Библиотека штрихкодов

Первые Barcode SDK представляли собой не библиотеки, а отдельные приложения для MS-DOS и Windows^[8][9][10], а также в виде шрифтов штрихкода^[11]. В то время штрихкоды использовались преимущественно в розничной торговле и для внутрикорпоративных нужд, поэтому пользователи искали универсальные аппаратные решения^[12] для генерации, печати и распознавания штрихкодов.

Ситуация изменилась с распространением устройств с камерами (например, мобильных телефонов) и сканеров документов. Поскольку штрихкоды стало возможно сканировать и распознавать на обычном оборудовании, потребность в приобретении дорогостоящих специализированных устройств отпала, что увеличило спрос на SDK и библиотеки для работы со штрихкодами.

Библиотеки для записи штрихкодов уже были реализованы в проектах GNU Barcode или Zint в виде самостоятельных приложений или шрифтов штрихкода. Реализация библиотеки для записи не требует глубоких знаний в области информатики, поскольку достаточно следовать спецификациям AIM^[13] или стандартам ISO^[14]. Процесс похож на кодирование информации в специализированный формат файла.

Кодирование 2D-штрихкодов сложнее, поскольку дополнительно используются такие параметры, как количество столбцов и строк, ECI или механизмы коррекции ошибок (например, код Рида-Соломона). Некоторые 2D-штрихкоды, такие как MaxiCode или PDF417, включают особые поля (например, почтовый адрес или метаданные), что требует обработки нескольких графических файлов^[15]. Решить эти различия только с помощью шрифтов невозможно — необходим программный интерфейс приложений с поддержкой множества параметров.

Библиотеки чтения штрихкодов сложнее, поскольку требуют использования методов компьютерного зрения. Однако запускать их можно и на устройствах с камерой или сканером. Первые библиотеки распознавали только 1D-штрихкоды через эмуляцию режима лазерного сканера. Библиотека захватывала изображение, затем выполняла анализ некоторых строк с помощью алгоритма Брезенхэма и пыталась прочесть данные, имитируя работу аппаратного сканера. Яркими примерами таких решений являются ранний проект ZXing (поддерживаемый Google), ZBar^[16] и другие^[17][18].

Для распознавания 2D-штрихкодов эмуляция режима лазерных сканеров неприменима: она затрудняет определение области штрихкода и понижение качества распознавания наклонённых 1D-штрихкодов. Были реализованы более сложные методы из области компьютерного зрения^[19][20], повысившие качество распознавания 1D и 2D штрихкодов.

Библиотеки штрихкодов предоставляют дешёвую автоматическую идентификацию и сбор данных в различных сферах услуг и промышленности: развлечения, здравоохранение, почтовые сервисы, обработка документов и розничная торговля.

Они используются для:

• Рекламы^[21]
• Реализации дополненной реальности^[22] для быстрой идентификации виртуальных объектов
• Автоматической идентификации данных при обработке документов
• Автоматически идентифицируемых гиперссылок на интернет-страницы
• Автоматического распознавания платёжных счетов^[23]
• Креативного использования штрихкодов в дизайне^[24]
• Ручного ввода данных для документов: водительские удостоверения^[25], чеки или паспорта
• Передачи ключей шифрования и проверки документов (ISO/IEC 20248)
• Отслеживания продуктов питания и товаров в розничной торговле
• Игры с дополненной реальностью
• В аэропортах, на вокзалах для автоматической идентификации билетов и документов пассажиров
• Интернет вещей — связывание физических объектов с виртуальными представлениями
• Отслеживание посылок^[26]
• Идентификации пациентов или лекарств в здравоохранении (фармакод)
• Быстрого извлечения информации с визитных карточек^[27]
• Учёта проката автомобилей, багажа авиакомпаний и даже радиоактивных отходов
• Идентификации транспортных средств^[28]

Библиотеки штрихкодов (Barcode SDK) могут быть классифицированы по функциональности:

• Шрифты штрихкодов (Barcode Fonts)
• Библиотека записи штрихкодов (Barcode Writing library)
• Библиотека чтения штрихкодов (Barcode Reading library)
• Полнофункциональная библиотека (Barcode Full support library)

Первые библиотеки штрихкодов были полностью прозрачны для пользователя и работали посредством вывода текста специальным шрифтом TrueType. Это хорошо подходило для линейных штрихкодов, поскольку они представляют собой линейный текст, иногда с контрольной суммой. Для работы с 2D-штрихкодами шрифты также применимы, но возникают проблемы с обработкой метаданных (задача строк и столбцов штрихкода). Решение — предопределённые значения метаданных в наборе шрифтов одного типа.

Библиотеки работы с API обеспечивают широкие возможности настройки в режимах генерации и распознавания. Однако далеко не все библиотеки предоставляют полную поддержку обоих режимов — чаще реализуется только один.

Библиотеки штрихкодов поддерживают различные форматы штрихкодов и языки программирования, а также различаются по поддержке функций чтения и записи. Наиболее известные библиотеки и SDK представлены в следующей таблице:

Штрихкоды — это способ добавления машинно-считываемых меток к объектам материального мира с минимальными затратами^[79]. Другие методы, такие как RFID-метки или распознавание объектов по изображению, сложнее и дороже. Всего существует более 200 видов штрихкодов, что затрудняет выбор оптимального типа. Первый штрихкод был стандартизирован в 1960-х, после чего выделяется две волны развития^[80][81].

Первая волна предусматривала создание стандартов линейных штрихкодов (1960-е). Их основные достоинства — простота кодирования и распознавания лазерными сканерами, но любые ограничения совпадали с возможностями медленных 8-битных процессоров. Это обусловило ограничения в наборе символов (например, Code 11), длине штрихкода ([EAN 13], UPCA, EAN-8) или вообще контрольную сумму как опцию (Code 39), а информационная плотность остаётся низкой^[82]. Также большинство 1D-штрихкодов имеют слабую или отсутствующую контрольную сумму, и результат с изображений низкого качества становится непредсказуем. Открытые движки не распознают 1D-штрихкоды в низком качестве, а коммерческие — справляются лучше, хотя могут ошибаться в отдельных символах. Всё это делает 1D-штрихкоды устаревшими, их использование возможно только если требуют промышленный стандарт (GS1)^[83][84].

Вторая волна — матрицированные штрихкоды, появившиеся в 1990-х. Их плюсы: в 10 раз выше плотность кодирования, нет ограничений по набору символов, и используются самоконтролирующиеся коды, позволяющие не только исключить ошибки, но и восстанавливать повреждённые области^[85]. Минус 2D-штрихкодов — лазерные сканеры его не читают (исключение — PDF417): требуются фотосканеры. Большинство кодов позволяют кодировать информацию в байтовом режиме, то есть без ограничений по кодировке, в том числе UTF-16 и UTF-8 через теги ECI.

Рекомендуется использовать 2D-штрихкоды в новых проектах, если это не противоречит отраслевым стандартам^[86][87]. Они не накладывают ограничений по кодированию текста, корректно восстанавливаются с повреждённых изображений, а результат гарантирован надёжностью коррекции ошибок. Плотность кодирования позволяет размешать их на тех же или меньших площадях. Единственный вопрос — форма области: многие коды (например, QR-код, Азтек, Datamatrix) доступны в квадратном формате. Для длинных прямоугольных меток лучше использовать DMRE^[88] или PDF417 (пропорция до 64:1).