条码生成和解码

在本文中，我们将详细研究将一串字符转换为黑白条形码（作为图像）的可能性，反之亦然。代码使用包 Images 用于处理图像。

我们实现的程序包括两个主要功能:

string_to_barcode -将字符串转换为条形码图像;
barcode_to_string -将条形码图像解码回字符串。

using Images

String_to_barcode函数

工作的逻辑

空位数组的初始化：它存储字符串的所有字符的位。
循环遍历字符串的每个字符:
- bitstring(UInt8(char)) 将字符转换为其8位表示形式,
- parse(Int, bit) 将每个位转换为相应的整数,
- append! 将这些数字添加到数组中 bits.
为图像创建二维数组:
- bits' 转置一个比特向量（转换为字符串）,
- repeat 重复这一行 length(bits)/2 一次创建一个二维数组（图像），其中每一行是相同的,
  -系数 length(bits)/2 选择以创建矩形图像。
结果返回：函数返回一个0和1的二维数组，可以解释为黑白图像。

function string_to_barcode(s::String)
    bits = []
    for char in s
        binary_str = bitstring(UInt8(char)) # Получаем бинарное представление символа (8 бит)
        append!(bits, [parse(Int, bit) for bit in binary_str]) # Преобразуем каждый бит в число и добавляем в вектор
    end
    repeated_bits = repeat(bits', Int.(length(bits)/2),1) # Повторяем вектор бит
    return repeated_bits
end

string_to_barcode (generic function with 1 method)

使用示例:

barcode = string_to_barcode("_Engee_") # Переводим строку в битовое представление
img = Gray.(barcode) # Преобразуем в изображение
display(img) # Показываем изображение
save("barcode.png", img) # Сохраняем в файл

Barcode_to_string函数

工作的逻辑

图像二值化:
- Gray.(img) 将图像转换为灰色阴影;
- .> 0.5 转换为纯黑色和白色（大于0.5的值变为1，其余变为0）。
提取比特序列:
- binary_img[10, :] 它需要图像的第10行（您可以使用任何一行，因为所有行都是相同的）。
字符解码:
-循环以8个增量通过位（每个字符用8位编码）,
-每8位
- reduce((x, y) -> x * 2 + y, byte) 将位数组转换为数字,
- Char() 将数字转换为相应的字符。
生产线组装:
- join(chars) 将所有字符组合成一个字符串。

function barcode_to_string(img)
    binary_img = Gray.(img) .> 0.5 # Преобразуем изображение в бинарный формат (0 или 1)
    bits = binary_img[10, :] # Получаем первую строку изображения (так как все строки одинаковы)
    # Преобразуем биты в символы
    chars = []
    for i in 1:8:length(bits)
        # Берем 8 бит и преобразуем их в символ
        byte = bits[i:i+7]
        char = Char(reduce((x, y) -> x * 2 + y, byte))
        push!(chars, char)
    end
    # Собираем символы в строку
    return join(chars)
end

barcode_to_string (generic function with 1 method)

使用示例:

img = load("barcode.png") # Загружаем изображение штрихкода
display(img) # Показываем изображение
decoded_string = barcode_to_string(img) # Декодируем строку
println("Decoded string: ", decoded_string) # Выводим результат

Decoded string: _Engee_

结论

此代码演示了将字符串转换为可视化表示的基本原理，反之亦然。这个原则可以扩展到更复杂的用例。

还值得一提的是一些实现功能。

字符编码：每个字符都用精确的8位（ASCII）编码，这限制了字符集，但简化了实现。
视觉表示：条形码是通过在几行中重复相同的位序列来创建的，这使得它更加可见。
稳定性：解码时，会拍摄特定的图像字符串（第10个），这使得算法容易受到图像损坏的影响。在实际系统中，通常使用更复杂的恢复逻辑。