SigSys15 Barcode erzeugen und lesen

Autor: Steffen Schulze Middendorf
Betreuer: Prof. Schneider

Ein Beispiel für einen Barcode. Hier: 'HSHL'

Motivation

Barcodes begleiten unseren Alltag bereits seid Jahrzehnten. Sie codieren Preise im Einzelhandel, ermöglichen das Verfolgen von Briefen und Paketen oder sind als Teil der Stempelkarte Teil der Zeiterfassung in der Industrie. Doch wie werden Barcodes erzeugt und gelesen? Dieser Artikel soll einen kurzen Einblick in die Notation, die Erstellung und das letzlich das Lesen des speziellen CODE39 geben.

CODE39

CODE39 Zeichentabelle

Der CODE39 ist in der ISO/IEC 16388 spezifiziert, grundsätzlich besteht dieser aus Strichen und Lücken, jeweils in schmal und in breit.Es handelt sich um einen diskrten Code, das heisst jeder Buchstabe beginnt und endet mit einem Strich. Zwischen jedem Buchstaben findet sich zur Abgrenzung eine schmale Lücke. Jeder erzeugte Strichcode beginnt und endet mit einem Sternchen(*). Man spricht hier von einem Start/Stopp-Zeichen.

In der Tabelle rechts ist der gesamte verfügbare Zeichensatz dargestellt.

In der Standart Variante verfügt der CODE39 über keine Prüfziffern. Im folgenden sollen die Vor-und Nachteile stichpunktartig dargestellt werden.

Vorteile:

• realtiv einfach herzustellen und zu lesen
• hohe Drucktoleranzen akzeptabel

Nachteile:

• geringe Code Dichte
• keine Prüfsumme

Projektplan

Vorgang	Abgeschlossen bis
Semsterstart	KW10 / 2015
Themenauswahl	KW12 / 2015
Informationen sammeln	KW13 / 2015
Erzeugen von Barcode implementieren	KW15 / 2015
Funktionscheck - Erzeugen	KW17 / 2015
Lesen von Barcode implementieren	KW16 / 2015
Funktionscheck - Lesen	KW17 / 2015
Code Optimierung und Fehlerbehebung	KW18 / 2015
Kommentieren und dokumentieren abschließen	KW18 / 2015
Wiki-Artikel finalsieren	KW20 / 2015
Abgabe	KW25 / 2015

Implementierung Barcode erstellen

Die Funktion zum Erzeugen von Barcodes benötigt drei Eingaben. Den zu codierenden Text, sowie die Breiten der schmalen und Breiten Elemente. Ein Element bedeutet z.B. schmaler Strich oder breite Lücke. Grundsätzliches Vorgehen: Zunächst wird ein leeres Bild in der benötigten Länge erzeugt. Diese Länge resultiert direkt aus den Funktionsparametern. Danach wird der Eigabetext sukzessiv eingelesen und in die CODE39 Notation überführt. Jeder CODE39 Barcode startet und ended wie oben beschrieben mit einem Sternchen. Dieses wird automatisch hinzugefügt.

function barcode_erstellen(Eingabe,schmal,breit)
%%-------------------------------------------------------------------------
%       PROGRAM:    barcode_erstellen(Eingabe,schmal,breit)
%       VERSION:    1.01
%          DATE:    2015-05-02
%   DESCRIPTION:    Program creates user defiend barcodes in CODE39
%                   notation.
%   
%        AUTHOR:    Steffen Schulze Middendorf
%
%         INPUT:    Eingabe: Type in what you want to transform into CODE39 
%                            notation. Function works exclusively with 
%                            capital letters and numbers. 
%                            In addition: '-';'.';' ';'$';'/';'+';'%'
%                   schmal:  Declare thickness of slender element in pixel
%                   breit:   Declare thickness of a wide element in pixel
%                            pixel
%
%                   Relation between slender and wide have to be 1:2.
%        
%        OUTPUT:    This progamm creates a new .JPG file in the program
%                   folder. Content of this image is the created barcode.
%                   Name of this file and data content of the barcode 
%                   are the same. Each barcode starts and ends with a '*'
%                   automatically.
%
%       EXAMPLE:    barcode_erstellen('HSHL',50,100)
%
%    DISCLAIMER:    This program is freeware. Use at your own risk. 
%                   Provided without any warranty
%--------------------------------------------------------------------------

%% Informationen einlesen und leeres Bild erstellen

%Größe des Barcodes in Pixel bestimmmen aus Anzahl Zeichen + Zusatzlücken
%+2 für START STOPP Zeichen -1 FÜR Lücke zum Schluss
Laenge=(6*schmal+3*breit)*(length(Eingabe)+2)+((length(Eingabe)+1)*schmal);

%Leeres schwarzes Bild(CODE39) in benötigter Breite und Höhe erstellen,
%Standarthöhe ist zehnfache breite eines breiten Elements.
CODE39 = zeros(10*breit,Laenge,3);

%Startpunkt in x festlegen(Pixelspalte)
Startpunkt=0;

%% Startzeichen, Eingabe und Endzeichen in CODE39 notation in leeres Bild einfügen

% Insgesamt besteht jeder CODE39 barcode aus 4 verschiedenen Elementen.
% Zur Erstellung jedes dieser Elemente existiert eine Erstellungsfunktion.
% schmal_strich(Startpunkt,Bild,schmal);
% schmal_luecke(Startpunkt,Bild,schmal);
% breit_luecke(Startpunkt,Bild,breit);
% breit_strich(Startpunkt,Bild,breit);

%Startzeichen "*" einfügen
[Startpunkt,CODE39] = schmal_strich(Startpunkt,CODE39,schmal);
[Startpunkt,CODE39] = breit_luecke(Startpunkt,CODE39,breit);
[Startpunkt,CODE39] = schmal_strich(Startpunkt,CODE39,schmal);
[Startpunkt,CODE39] = schmal_luecke(Startpunkt,CODE39,schmal);
[Startpunkt,CODE39] = breit_strich(Startpunkt,CODE39,breit);
[Startpunkt,CODE39] = schmal_luecke(Startpunkt,CODE39,schmal);
[Startpunkt,CODE39] = breit_strich(Startpunkt,CODE39,breit);
[Startpunkt,CODE39] = schmal_luecke(Startpunkt,CODE39,schmal);
[Startpunkt,CODE39] = schmal_strich(Startpunkt,CODE39,schmal);
[Startpunkt,CODE39] = schmal_luecke(Startpunkt,CODE39,schmal);
%Jedes Zeichen beginnt mit einem Strich und endet mit einer schmalen Lücke
%Schleife durchläuft jedes einzelne Teichen der Eingabe und codiert es in 
%die entsprechende Strich/Lücke Kombination. Nach CODE39 Standart. 

for i=1:length(Eingabe)
    if Eingabe(i) == '0'
        [Startpunkt,CODE39] = schmal_strich(Startpunkt,CODE39,schmal);
        %Jede Element-Erstellfunktion bekommt den bisherigen erstellten CODE
        %die jeweiligen Paramter für breit und schmal sowie den Startpunkt
        %für die Erstellung Ihres nächsen Elemements übergeben.
        %Rückgabewerte sind der neue CODE und der neue Startpunkt.
        [Startpunkt,CODE39] = schmal_luecke(Startpunkt,CODE39,schmal); 
        [Startpunkt,CODE39] = schmal_strich(Startpunkt,CODE39,schmal); 
        [Startpunkt,CODE39] = breit_luecke(Startpunkt,CODE39,breit);    
        [Startpunkt,CODE39] = breit_strich(Startpunkt,CODE39,breit);   
        [Startpunkt,CODE39] = schmal_luecke(Startpunkt,CODE39,schmal); 
        [Startpunkt,CODE39] = breit_strich(Startpunkt,CODE39,breit);    
        [Startpunkt,CODE39] = schmal_luecke(Startpunkt,CODE39,schmal);  
        [Startpunkt,CODE39] = schmal_strich(Startpunkt,CODE39,schmal);  
        [Startpunkt,CODE39] = schmal_luecke(Startpunkt,CODE39,schmal);  
    end

    if Eingabe(i) == '1'
        [Startpunkt,CODE39] = breit_strich(Startpunkt,CODE39,breit);   
        [Startpunkt,CODE39] = schmal_luecke(Startpunkt,CODE39,schmal); 
        [Startpunkt,CODE39] = schmal_strich(Startpunkt,CODE39,schmal); 
        [Startpunkt,CODE39] = breit_luecke(Startpunkt,CODE39,breit);  
        [Startpunkt,CODE39] = schmal_strich(Startpunkt,CODE39,schmal); 
        [Startpunkt,CODE39] = schmal_luecke(Startpunkt,CODE39,schmal); 
        [Startpunkt,CODE39] = schmal_strich(Startpunkt,CODE39,schmal); 
        [Startpunkt,CODE39] = schmal_luecke(Startpunkt,CODE39,schmal);
        [Startpunkt,CODE39] = breit_strich(Startpunkt,CODE39,breit);
        [Startpunkt,CODE39] = schmal_luecke(Startpunkt,CODE39,schmal);
    end
    .......
end

Zur besseren Übersicht wurde ein Teil des Codes entfernt. Letztlich wiederholen sich die IF-Abfragen und stellen jeweils einen Buchstaben da. Die Kombination von Strichen und Lücken wird direkt in das anfangs noch leere Bild übertragen.

%Endzeichen "*" einfügen
[Startpunkt,CODE39] = schmal_strich(Startpunkt,CODE39,schmal);
[Startpunkt,CODE39] = breit_luecke(Startpunkt,CODE39,breit);
[Startpunkt,CODE39] = schmal_strich(Startpunkt,CODE39,schmal);
[Startpunkt,CODE39] = schmal_luecke(Startpunkt,CODE39,schmal);
[Startpunkt,CODE39] = breit_strich(Startpunkt,CODE39,breit);
[Startpunkt,CODE39] = schmal_luecke(Startpunkt,CODE39,schmal);
[Startpunkt,CODE39] = breit_strich(Startpunkt,CODE39,breit);
[Startpunkt,CODE39] = schmal_luecke(Startpunkt,CODE39,schmal);
[Startpunkt,CODE39] = schmal_strich(Startpunkt,CODE39,schmal);

%% Dateiname zusammensetzen aus Eingabetext und Endung '.JPG' und Bild auf Festplatte schreiben

%Dateiname zusammensetzen
a{1} = Eingabe;
a{2} = '.JPG';
Dateiname = [a{1} a{2}];
%Datei auf Festplatte schreiben
imwrite(CODE39,Dateiname)
Ausgabetext=['Generation and saving of ',Dateiname,' completed succesfully.'];
disp('-----------------------------------------------------------')
disp(Ausgabetext)
disp('-----------------------------------------------------------')
end

Letzlich wird ein neues Bild als .jpg im Funktionsordner auf die Festplatte geschrieben, der Dateiname einspricht der Eingabe beim Funktionsaufruf und enthält den erzeugten Barcode.

Exemplarisch noch der Inhalt der verwendeten Funktionen:

function [Startpunkt,Bild] = breit_strich(Startpunkt,Bild,breit)
%Einfärben des aktiveren Bereichs ab Startpunkt bis Startpunkt plus
%Elementbreite
for k=1:breit
    Bild(:,Startpunkt+k,1)=255;
    Bild(:,Startpunkt+k,2)=255;
    Bild(:,Startpunkt+k,3)=255;
end
%Berechnung des neuen Startpunkts
Startpunkt=Startpunkt+breit;

Jede Element-Erstellfunktion bekommt den bisherigen erstellten CODE die jeweiligen Paramter für breit und schmal sowie den Startpunkt für die Erstellung Ihres nächsten Elemements übergeben. Rückgabewerte sind der neue CODE und der neue Startpunkt für den nächsten Funktionsdurchlauf.

Siehe auch

Beispiele für QR Codes

Weblinks

• QR Generator
• Open Source QR Code Generator
• Mobile Tagging
• YouTube: How to Decode a QR Code by Hand
• Wikipedia: QR Code

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