id-scanner-lib/src/scanner/barcode-scanner.ts

一款纯前端实现的TypeScript身份证&二维码识别库，无需后端支持，所有处理在浏览器端完成，新增图像批处理与优化

/**
 * @file 条形码扫描模块
 * @description 提供实时条形码扫描和识别功能
 * @module BarcodeScanner
 */

import { Camera } from "../utils/camera"
import { ImageProcessor } from "../utils/image-processing"

/**
 * 条形码扫描器配置选项
 *
 * @interface BarcodeScannerOptions
 * @property {number} [scanInterval] - 扫描间隔时间(毫秒)，默认为200ms
 * @property {Function} [onScan] - 扫描成功回调函数
 * @property {Function} [onError] - 错误处理回调函数
 */
export interface BarcodeScannerOptions {
  scanInterval?: number
  onScan?: (result: string) => void
  onError?: (error: Error) => void
}

/**
 * 条形码扫描器类
 *
 * 提供实时扫描和识别摄像头中的条形码的功能
 * 注意：当前实现是简化版，实际项目中建议集成专门的条形码识别库如ZXing或Quagga.js
 *
 * @example
 * ```typescript
 * // 创建条形码扫描器
 * const barcodeScanner = new BarcodeScanner({
 *   scanInterval: 100, // 每100ms扫描一次
 *   onScan: (result) => {
 *     console.log('扫描到条形码:', result);
 *   },
 *   onError: (error) => {
 *     console.error('扫描错误:', error);
 *   }
 * });
 *
 * // 启动扫描
 * const videoElement = document.getElementById('video') as HTMLVideoElement;
 * await barcodeScanner.start(videoElement);
 *
 * // 停止扫描
 * barcodeScanner.stop();
 * ```
 */
export class BarcodeScanner {
  private camera: Camera
  private scanning = false
  private scanTimer: number | null = null

  /**
   * 创建条形码扫描器实例
   *
   * @param {BarcodeScannerOptions} [options] - 扫描器配置选项
   */
  constructor(private options: BarcodeScannerOptions = {}) {
    this.options = {
      scanInterval: 200,
      ...options,
    }

    this.camera = new Camera()
  }

  /**
   * 启动条形码扫描
   *
   * 初始化相机并开始连续扫描视频帧中的条形码
   *
   * @param {HTMLVideoElement} videoElement - 用于显示相机画面的video元素
   * @returns {Promise<void>} 启动完成的Promise
   * @throws 如果无法访问相机，将通过onError回调报告错误
   */
  async start(videoElement: HTMLVideoElement): Promise<void> {
    try {
      await this.camera.initialize(videoElement)
      this.scanning = true
      this.scan()
    } catch (error) {
      if (this.options.onError) {
        this.options.onError(
          error instanceof Error ? error : new Error(String(error))
        )
      }
    }
  }

  /**
   * 执行一次条形码扫描
   *
   * 内部方法，捕获当前视频帧并尝试识别其中的条形码
   *
   * @private
   */
  private scan(): void {
    if (!this.scanning) return

    const imageData = this.camera.captureFrame()

    if (imageData) {
      try {
        // 图像预处理，提高识别率
        const enhancedImage = ImageProcessor.adjustBrightnessContrast(
          ImageProcessor.toGrayscale(imageData),
          10, // 亮度
          20 // 对比度
        )

        // 这里实际项目中可以集成第三方条形码扫描库
        // 如 ZXing 或 QuaggaJS
        // 简化实现，这里仅为示例
        this.detectBarcode(enhancedImage)
      } catch (error) {
        console.error("条形码扫描错误:", error)
      }
    }

    this.scanTimer = window.setTimeout(
      () => this.scan(),
      this.options.scanInterval
    )
  }

  /**
   * 条形码检测方法
   *
   * 注意：这是一个简化实现，实际需要集成专门的条形码识别库
   *
   * @private
   * @param {ImageData} imageData - 要检测条形码的图像数据
   */
  private detectBarcode(imageData: ImageData): void {
    // 这里应集成条形码识别库
    // 如 ZXing 或 QuaggaJS

    // 简化示例，实际项目中请替换为真实实现
    console.log("正在扫描条形码...")

    // 模拟找到条形码
    if (Math.random() > 0.95) {
      const mockResult = "6901234567890" // 模拟条形码结果

      if (this.options.onScan) {
        this.options.onScan(mockResult)
      }
    }
  }

  /**
   * 停止条形码扫描
   *
   * 停止扫描循环并释放相机资源
   */
  stop(): void {
    this.scanning = false

    if (this.scanTimer) {
      clearTimeout(this.scanTimer)
      this.scanTimer = null
    }

    this.camera.release()
  }

  /**
   * 处理图像数据中的条形码
   *
   * @param {ImageData} imageData - 要处理的图像数据
   * @returns {string | null} 识别到的条形码内容，如未识别到则返回null
   */
  processImageData(imageData: ImageData): string | null {
    try {
      if (
        !imageData ||
        !imageData.data ||
        imageData.width <= 0 ||
        imageData.height <= 0
      ) {
        throw new Error("无效的图像数据")
      }

      // 图像预处理，提高识别率
      const enhancedImage = ImageProcessor.adjustBrightnessContrast(
        ImageProcessor.toGrayscale(imageData),
        10, // 亮度
        20 // 对比度
      )

      // 注意：这里是简化实现
      // 实际项目中，应该集成专门的条形码识别库如ZXing或Quagga.js

      // 模拟条形码识别
      // 在真实项目中，请替换为实际的条形码识别算法
      const result = this.simulateBarcodeDetection(enhancedImage)
      return result
    } catch (error) {
      if (this.options.onError) {
        this.options.onError(
          error instanceof Error ? error : new Error(String(error))
        )
      }
      return null
    }
  }

  /**
   * 模拟条形码检测
   * 仅用于演示，实际使用时应该替换为真实的条形码识别算法
   *
   * @private
   * @param {ImageData} imageData - 要检测条形码的图像数据
   * @returns {string | null} 模拟的条形码识别结果
   */
  private simulateBarcodeDetection(imageData: ImageData): string | null {
    // 这里只是模拟，真实环境中应当使用条形码识别库进行识别

    // 在中间区域检测到足够多垂直边缘时，认为可能存在条形码
    const midX = Math.floor(imageData.width / 2)
    const midY = Math.floor(imageData.height / 2)
    const sampleWidth = Math.min(100, Math.floor(imageData.width / 3))

    let edgeCount = 0
    let lastPixel = 0

    // 简单的边缘检测，统计中心水平线上像素变化次数
    for (let x = midX - sampleWidth / 2; x < midX + sampleWidth / 2; x++) {
      const pixelPos = (midY * imageData.width + x) * 4
      const pixelValue = imageData.data[pixelPos]

      if (Math.abs(pixelValue - lastPixel) > 30) {
        edgeCount++
      }

      lastPixel = pixelValue
    }

    // 如果边缘变化次数在合理范围内，认为是条形码
    // 实际的条形码具有规律的宽窄条纹
    if (edgeCount > 10 && edgeCount < 50) {
      // 生成一个模拟的条形码结果
      return "690" + Math.floor(Math.random() * 10000000000)
    }

    return null
  }
}