बिट एन्कोडिंग कोड -128 के समान है, विकिपीडिया लेख में डेटा संरचना को पाया जा सकता है।

निष्कर्ष

जैसा कि हम देख सकते हैं, यहां तक ​​कि एक बारकोड के रूप में ऐसी आसान चीज, कुछ शांत सामान शामिल कर सकते हैं। वैसे, पाठकों के लिए एक और छोटा जीवनकाल, जो इस जगह तक पढ़ने के लिए पर्याप्त धैर्य रखते थे - बारकोड के तहत पाठ पूरी तरह से बारकोड डेटा के समान है। यह ऑपरेटरों के लिए बनाया गया था, जो मैन्युअल रूप से कोड दर्ज कर सकते हैं, अगर इसकी स्कैनर द्वारा पठनीय नहीं है। तो बारकोड कंटेंट को जानना आसान है - बस नीचे दिए गए टेक्स्ट को पढ़ें।

पढ़ने के लिए धन्यवाद।