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第3回:素人でも作れる!?自作バーコードリーダーの仕組みを覗いてみた

さあ、いよいよ来ました。
「バーコードリーダーって自作できるの?」の巻。

正直ね、最初は俺も「いやいや…そんな簡単にできるわけないでしょ(^^;)」と思ってたのよ。
だって専用機械だし、レーザー出てるし、何かハードル高そうじゃん?

…でも。
実は、理屈だけならめちゃくちゃシンプルだった!

スマホでも、パソコンのカメラでも、普通のUSBカメラでも、原理は共通なんだよね。


基本は「画像を白黒で読むだけ」

前回までで話した通り、バーコードの原理は:

  • 光の反射率(白は反射・黒は吸収)
  • バーとスペースの幅

つまり、「白黒の線をどう並んでるか」だけ把握できればいいわけ。

これなら…カメラでも撮れるじゃん!(°д°)


ステップ1:カメラで画像取得

まずは普通にカメラでバーコードをパシャっと撮影。
最近のスマホカメラなら十分な画質があるからOK!

ちなみにここでピントが甘いと全て台無しなので、ピント合わせは超重要ポイントね(笑)






ステップ2:グレースケール変換

カメラ画像は基本「カラー(RGB)」で取れるけど、バーコードに色情報は不要。

なので、まずは「白黒の濃淡だけ」に変換する。
これがグレースケール変換

要は:

赤・緑・青の成分 → いい感じに平均 → 濃淡(0〜255の灰色レベル)

PythonならOpenCVとかPillowで一瞬でできる。(`・ω・´)





ステップ3:二値化(閾値処理)

グレースケールになったら、次は「白か黒か」に決める作業。

ここがちょっと肝で、写真の明るさや光の当たり方によってしきい値(閾値)をうまく決めてやらないと:

  • 白がグレーに
  • 黒が薄黒に

…みたいになって、バーの幅がおかしくなる(^^;)

→ この処理を「二値化」って呼びます。

最近は「大津の二値化」みたいな自動計算手法も充実してる。
(←こういう名前、なんか厨二っぽくて好き(笑))





ステップ4:線形スキャン

白黒はっきりした画像ができたら、次は横一直線に走査(スキャン)して、バーとスペースの幅を拾う。

例えば:

黒(5px) → 白(3px) → 黒(7px) → …

みたいな感じで「幅の並び」を抽出する。

これが「一次元バーコード」の基本情報!

ここ、まさにプログラマー魂が燃える作業(笑)
まるで「暗号解読ミッション」みたいでテンション上がる(´∀`)


ステップ5:シンボロジー判定とデコード

さて、ここからが「いよいよ頭脳戦」!

バーコードには種類ごとに規則(シンボロジー)が決まってるから:

  • スタートパターンは?
  • 各桁の幅の組合せは?
  • チェックデジット計算は?

これを判定して、最終的に数字や文字列に復元する。

例えばJANコードなら:

黒5px:白3px:黒7px… → 4901234567897

…って感じ。

もちろん、自力で全部書くのは超大変なので、ここは素直にライブラリ使おう(笑)
(Pythonなら「pyzbar」様が神。感謝(´人`))





ステップ6:最終チェック&出力

最後に、デコードできたらチェックデジットが合ってるか確認して…

「おめでとうございます! バーコード読み取り成功!」

…になるわけ(´∀`)






実はこれ、スマホアプリも同じ仕組み

最近のスマホのバーコードリーダーアプリも基本はほぼこの流れ。

カメラの高性能化と画像処理技術が合体して、誰でもバーコードリーダーをポケットに持ってる時代になったわけよ。

…すごくない? もう未来だよね(^^;)


まとめ:理解すれば「意外と作れる感」出てくる

  • バーコードは画像からでも読める
  • 要は「白黒をどう読むか」だけ
  • カメラ→グレースケール→二値化→走査→デコードの流れ
  • 既存ライブラリ活用すれば実装可能!

…いやぁ、俺もここまで調べたら「ちょっと作ってみる?」っていう謎のDIY魂が湧いてきた(笑)

さて!
次回は、「バーコード vs QRコード」という最強兄弟対決に突入します!
…実はこの2つ、似て非なる存在なんだよね(´∀`)

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