２次元ではなく１次元バーコードの仕組みを調べてみた

はじめに

私はカロリーメイトが好きで常備しているんですが、今日、仕事中にふと側面の（１次元）バーコードに目が止まりました。

昨今では、QRコードをはじめとする２次元バーコードばかりが取り沙汰されていますね。
１次元バーコードについての技術面が語られる機会は聞いたことがなかった。

ということで、改めて１次元バーコードの理解を深めるため、日本の食品に広く使われているJANコードの仕様から、画像を読み取ってデコードするまでの処理フローを調べた結果を整理したいと思いました。

日本の食品についているバーコード

JANコード

日本の一般的な食料品には、 JANコード（Japanese Article Number） が使用されているそうです。これは国際標準である EAN-13（European Article Number） と互換性がある一次元バーコード。

基本仕様:

• 規格名: JIS X 0501（EAN/UPC互換）
• 構成: 13桁の数字
• 例: 4901234567894

上記の図は、JANコードの構造を示している。13桁の数字列は4つの要素に分解される。

バーコードを読み取る仕組み

「画像から一次元バーコード（JAN/EAN-13）を読む」処理は、以下の6ステップで構成される。

生成AIで作った図なので少し雑ですが、ご容赦ください。

ステップ1: 画像入力・前処理

カメラやスキャナから画像を取得し、以下の前処理を施す:

1. グレースケール化: カラー情報を輝度に変換
2. 平滑化: ガウシアンフィルタでノイズを低減
3. コントラスト強調: 明暗差を明確化
4. 二値化: バーとスペースを黒/白に分離

スマートフォンアプリでは、ガイド枠の表示やオートフォーカスの調整により、撮影品質を向上させている。

ステップ2: バーコード領域検出

画像全体から「バーコードらしい部分」を探す。主な手法:

• エッジ検出: Sobelフィルタで平行な縦線が密集した領域を抽出
• 投影プロファイル: 横方向スキャンで明暗の周期的変化を検出
• 形状判定: 細長い長方形で縦線が多い領域を候補に

複数候補がある場合、コントラスト・線の整列度・アスペクト比などでスコアリングし、最適な領域を選択する。

ステップ3: 姿勢・歪み補正

撮影角度によるバーコードの斜めや台形歪みを補正する。

• 回転補正: バーの向きを推定し、垂直/水平に回転
• 射影変換: 4頂点を推定し、正面から見た長方形に変換

ステップ4: バー・スペースパターン抽出

補正済み画像から1次元の明暗パターンを抽出する。

処理フロー:

1. 画像中央の水平ラインをスキャン
2. ピクセルの輝度を取得
3. しきい値処理で黒/白に分類
4. 連続する黒=バー幅、白=スペース幅として測定

全体の幅から「最小モジュール幅」を推定し、各バー/スペースを正規化する。これにより、「バー幅・スペース幅のシーケンス」が得られる。

ステップ5: 規格に従ったデコード（EAN-13の場合）

ガードパターンの検出

EAN-13は以下の固定パターンで構成される:

ガードパターンを起点として、開始・中央・終了位置を特定する。

数字への変換

1桁ごとに7モジュールのパターンが割り当てられている。左側6桁は偶数/奇数パリティ付き、右側6桁は別パターンを使用。

各バー/スペース配列をパターン表と照合し、「0〜9」の数字に変換する。左側6桁のパリティ組み合わせから先頭桁を決定し、13桁の数字列を得る。

ステップ6: チェックディジット検証と結果出力

EAN-13では以下の式でチェックディジットを計算する:

チェックディジット = 10 - ((奇数桁合計 + 3 × 偶数桁合計) mod 10)

計算結果と13桁目が一致すれば「正しく読めた」と判定し、コード値をアプリケーションに渡す。不一致の場合は、別のスキャンラインで再デコードする。

実例: カロリーメイトのバーコード

ここでは、大塚製薬の「カロリーメイト ブロック」を例に、実際のバーコードデコード処理を見る。

バーコード情報

• コード: 4987035648918
• 国コード: 49（日本）
• メーカーコード: 4987035（大塚製薬株式会社）
• 商品コード: 64891
• チェックディジット: 8

チェックディジット計算の実例

実際に 4987035648918 のチェックディジットを計算してみる。

計算手順:

1. 奇数桁の合計（左から1, 3, 5, 7, 9, 11桁目）:

   4 + 8 + 0 + 5 + 4 + 9 = 30
   

2. 偶数桁の合計（左から2, 4, 6, 8, 10, 12桁目）:

   9 + 7 + 3 + 6 + 8 + 1 = 34
   

3. チェックディジット計算:

   (30 + 3 × 34) = 30 + 102 = 132
   132 mod 10 = 2
   10 - 2 = 8
   

4. 検証結果:

   • 計算結果: 8
   • 実際の13桁目: 8
   • 一致 → 検証OK ✓

メーカーコードは誰が決めてるの？

GS1 Japanが決めてる

JANコードの事業者コード（例: 4987035）は、 GS1 Japan（一般財団法人流通システム開発センター） が管理・付与している。

GS1 Japanは日本国内でのバーコード識別番号（JAN企業コード）の発行機関であり、国際機関GS1本部（ベルギー）の管理下で運営されている。企業ごとに「事業者コード（Company Prefix）」を登録し、その範囲内で企業が独自に商品コードを付与するそうだ。

コード体系の構造

日本のJANコード（13桁）は以下のように構成される:

区分	桁数	内容	管理主体
国コード	2桁	国識別（49, 45など）	GS1本部
事業者コード	4〜7桁	企業識別	GS1 Japan
商品コード	3〜6桁	商品識別	各企業
チェックディジット	1桁	検証用	自動算出

カロリーメイトの例:

• 国コード: 49（日本）
• 事業者コード: 87035（大塚製薬）
• 商品コード: 6489
• チェックディジット: 8

事業者コードの桁数

事業者コードの桁数は、登録時の企業の登録商品数によって異なる:

• 短いコード（4桁）: 登録範囲が広い大企業向け
• 長いコード（7桁）: 登録範囲が狭い小規模企業向け

まとめ

本記事では、日本の食品に広く使われている一次元バーコード「JANコード」について、ふとした疑問から調査を行いました。ゼロからのプログラム実装もそこまで難しくなさそうですし、書いてみても面白いかもしれませんね。

参考文献

• GS1 Japan