Python3.6實現編碼圖像（ppm和jpg）的輸出

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1、反向不歸零（NRZ）

反向不歸零編碼用高電平表示二進位的1，用低電平表示二進位的0。

2、曼徹斯特編碼

在曼徹斯特編碼中，用電壓跳變的相位不同來區分1和0，其中從高到低的跳變表示1，從低到高的跳變表示0。

3、差動雙相（DBP）編碼

差動雙相編碼在半個比特周期中的任意的邊沿表示二進位「0」，而沒有邊沿就是二進位「1」，如下圖所示。此外在每個比特周期開始時，電平都要反相。因此，對於接收器來說，位節拍比較容易重建。

4、PIE編碼

PIE編碼符號有4個，分別是數據0、數據1、數據幀開始SOF和數據幀結束EOF。

5、Python3.6實現效果和代碼

輸入界面：

圖像輸出到目錄下（包括jpg和ppm）：

import numpy as npfrom PIL import Imageimport sys# 異常class StringError(Exception): def __init__(self,err): Exception.__init__(self) self.err=err def getNRZ(binum,line_pixes=3,bi_pixes=90,pic_height=400,y_max=350,y_min=50): """ 反向不歸零編碼（NRZ） binum:輸入的二進位碼 line_pixes:線的寬度（像素）；bi_pixes：1位編碼的寬度；pic_height圖片高；y_max：線的最高點；y_min線的最低點 """ last_bi = 2 #存儲上一次數據，2表示剛開始 pic_np = np.ones((bi_pixes * (len(binum)+1),pic_height),dtype=np.int) for index,item in enumerate(binum): try: if last_bi != item and last_bi != 2: pic_np[(index*bi_pixes - line_pixes):(index*bi_pixes + line_pixes),y_min:y_max]=0 if item == 1: # 1劃橫線 pic_np[index*bi_pixesindex+1)*bi_pixes,(y_max-line_pixes):(y_max+line_pixes)]=0 last_bi = 1 elif item == 0: pic_np[index*bi_pixesindex+1)*bi_pixes,(y_min-line_pixes):(y_min+line_pixes)]=0 last_bi = 0 else: raise StringError(
!!! ERROR !!! : Your binary string is NOT 0 or 1) except StringError as var: print(var.err) sys.exit() return pic_np def getManchester(binum,line_pixes=3,bi_pixes=90,pic_height=400,y_max=350,y_min=50): """ 曼徹斯特（Manchester）編碼 binum:輸入的二進位碼 line_pixes:線的寬度（像素）；bi_pixes：1位編碼的寬度；pic_height圖片高；y_max：線的最高點；y_min線的最低點 """ last_bi = 2 #存儲上一次數據，2表示剛開始 pic_np = np.ones((bi_pixes * (len(binum)+1),pic_height),dtype=np.int8) for index,item in enumerate(binum): try: if last_bi == item and last_bi != 2: pic_np[(index*bi_pixes - line_pixes):(index*bi_pixes + line_pixes),y_min:y_max]=0 if item == 1: # 1劃橫線 pic_np[index*bi_pixes2*index+1)*bi_pixes//2,(y_max-line_pixes):(y_max+line_pixes)]=0 pic_np[(2*index+1)*bi_pixes//2index+1)*bi_pixes,(y_min-line_pixes):(y_min+line_pixes)]=0 pic_np[((2*index+1)*bi_pixes//2 - line_pixes):((2*index+1)*bi_pixes//2 + line_pixes),y_min:y_max]=0 last_bi = 1 elif item == 0: pic_np[index*bi_pixes2*index+1)*bi_pixes//2,(y_min-line_pixes):(y_min+line_pixes)]=0 pic_np[(2*index+1)*bi_pixes//2index+1)*bi_pixes,(y_max-line_pixes):(y_max+line_pixes)]=0 pic_np[((2*index+1)*bi_pixes//2 - line_pixes):((2*index+1)*bi_pixes//2 + line_pixes),y_min:y_max]=0 last_bi = 0 else: raise StringError(
!!! ERROR !!! : Your binary string is NOT 0 or 1) except StringError as var: print(var.err) sys.exit() return pic_np def getDBP(binum,line_pixes=3,bi_pixes=90,pic_height=400,y_max=350,y_min=50): """ 差動雙相（DBP）編碼 binum:輸入的二進位碼 line_pixes:線的寬度（像素）；bi_pixes：1位編碼的寬度；pic_height圖片高；y_max：線的最高點；y_min線的最低點 """ last_level = 0 #存儲上一次最後的電平，0表示剛開始 pic_np = np.ones((bi_pixes * (len(binum)+1),pic_height),dtype=np.int8) for index,item in enumerate(binum): try: if item == 1: # 1劃橫線 if last_level == 0: pic_np[index*bi_pixesindex+1)*bi_pixes,(y_max-line_pixes):(y_max+line_pixes)] = 0 last_level = 1 else : pic_np[index*bi_pixesindex+1)*bi_pixes,(y_min-line_pixes):(y_min+line_pixes)] = 0 last_level = 0 elif item == 0: if last_level == 0: pic_np[index*bi_pixes2*index+1)*bi_pixes//2,(y_max-line_pixes):(y_max+line_pixes)] = 0 pic_np[(2*index+1)*bi_pixes//2index+1)*bi_pixes,(y_min-line_pixes):(y_min+line_pixes)] = 0 pic_np[((2*index+1)*bi_pixes//2 - line_pixes):((2*index+1)*bi_pixes//2 + line_pixes),y_min:y_max] = 0 last_level = 0 else : pic_np[index*bi_pixes2*index+1)*bi_pixes//2,(y_min-line_pixes):(y_min+line_pixes)] = 0 pic_np[(2*index+1)*bi_pixes//2index+1)*bi_pixes,(y_max-line_pixes):(y_max+line_pixes)] = 0 pic_np[((2*index+1)*bi_pixes//2 - line_pixes):((2*index+1)*bi_pixes//2 + line_pixes),y_min:y_max] = 0 last_level = 1 else: raise StringError(
!!! ERROR !!! : Your binary string is NOT 0 or 1) except StringError as var: print(var.err) sys.exit() pic_np[((index+1)*bi_pixes- line_pixes):((index+1)*bi_pixes + line_pixes),y_min:y_max] = 0 return pic_np def getPIE(binum,line_pixes=2,bi_pixes=40,pic_height=200,y_max=150,y_min=50): """ PIE編碼 binum:輸入的二進位碼 line_pixes:線的寬度（像素）；bi_pixes：1位編碼的寬度；pic_height圖片高；y_max：線的最高點；y_min線的最低點 """ Tari = 16 # 電平周期個數，加上SOF和EOF for item in binum: Tari += (int(item)+1)*2 pic_np = np.ones((bi_pixes * (Tari+1),pic_height),dtype=np.int8) # SOF pic_np[0:line_pixes,y_min:y_max] = 0 pic_np[0:bi_pixes,(y_min-line_pixes):(y_min+line_pixes)] = 0 pic_np[bi_pixes-line_pixes:bi_pixes+line_pixes,y_min:y_max] = 0 pic_np[bi_pixes:2*bi_pixes,(y_max-line_pixes):(y_max+line_pixes)] = 0 pic_np[2*bi_pixes-line_pixes:2*bi_pixes+line_pixes,y_min:y_max] = 0 pic_np[2*bi_pixes:3*bi_pixes,(y_min-line_pixes):(y_min+line_pixes)] = 0 pic_np[3*bi_pixes-line_pixes:3*bi_pixes+line_pixes,y_min:y_max] = 0 pic_np[3*bi_pixes:8*bi_pixes,(y_max-line_pixes):(y_max+line_pixes)] = 0 pic_np[8*bi_pixes-line_pixes:8*bi_pixes+line_pixes,y_min:y_max] = 0 # 0和1 idx = 8 #用於保存運行完高低電平後的下標 for index,item in enumerate(binum): try: if item == 1: # 1劃橫線 pic_np[idx*bi_pixes-line_pixes:idx*bi_pixes+line_pixes,y_min:y_max] = 0 pic_np[(1+idx)*bi_pixes-line_pixes1+idx)*bi_pixes+line_pixes,y_min:y_max] = 0 pic_np[(4+idx)*bi_pixes-line_pixes4+idx)*bi_pixes+line_pixes,y_min:y_max] = 0 pic_np[idx*bi_pixes1+idx)*bi_pixes,y_min-line_pixes:y_min+line_pixes] = 0 pic_np[(1+idx)*bi_pixes4+idx)*bi_pixes,y_max-line_pixes:y_max+line_pixes] = 0 idx += 4 elif item == 0: pic_np[idx*bi_pixes-line_pixes:idx*bi_pixes+line_pixes,y_min:y_max] = 0 pic_np[(1+idx)*bi_pixes-line_pixes1+idx)*bi_pixes+line_pixes,y_min:y_max] = 0 pic_np[(2+idx)*bi_pixes-line_pixes2+idx)*bi_pixes+line_pixes,y_min:y_max] = 0 pic_np[idx*bi_pixes1+idx)*bi_pixes,y_min-line_pixes:y_min+line_pixes] = 0 pic_np[(1+idx)*bi_pixes2+idx)*bi_pixes,y_max-line_pixes:y_max+line_pixes] = 0 idx += 2 else: raise StringError(
!!! ERROR !!! : Your binary string is NOT 0 or 1) except StringError as var: print(var.err) sys.exit() # EOF pic_np[idx*bi_pixes-line_pixes:idx*bi_pixes+line_pixes,y_min:y_max] = 0 pic_np[idx*bi_pixes:idx*bi_pixes+bi_pixes,(y_min-line_pixes):(y_min+line_pixes)] = 0 pic_np[idx*bi_pixes+bi_pixes-line_pixesidx+1)*bi_pixes+line_pixes,y_min:y_max] = 0 pic_np[(idx+1)*bi_pixesidx+8)*bi_pixes,(y_max-line_pixes):(y_max+line_pixes)] = 0 return pic_np # 輸入二進位binum = input("Please input your binary string: ") print("You input ""+binum+""")## NRZ img = Image.fromarray(getNRZ(binum).T*255.0)img = img.convert(L)img = img.transpose(Image.FLIP_TOP_BOTTOM) img.save(NRZ.ppm)img.save(NRZ.jpg)img.show()##Manchesterimg = Image.fromarray(getManchester(binum).T*255.0)img = img.convert(L)img = img.transpose(Image.FLIP_TOP_BOTTOM) img.save(Manchester.ppm)img.save(Manchester.jpg)img.show()##DBPimg = Image.fromarray(getDBP(binum).T*255.0)img = img.convert(L)img = img.transpose(Image.FLIP_TOP_BOTTOM) img.save(DBP.ppm)img.save(DBP.jpg)img.show()#PIEimg = Image.fromarray(getPIE(binum).T*255.0)img = img.convert(L)img = img.transpose(Image.FLIP_TOP_BOTTOM) img.save(PIE.ppm)img.save(PIE.jpg)img.show()

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