バーコード解析

バーコード解析は、バーコード画像を元の内容に復元する技術ツールです。バーコードを含む画像をアップロードすると、ツールが自動的にバーコードに格納された数値やテキスト情報を認識・デコードします。CODE128、EAN-13、EAN-8、CODE39、UPC-A、UPC-E、Codabar、ITF など、一般的な1次元バーコード形式に対応し、QRコード、Data Matrix、PDF417、Aztec などの2次元コード形式とも互換性があります。このツールは完全にブラウザ内で動作し、画像がサーバーに送信されることはありません。

1次元バーコード（UPC、EAN、Code 39、Code 128、ITF、Codabar）はバーとスペースの幅で数字・文字・ASCII全範囲をエンコードする平行バーの配列です。2次元バーコード（QR Code、Data Matrix、PDF417、Aztec）は静寂ゾーン上に配置されたモジュール（セル）の2次元パターンで、通常は角に3つの位置検出パターンを備えて向きを識別します。デコードはその逆プロセス、すなわち画像→前処理→シンボルの位置特定→バー/スペース幅の計測（または2次元グリッドのサンプリング）→エンコーディングテーブルの参照→チェックサムによる検証です。 画像処理パイプラインが重要です。ソース画像はグレースケール変換（輝度 = 0.299R + 0.587G + 0.114B、Rec. 601の重み付け）を経た後、大域的または適応的閾値処理（大津の方法はクラス間分散を最大化する閾値を選択し、十分な照明のスキャンの大半に有効です。Sauvolaの適応的閾値は不均一な照明により適しています）が適用されます。エッジ検出（Sobelカーネル：3x3のGxとGy）でバーの垂直方向の遷移を検出し、それらの線分にHough変換を適用して向きを求め、連結成分解析でシンボルのバウンディング矩形を特定します。シンボルの周囲にある必須の余白（QR CodeではX寸法の10倍、Code 128ではバー幅の9倍）である静寂ゾーンが検証された後、シンボルは有効な候補として受け入れられます。 1次元コードの場合、デコーダーはX寸法（最も狭いバーの幅、単位長さ）を計測し、バーとスペースの幅をXの倍数として読み取ります。Code 39の1文字は9本のバーと9個のスペース（うち1つは文字間ギャップ）で構成され、9要素のうち3つがワイド（1を表す）、6つがナロー（0を表す）です。Code 128の1文字は11モジュールで、スタートパターン、6つのエンコードされたバー/スペース、ストップパターンからなります。したがって各文字は11モジュールであり、11 x 文字数 + 13（スタート + ストップ + チェック + 静寂ゾーン分）がシンボルの幅となります。Code 128には3つのエンコーディングセットがあります：A（大文字 + 制御文字）、B（大文字 + 小文字）、C（ペア数字00-99）で、セット切替コードによりエンコーダーは部分文字列ごとに最も効率的なセットを選択できます。 2次元コードではアルゴリズムが異なります。QR CodeはReed-Solomon誤り訂正（ECレベルL/M/Q/Hでそれぞれ7%、15%、25%、30%の冗長性を追加）と設定可能なマスキングパターン（8種類のうち1つを、ペナルティスコアが最小になるものをエンコーダーが選択）を使用します。マスキング後、ビットストリームは21x21（Version 1）から177x177（Version 40）の正方形グリッドに配置されます。角の3つの7x7ファインダーパターンと内部コーナーの5x5アライメントパターンが向きとスケールを提供します。Data Matrixは2辺にL字型の実線ボーダー、残り2辺に明暗交互パターンを持つ同様のレイアウトです。PDF417は積層型リニアコード（17モジュール幅、最大90行）で、米国の運転免許証や航空機の搭乗券に使用されます。 本ページではZXing（Zebra Crossing）ライブラリを使用しています。ZXingはGoogle ZXingプロジェクト由来のApache-2.0オープンソースマルチフォーマットデコーダーです。ZXingはパイプライン全体（位置特定→前処理→デコード）を実行し、既知のシンボロジーを順番に試行します。UPC-A、UPC-E、EAN-8、EAN-13、Code 39、Code 93、Code 128、ITF、Codabar、QR Code、Data Matrix、PDF417、Aztecに対応しています。2次元コードでは良好な照明条件下で1080p写真の成功率は約99%です。1次元コードではパースペクティブ、ブレ、グレアがバー幅を歪めるため、やや低く（約85-95%）なります。本ツールは画像ファイル入力（アップロード、ドラッグ＆ドロップ、クリップボード貼り付け）のみに対応しており、カメラのライブスキャン機能は提供していません。 チェックサムが重要です。UPC/EANはモジュロ10のチェックデジット（奇数位置の数字の合計 x 3 + 偶数位置の数字の合計を10で割った余りを10から引いた値）を使用します。Code 128はモジュロ103のチェックキャラクターを使用します。Code 39はチェックデジットを必要としませんが、物流用途ではmod-43チェックが推奨されます。QR CodeはReed-Solomon ECを使用し、ECデコーダーが訂正可能なエラー数を超えるエラーを検出した場合、デコードは失敗します。本ページではライブラリが提供する場合に、チェックサム不一致、静寂ゾーンの不足、マスク競合などのデコード失敗の理由を表示します。

• 1次元バーコード（UPC、EAN、Code 39、Code 128、ITF）はバー/スペース幅でデータをエンコードし、2次元コード（QR Code、Data Matrix、PDF417、Aztec）はモジュールの2次元グリッドでエンコードします。いずれも有効性のために単位幅の約10倍の静寂ゾーンが必要です。
• 画像処理パイプライン：Rec. 601グレースケール（0.299R + 0.587G + 0.114B）→大津またはSauvola閾値処理→Sobelエッジ検出→Hough変換による向き検出→連結成分解析によるシンボルのバウンディングボックス特定。
• Code 128には3つのエンコーディングセットがあります：A（大文字 + 制御文字）、B（大文字 + 小文字）、C（ペア数字00-99）。セット切替コードによりエンコーダーは部分文字列ごとに最もコンパクトなセットを選択でき、UPC-Aの'123456789012'はCode 39より短くパッケージされます。
• Code 39：1文字あたり9本のバーと9個のスペース、3つがワイド（1）、6つがナロー（0）。スタート/ストップキャラクターは'*'。オプションのmod-43チェックデジット。自動車産業、国防、米国政府（MIL-STD-1189）で広く使用されています。
• Code 93はCode 128の前身で、1文字あたり9モジュール（6データ + スタート/ストップ）、47種のユニークキャラクター。多くの用途でCode 128に置き換えられましたが、一部のカナダの薬局やUSPSアプリケーションでまだ見られます。
• QR Code：L/M/Q/HレベルのReed-Solomon EC（7%/15%/25%/30%の冗長性）、8種のマスキングパターン、21x21から177x177モジュール（Version 1〜40）。角の3つの7x7ファインダーパターンが向きを提供し、大きなバージョンでは5x5アライメントパターンがパースペクティブ歪みを補正します。
• Data Matrix：2辺にL字型の実線ボーダー、残り2辺に明暗交互パターン。電子機器や医薬品の小型マーキングに使用（ISO/IEC 16022）。
• ZXing（Zebra Crossing、Apache-2.0、Google）：本ページで使用するオープンソースマルチフォーマットデコーダー。UPC-A/E、EAN-8/13、Code 39/93/128、ITF、Codabar、QR Code、Data Matrix、PDF417、Aztecに対応。本ツールは画像ファイル入力（アップロード、ドラッグ＆ドロップ、クリップボード貼り付け）のみに対応し、カメラのライブスキャンは提供しません。
• チェックサム：UPC/EANはmod-10、Code 128はmod-103、Code 39はオプションのmod-43、QR CodeはReed-Solomon ECを使用。チェックサム不一致は画像が破損していることを示すものであり、データが間違っていることを意味するものではありません。