具有數據壓縮的成像終端的製作方法

2023-09-17 01:26:20 4

專利名稱：具有數據壓縮的成像終端的製作方法
技術領域：
一般而言，本申請涉及數據終端，特別地涉及用於成像數據終端的數據壓縮。
背景技術：
在工業數據採集應用中，所熟知的是使用基於圖像傳感器的終端。為了對條形碼 符號中編碼的信息進行解碼，基於圖像傳感器的標識讀取終端已經使用了很多年。為了對 條形碼符號進行解碼，使用基於圖像傳感器的終端所捕獲的圖像受到通一個或多個條形碼 解碼算法的應用程式的處理。最近，通過在自動識別及數據捕獲(AIDC)業界中使用彩色圖 像傳感器，能夠捕獲並存儲高質量彩色圖像/視頻以符合掃描儀客戶日益增長的需求。

發明內容
在一個實施例中描述了其中包括圖像傳感器像素陣列的標識讀取終端，其中該終 端操作來解碼可解碼的標識，並提供圖像數據的彩色幀用於存儲，顯示或傳輸。一個實施例 中的成像終端可包括具有混合黑白色(monochrome)和彩色圖像傳感器像素陣列的圖像傳 感器，該陣列包括第一子集的黑白色像素和第二子集的彩色像素。該終端可操作來捕獲圖 像數據幀，該圖像數據包括代表入射在黑白色像素上的光的黑白色圖像數據和代表入射在 彩色像素上的光的彩色圖像數據。該終端可以操作來激活處理模塊，其能夠從混合黑白色 和彩色圖像傳感器像素陣列中壓縮數據。


參照下面的圖，會更好地理解此處所述的特徵。圖不必按比例繪出，而是通常加以 強調從而說明本發明的原理。在圖中，使用同樣的數字指示各個視圖中的相同部分。圖1是說明一個實施例中成像終端的示意圖；圖2是說明示例性混合黑白色和彩色圖像傳感器像素陣列的示意圖，該像素陣列 具有第一子集的黑白色像素和第二子集的彩色像素；圖3是說明一個實施例中成像終端的框圖；圖4是具有手持外殼的示例性成像終端的外觀透視圖；圖5是說明根據本申請的圖像壓縮模塊的示例性實施例的框圖；圖6是說明根據本申請的圖像流壓縮模塊的示例性實施例的框圖；圖7是說明根據本申請的圖像解壓縮模塊的示例性實施例的框圖；圖8是說明根據本申請的圖像流解壓縮模塊的示例性實施例的框圖9是說明根據本申請的包括多個成像終端的示例性系統的示意圖；圖IOA是說明示例性彩色圖像(以黑和白顯示)的圖，圖IOB是說明根據本申請 的實施例示例性重構彩色圖像的圖(以黑和白顯示)。
具體實施例方式參照圖1，提供了成像終端1000，其具有混合黑白色和彩色圖像傳感器像素陣列 10，其中該圖像傳感器像素陣列具有第一子集的黑白色像素和第二子集的彩色像素。終端 1000還可包括用於配置終端1000以操作在標識解碼操作模式中的標識解碼模塊30，以及 用於配置終端1000操作在圖片提取模式中的圖片提取模塊40。參照圖2，成像終端1000的混合黑白色和彩色圖像傳感器像素陣列10可包括以多 個行像素排列的像素，並可包括缺少濾色器元件的第一子集的黑白色像素12和具有濾色 器元件的第二子集的彩色像素14。這種彩色敏感的像素可置於圖像傳感器像素陣列10的 隔開的位置，並且可以均勻地或基本均勻地置於遍及圖像傳感器像素陣列10的各個位置。 在一個實施例中，圖像傳感器陣列的隔開的彩色像素，儘管被隔開，仍可以遵循根據拜耳圖 樣(Bayer pattern)的圖樣。例如,其中 Red = R, Green = G, Blue = B，行 141 中所示的 彩色像素具有圖樣.· · GRGRGRG...，該圖樣重複用於行145和143。行142的像素可具有圖 樣· · · BGBGBGB. · ·，該圖樣重複用於行144。所述的關於行141，142，143，144，145的圖樣可 以重複於整個圖像傳感器像素陣列10。可選地，依照本發明的原理可以使用彩色像素的不 同圖樣。使用具有彩色和黑白色像素的彩色圖像傳感器像素陣列10所捕獲的圖像數據的 彩色幀可包括黑白色像素圖像數據和彩色像素圖像數據。如圖2所示，圖像傳感器8可以被 封裝進圖像傳感器集成電路。成像終端1000使用的各種額外的特徵在2005年6月30日申 請的，申請號為 No. 11/174，447，名為 「Digital Picture Taking Optical Reader Having HybridMonochrome And Color Image Sensor Array，，的美國專利申請中進行了公開，通過 引用併入此處。如圖2所示，圖像傳感器陣列的多數像素是第一子集的黑白色像素。第二子集的 彩色敏感像素位於隔開位置，並可以被均勻地或基本均勻地分布到整個圖像傳感器陣列 中。彩色敏感像素可以以均勻分布的特定圖樣分布到陣列中，例如周期P = 4，對於陣列的 每隔三個像素行，每隔三個像素是彩色敏感像素，如圖2所示。可選地，可以使用其他分布 方式，例如周期P = 2，其中圖像傳感器陣列的每隔一行的每隔一個像素是彩色敏感像素。在一個實施例中說明成像終端1000的框圖如圖3所示。成像終端1000可包括圖 像傳感器8，其具有圖像傳感器電路1032，該電路包括多個像素圖像傳感器像素陣列10，該 像素陣列具有排列為行和列像素的像素，及相關的列電路1034和行電路1035。與圖像傳感 器電路1032相關聯的可以是放大器電路1036，及模數轉換器1037，其能將從圖像傳感器電 路像素陣列10讀取的模擬信號形式的圖像信息轉換為數位訊號形式的圖像信息。圖像傳 感器電路1032還具有相關的定時控制電路1038，用於控制例如圖像傳感器電路1032的曝 光周期，施加於放大器電路1036的增益。組成圖像傳感器8的所述電路部件1032,1036， 1037和1038或部件1032，1036，1037，1038的子集可以封裝成為普通的圖像傳感器集成電 路。在一個實例中，通過可從Micron Technology公司獲取的黑白色MT9V022圖像傳感器 集成電路來提供圖像傳感器8，對其修改以包括置於圖像傳感器像素陣列10的像素子集之上的濾色器，以便限定如此處所述的混合黑白色和彩色圖像傳感器像素陣列。在終端1000操作期間，可從圖像傳感器電路1032讀取圖像信號，由放大器電路 1036放大，由數模轉換器1037轉換，並存儲在系統存儲器中，例如RAM1080。終端1000的存 儲器1085包括RAM 1080，例如可由EPROM提供的非易失性存儲器1082，及例如可由快閃記憶體或 硬碟驅動存儲器提供的存儲器存儲設備1084。在一個實施例中，終端1000包括CPU 1060， 其適於讀取已存儲的圖像數據(例如，存儲器1085)，並使這種圖像數據經受各種圖像處理 算法。終端1000可包括直接存儲器存取單元(DMA) 1070，用於路由讀取自圖像傳感器像素 陣列10的圖像信息，其已經受到RAM 1080的轉換。在另一個實施例中，終端1000可使用 提供總線仲裁機制的系統總線(例如PCI總線)，從而消除對中央DMA控制器的需求。技術 人員能夠理解，提供在圖像傳感器電路1032，存儲器1085和/或CPU 1060之間的高效數據 傳輸的系統總線結構和/或直接存儲器存取部件的其他實施例處於本申請的範圍和精神 之中。參考終端1000的另外的方面，透鏡組件100可適用於將對象1250上的、位於視場 1240內的可解碼標識15的圖像聚焦於圖像傳感器像素陣列10上。成像光線可以被傳輸以 撞擊陣列10，例如圍繞成像軸25。透鏡組件100可適用於能夠具有多個焦距及多個最佳對 焦距離。終端1000還可包括照射圖樣光源組1204和相關聯的用於生成基本對應於終端 1000的視場1240的照射圖樣1260的光成形光學器件1205。組1204和光學器件1205的 組合可以認為是照射圖樣生成器1206。終端1000還可包括對準圖樣光源組1208和相關 聯的用於在對象1250上生成對準圖樣1270的光成形光學器件1209。組1208和光學器件 1209的組合可以認為是對準圖樣生成器1210。在使用中，終端1000可由操作者相對於帶 有可解碼標識15的對象1250以將對準圖樣1270投影到可解碼標識15上的方式來進行定 向。在圖3的示例中，由一維條形碼符號提供可解碼標識15。也可以由二維條形碼符號或 光學字符識別(OCR)字符提供可解碼標識15。照射圖樣光源組1204和對準圖樣光源組1208每個都可包括一個或多個光源。可 使用透鏡組件控制單元1120來控制透鏡組件100。可使用照射圖樣光源控制電路1220來 控制照射圖樣光源組1204。可使用對準圖樣光源組控制電路1222來控制對準圖樣光源組 1208。透鏡組件控制單元1120能輸出信號，用於控制透鏡組件100，例如，用於改變透鏡組 件100的焦距和/或最佳對焦距離(光學焦距平面)。照射圖樣光源組控制電路1220輸出 信號，用於控制照射圖樣光源組1204，例如，用於改變照射圖樣光源組1204所輸出的照射 水平。對準圖樣光源組控制電路1222能向對準圖樣光源組1208輸出信號，例如，用於改變 對準圖樣光源組1208輸出的照射水平。終端1000還可包括多個外圍設備，包括觸發器3408，其可用於激活觸發信號， 該信號用於激活幀讀出和/或特定解碼操作。調整終端1000適用於使得觸發器3408的 動作激活觸發信號並啟動讀取嘗試。例如，終端1000可操作來使得響應於觸發信號的激 活，可通過從圖像傳感器像素陣列10中讀取圖像信息來捕獲一系列幀，並在轉換進存儲器 1085 (例如，能在給定時間緩衝一個或多個該系列幀的存儲器1080)之後對圖像信息進行 存儲。CPU 1060能操作來使一個或多個該系列幀經受讀取(例如，解碼)嘗試。為了試圖 讀取條形碼符號，CPU1060能處理對應於一排像素位置(例如，一列像素位置，一行像素位
7置，或對角線像素位置)的幀的圖像數據，以確定明暗單元的空間圖樣，並可將已確定的每 個明暗像素單元圖樣通過查錶轉換為字符或字符串，以確定並輸出消息(例如，顯示)。通 過操作來處理幀(例如圖像數據的幀)來試圖解碼可解碼的標識，可以認為終端1000包括 標識解碼操作模式。在標識解碼操作模式激活的情況下下操作時，終端1000能夠操作來處 理圖像數據幀，用於解碼該幀，並能進一步操作來輸出解碼後的消息。終端1000可包括各種接口電路，用於將各種外圍設備耦合到系統地址/數據總線 (系統總線)1500，以便與也可以耦合到系統總線1500的CPU 1060通信。終端1000可包括 用於將圖像傳感器定時和控制電路1038耦合到系統總線1500的接口電路1028，用於將透 鏡組件控制單元1120耦合到系統總線1500的接口電路1118，用於將光源組控制電路1220 耦合到系統總線1500的接口電路1218，用於將對準光源組控制電路1222耦合到系統總線 1500的接口電路1224，及用於將觸發器3408耦合到系統總線1500的接口電路3406。終端1000還包括顯示器3420及指示機構3416，所述顯示器3420通過接口 3418 耦合到系統總線1500並與CPU1060通信，所述指示機構3416通過連接到系統總線1500的 接口 3414 與 CPU 1060 通信。另一方面，成像終端1000包括通信接口 3430，其可包括類似能使得終端1000能 夠與其他隔開的設備150通信(例如，使用有線，無線或光學連接)的機構那樣的任何收 發器。通信接口 3430包括射頻(RF)通信接口 3432和I/O通信接口 3434。射頻通信接口 3432可包括一個或多個無線電收發機，例如一個或多個802. 11無線電收發機，藍牙無線電 收發機，6511/6 5無線電收發機或11嫩乂(802. 16)無線電收發機。射頻通信接口 3432促進 成像終端1000和隔開的設備1500之間的數據無線通信。I/O通信接口 3434包括一個或多 個促進與隔開的設備150的通信的串行或並行硬連線通信接口，例如一個或多個乙太網通 信接口，通用串行總線(USB)接口，或RS-232通信接口。如圖4視圖中所示的終端1000可包括手持外殼1014，其支持並密封標明在圖3的 邊界1014內的終端1000的圖像傳感器8，透鏡組件100及其它組件。在一個實施例中，終端1000可具有第一操作者激活的圖片提取模式和第二操作 者激活的標識解碼模式。操作終端1000以便對觸發器3408的操作者的致動作出響應地激 活圖像捕獲及處理，無論是激活了圖片提取模式還是激活了標識解碼模式的。但是，操作終 端1000可操作來使得由終端1000執行的圖像數據處理被加以區別，這取決於是激活了圖 片提取模式還是激活了標識解碼模式。通過選擇終端1000的顯示器3420上的顯示按鈕3442，激活圖片提取模式。通過 選擇終端1000的顯示器3420上的顯示按鈕3444，激活標識解碼模式。終端1000可操作來 使用終端1000的指示器機構3416來選擇按鈕3442和/或按鈕3444。終端1000還可操作 來使得通過觸發器3408的致動激活圖像捕獲及處理，而不考慮激活的是圖片提取模式還 是標識解碼模式。例如，在觸發器3408致動後可操作默認模式，或者在觸發器3408致動後 可選擇感測到的情況。可被捕獲並經受在終端1000中進行所述處理的圖像數據的一系列幀可能是全 幀(例如，包括對應於在圖像傳感器像素陣列預定區域上的每個像素的像素值)。可被 捕獲並經受所述處理(例如，幀質量評估處理)的圖像數據的一些列幀也可以是「窗口幀 (windowed frame)」，其包含這樣的像素值，該像素值對應於小於在圖像傳感器像素陣列10的預定區域上的每個像素，在一些情況下，小於50%，一些情況下，小於25%，一些情況下 小於圖像傳感器像素陣列10的像素的10%。可被捕獲並經受所述處理的圖像數據的一系 列幀也可以包括全幀和窗口幀的組合。通過選擇性地為讀出對應於全幀的圖像傳感器像素 陣列10的像素進行尋址來捕獲全幀。通過選擇性地為讀出對應於窗口幀的圖像傳感器像 素陣列10的像素進行尋址來捕獲窗口幀。終端1000可以以熟知為幀速率的速率捕獲圖像數據幀。典型的幀速率是每秒60 幀(FPS)，轉化為幀時間(幀周期)是16. 6ms。另一種典型的幀速率是每秒30幀(FPS)，轉 化為幀時間(幀周期)是33. 3ms每幀。可選地，可以使用其它幀速率。如此處所述，成像終端1000配備有包括第一子集的黑白色像素和第二子集的彩 色像素的CMOS彩色傳感器或單色(monocolor)傳感器。例如，在圖片提取模式中，成像終 端1000可使用單色傳感器捕獲單個單色圖像或單色視頻。對於864X640的示例性單色傳 感器像素陣列來說，圖像尺寸可為552k，大約16M字節可以用於存儲以30fps記錄的一秒鐘 的視頻。此處將描述增加成像終端1000的圖像存儲精度和/或能力的系統，裝置，和/或 方法的實施例。表1中示出了可用於單色傳感器的示意性像素陣列。例如，混合黑白色和彩色圖 像傳感器陣列10能實現根據表1的單色傳感器。來自示意性像素陣列的數據包括彩色像 素數據(例如，RGB)和黑白色像素數據(例如，M)。在一個實施例中，黑白色像素M可包括 多於圖像傳感器中50%的像素。可選地，黑白色像素M可包括圖像傳感器中的像素的大約 75%和圖像傳感器中的彩色像素大約的25%。在一個實施例中，彩色像素可以少於圖像傳 感器中像素的10%，剩餘的像素是黑白色像素M。如表1所示，標示了示意性8X8框中的 像素，這些像素包括一個藍色像素(B1)，兩個綠色像素(Gl，G2)，一個紅色像素(R1)和60 個黑白色像素(M2-M4，M6-M32, M34-M36，M38-M64)。表 1 圖5是說明根據本申請的單色圖像壓縮模塊的示例性實施例特徵的框圖。參照 圖5，示例性單色圖像壓縮模塊500可包括提取器510，CSet編碼器515，黑白色插值器 (interpolator) 520，黑白色編碼器525和組合器530。將來自單色傳感器(例如，圖像傳感器8)的單色傳感器圖像數據501 (例如，表1 中所示)可以輸入到提取器510。示例性RGBW濾色器陣列(CFA)可以是8X8像素的CFA， 其具有第一子集的四個彩色像素和第二子集的60個黑白色像素，以生成表1 (例如，混合黑 白色和彩色圖像傳感器像素陣列10)。在提取器510中，可提取單色傳感器圖像的彩色信息 以形成單色圖像彩色數據(例如，CSet數據集)，並且可提取黑白色信息以形成單色圖像黑 白色數據(例如，MSet數據)。提取器510可使用本領域技術人員熟知的電路/方法從單色傳感器圖像中提取彩 色數據和/或黑白色數據。例如，分別基於彩色和黑白色像素的規定像素位置來確定或分 隔單色圖像彩色數據和/或單色圖像黑白色數據。可選地，格式化的單色傳感器圖像數據 包括可用於識別已接收的格式化單色傳感器圖像數據中的彩色像素數據和黑白色像素數 據的規定數據(例如，標題數據)。表2示出從表1中提取的一部分示例性CSet數據。表3示出從表1中提取的一 部分示例性MSet數據。表2 表3 CSet編碼器515可從提取器510接收單色圖像彩色數據(例如，CSet數據)。CSet 編碼器515可以是壓縮該彩色數據(例如，RGB，彩色數據)的子編碼器電路。CSet編碼器515能操作來輸出壓縮的彩色數據(例如，壓縮的CSet數據)。在一 個實施例中，CSet編碼器515可以對應於特定應用的需求或響應於用戶選擇/輸入來使用 有損壓縮方案或無損壓縮方案。無損數據壓縮方案使用允許從已壓縮的數據中重構精確原 始數據的數據壓縮方法。相反地，有損數據壓縮方案不允許從已壓縮的數據中重構精確的 原始數據。在一個實施例中，CSet編碼器515能實現多個有損壓縮方案和多個無損壓縮方 案。在一個實施例中，多個有損和/或無損方案是可選的(例如，基於可檢測的條件，當前條 件或用戶輸入)。例如，一些圖像文件格式，如PNG，僅僅使用無損壓縮，而其他格式如TIFF 和MNG(多圖像網絡圖形)可以使用無損壓縮或有損壓縮。JPEG是有損圖像文件格式。彩 色量化可以認為是有損數據壓縮，但是從已量化的數據(第一次壓縮)中重構彩色圖像，然 後重新量化已重構的圖像(第二次壓縮)通常不會產生相對於原始彩色量化(第一次壓 縮)的額外數據損失。黑白色插值器520能從提取器510接收黑白色數據(例如，MSet數據)。黑白色 插值器520能插值接收到的MSet數據以形成黑白色圖像的數據(例如，用於後續的壓縮)。 例如，黑白色插值器能確定表3中丟失信息的黑白色像素數據。可以使用本領域技術人員 所熟知的插值方法/電路。因此，在黑白色圖像數據輸出到黑白色編碼器525之前，就可以 確定來自MSet數據的丟失的黑白色像素數據。在一個實施例中，可以輸出黑白色圖像503 用於顯示或存儲。可使用黑白色編碼器525壓縮已插值的黑白色圖像的數據。黑白色編碼器525可 以是壓縮黑白色圖像的子編碼器電路。黑白色編碼器525可使用有損壓縮方案或無損壓縮 方案來壓縮黑白色圖像。在一個實施例中，可壓縮來自黑白色像素的數據——其包含用於 大多數自然圖像的相對大量的冗餘數據——以達到高數據壓縮率。組合器530可接收CSet編碼器515和黑白色編碼器525的輸出，用於分別組合 成單色壓縮文件(MCF)505，其可以是輸出的壓縮文件或最終壓縮文件。不管黑白色編碼器525和CSet編碼器515使用的是相同或不同類型的壓縮(例如，有損或無損)，組合器530 都能生成MCF 505。不管黑白色編碼器525和CSet編碼器515使用相同或不同的數據壓縮 方案，組合器530都能生成MCF505。可以從圖像終端1000傳輸MCF 505 (例如，傳輸到隔開的設備150)，或將其存儲於 圖像終端1000的存儲器1085中。在一個實施例中，MCF 505的尺寸明顯小於原始輸出的單 色傳感器圖像(例如，21，51，1(^，2(^或更小)。在一個實施例中，增加了已重構圖像的精 確度(例如，相對於使用相關技術方法的圖像的壓縮文件)。在一個實施例中，MCF 505可 包括標題，壓縮的彩色像素數據，壓縮的黑白色像素數據。進一步地，可以控制圖像壓縮率 和/或重構圖像精度之間的平衡。例如，基於彩色解析度的示例性保真需求，對於彩色數據 可以選擇無損壓縮，當圖像傳感器像素陣列中的彩色像素的實際數量小或有限時，MCF505 的總的尺寸不會受到顯著影響。圖6是說明根據本申請的示例性單色流壓縮模塊特徵的框圖。參照圖6，示例性單 色流壓縮模塊600的實施例包括提取器610，CSet視頻編碼器615，黑白色插值器620，黑白 色視頻編碼器625，和組合器630。可以將來自單色傳感器(例如，圖像傳感器8)的單色傳感器流數據601輸出到提 取器610中。在一個實施例中，單色傳感器流數據包括單色視頻數據或一系列單色傳感器 圖像。在提取器610中，彩色信息(例如，CSet視頻數據)和黑白色信息(例如黑白色視頻 數據)從單色傳感器流中分別提取出來以輸出CSet流(例如，彩色數據)和黑白色流(例 如，單色數據)。在一個實施例中，通過提取器610從一系列幀中的每一幀提取CSet數據和 /或MSet數據以輸出CSet流和/或黑白色流。CSet視頻編碼器615可以是將CSet流壓縮到代表性的(多個)彩色視頻中的子 編碼器電路。在一個實施例中，CSet視頻編碼器615分別輸出多個三個分離的彩色視頻。 在一個實施例中，在CSet視頻編碼器615中可以使用已知的視頻壓縮方案來輸出壓縮的彩 色視頻數據(例如，壓縮的R視頻，壓縮的G視頻，壓縮的B視頻)。黑白色插值器620可以從提取器610處接收黑白色視頻數據(例如，黑白色流)。 黑白色插值器620能插值接收到的黑白色流數據，以便在黑白色視頻603輸出到黑白色視 頻編碼器625之前確定丟失的黑白色視頻數據(例如，丟失的視頻數據，幀數據，和/或像 素數據)。在一個實施例中，黑白色插值器620能夠將由提取器610所提取丟失的黑白色像 素信息插值到一系列幀中的每一幀上，以便輸出黑白色視頻603。可以使用黑白色視頻編碼器625壓縮黑白色視頻數據。黑白色視頻編碼器625可 以是使用已知黑白色視頻壓縮方案對黑白色視頻數據進行壓縮的子編碼器電路。組合器630可以接收CSet視頻編碼器615和黑白色視頻編碼器625的輸出，用於 分別組合成運動單色壓縮視頻(MMC) 605，其可以是輸出的壓縮視頻文件。如上所述，提取 器510，提取器610，組合器530和組合器630可以實現為應用程式，硬體或如FPGA的定製 固件。圖7是說明根據本申請的單色傳感器圖像解碼器的示例性實施例的特徵的框圖。 參照圖7，單色圖像解碼器模塊550可接收壓縮的單色圖像(例如，MCF505)到分離器560， 在此分別提取並輸出壓縮的CSet圖像數據和壓縮的黑白色圖像數據。分離器560可以實 現組合器530的互補功能(例如，反向處理)。
CSet解碼器570可以是子解碼器電路，其從壓縮的CSet數據中提取CSet數據，用 於傳輸給組合器580。類似地，黑白色解碼器575可以是子解碼器電路，其從壓縮的黑白色 數據(例如壓縮的單色插值幀)中提取單色傳感器黑白色數據，以輸出到組合器580。進一 步地，黑白色解碼器575可以輸出(例如，並發地)恢復的黑白色圖像503』。組合器580能 將CSet數據和黑白色數據(例如，來自插值的黑白色圖像)恢復到單色傳感器圖像501』， 其能被輸出到隔開的設備150，存儲於成像終端的存儲器1085中，或在成像終端1000的顯 示器3420上顯示。基於所使用的壓縮方案，單色傳感器圖像501，501，(以及黑白色圖像503，503，) 的關係會有所不同，但是，實驗結果表明，實施例導致501』的精確度在已知技術上相對於至 少包括壓縮數據的尺寸(代表圖像)和/或重新產生的圖像質量的特徵而言得到提高。圖8是說明根據本申請的單色流解碼器模塊的示例性實施例的特徵的框圖。參 照圖8，單色流解碼器模塊650可以向分離器660輸入壓縮的單色流605，在此分別提取及 輸出壓縮的CSet流和壓縮的黑白色流。CSet視頻解碼器670可以是子解碼器電路，其從 壓縮的CSet流中提取CSet視頻，用於輸出到組合器680。類似地，黑白色視頻解碼器675 是子解碼器電路，其從壓縮的黑白色流中提取黑白色視頻，用於輸出到組合器680。進一步 地，黑白色視頻解碼器575可以輸出(例如，並行地)恢復的黑白色視頻603』。組合器680 將CSet視頻和恢復的黑白色視頻恢復到單色傳感器流601』中，其可被輸出到隔開的設備 150，存儲於成像終端的存儲器1085中或顯示於成像設備1000的顯示器3420上。示出並結合圖9描述可以與成像終端1000通信的隔開的設備150的示例。成像 終端1000可以是系統145的一部分，並可包含於區域網(LAN) 170中，除了成像終端1000 之外，該區域網包括如其他便攜讀取器100，網絡接入點174，個人計算機172和中央伺服器 176之類的隔開的設備，這些設備與成像終端1000的手持外殼是隔開的，所有這些設備可 通過主幹網177彼此連接。伺服器176進而可以與各種另外的隔開的設備150通信，這些 隔開的設備與成像終端1000是隔開的，並通過伺服器176與成像終端1000通信。伺服器 176可以通過網關179，180和網絡181連接到距離區域網170數英裡到數千英裡遠的第一 個遙遠的遠程區域網185，以及同樣距離區域網數英裡到數千英裡遠的第二個遙遠的局域 網2170。網絡170可以位於供應商的倉庫。網絡2170可以位於投遞目的地；網絡185可 以位於數據處理/數據歸檔設備處。網絡185可以被配置為在伺服器184中裝配，存儲，維 護各種使用成像終端1000可進行訪問的各種網頁，該終端匯總由各種光學讀取器100收集 的數據。通過專用通信線路190，伺服器176可選地或冗餘地連接到遠程網絡185。IP網 絡181可以是網際網路或虛擬專用網絡(VPN)。遠程區域網185可以包括通過主幹網191連 接的個人計算機186和遠程伺服器184。遠程區域網185還可以包括無線通信接入點193。 遠程區域網185還可以包括個人數字助理(PDA) 189。遠程區域網2170可以包括通過網關 2179連接到IP網絡181的伺服器2176，主幹網2177，接入點2174，PC 2172和光學讀取器 100。可以配置系統145使得配有顯示器的設備，例如設備100，172，186，189在接收數據時， 能自動在其關聯的顯示器1504上顯示數據，例如接收自成像終端1000的已解碼的條形碼 消息或圖像數據的可視顯示彩色圖像幀。數據壓縮模塊1065可包括至少一個單色流解碼器模塊650，單色圖像解碼器模塊 550，單色流編碼模塊600和/或單色圖像解碼器模塊500。在一個實施例中，數據壓縮模塊1065可以包含於成像終端1000和隔開的設備150中。因此，成像終端1000能存儲壓縮的 單色數據(例如，MCF，MMC)，稍後其可被傳輸到隔開的設備150。例如，成像終端1000能周 期性地或在接收對壓縮的單色數據的請求時傳輸壓縮的單色數據。可選地，成像終端1000 或光學讀取器100能將未壓縮的單色傳感器數據(例如501，601)傳輸到隔開的設備150， 以便使用數據壓縮模塊1065進行遠程壓縮。進一步地，能夠選擇性地檢索存儲於遠程隔開 的設備150上的已存儲的壓縮單色傳感器數據(例如，MCF，MMC)，並將其傳輸到提出請求的 成像終端1000用於顯示。在一個實施例中，單色流解碼器模塊650和單色圖像解碼器模塊550能被集成到 單個解碼器模塊中，單色流編碼器模塊600和單色圖像編碼器模塊500可以是單個編碼器 模塊。在一個實施例中，單色流編碼器模塊600和單色流解碼器模塊650可以實現為單個 單色流數據模塊的，單色圖像解碼器模塊550和單色圖像編碼器模塊500可以實現為單個 模塊。實驗結果現在將描述實驗結果。在實驗中，圖10A所示出的測試彩色圖像TEST1等效地給 予單色測試圖像(.bmp)。TEST1具有超過1. 6M字節的原始彩色圖像尺寸。為了評估黑白色壓縮對重構的彩色圖像的圖像質量的影響，並且為了評估壓縮性 能，分別使用示例性無損壓縮(即7-zip/PNG/TIFF)和示例性有損壓縮方案(JPEG)作為黑 白色子編碼器(例如，黑白色編碼器525)。為了評估CSet壓縮對重構的彩色圖像的圖像質 量的影響，並且為了評估壓縮性能，分別使用示例性無損壓縮(即7-zip/PNG/TIFF)和示例 性有損壓縮方案(JPEG)作為CSet子編碼器(例如，CSet編碼器520)。有損CSet編碼器 如JPEG能夠利用自然圖像的二維冗餘，從而可達到比無損CSet編碼器如7-Zip，PNG，TIFF 更好的壓縮效率。就壓縮比率，彩色語義誤差(color semantic error,CSE)和可視圖像質 量而言的TEST1圖像的性能結果將被描述。實驗結果表明，根據本申請的單色圖像壓縮系統的實施例能夠使用無損或有損編 碼器來壓縮單色圖像，以達到比直接壓縮彩色圖像更高的壓縮比率。單色圖像壓縮的實施 例能獲得2. 5到30. 8之間的數據壓縮比率。使用示例性無損壓縮的單色圖像壓縮系統的 實施例具有5. 5的壓縮比率，其顯著高於彩色圖像的2. 5的無損壓縮比率。彩色語義誤差(E。)是一個特徵度量，其被設計用來測量彩色融合算法在單個彩色 重構上的性能。色卡圖像包含24個色標，其可用於將渲染(rendered)的彩色(由彩色融 合算法生成)與原始彩色進行對比，並計算累計的彩色插值錯誤。CSE的值(E。)反映了重 構的彩色與原始彩色的偏差程度。E。的值為0，則表示重構的彩色匹配色卡圖像中列印的 原始彩色。單色圖像壓縮系統的實施例的實驗結果包含在170到178之間的E。值，這與處 於172到176之間的彩色圖像壓縮E。值類似。相對於無損CSet編碼器，有損CSet編碼器壓縮比例的實驗結果從2. 23增長到 5. 2，增加了 133%。如彩色誤差度量(CSE)所真實評估及指示的那樣，基於無損和有損CSet 編碼器的重構彩色圖像的圖像質量是令人滿意的，實驗示例在視覺上十分接近不用任何壓 縮使用原始單色圖像的重構的彩色圖像。圖10B中示出了根據本申請實施例的示例性重構 彩色圖像。雖然使用了用於單色傳感器彩色像素數據的紅，綠，藍三種彩色值來描述實施例，但是可以使用其他彩色值。例如，可以使用用於單色傳感器彩色像素數據的青色，深紅，及 黃色等彩色值。在單色傳感器輸出的數據中，彩色像素和黑白色像素都得到了表現。因此，單色傳 感器圖像和/或視頻數據包括拍攝對象的不同特徵和屬性。本申請的實施例能操作來為 單色傳感器的彩色和黑白色數據集進行不同的尋址，以便使用兩個數據集的各自屬性(例 如，特徵冗餘)來增加隨後的再創造的單色圖像和/或視頻的準確度，壓縮和/或質量。本申請的實施例能恢復單色圖像。本申請的實施例能恢復黑白色圖像。本申請的 實施例能處理單色數據。本申請的實施例在維持原始圖像或視頻流的結構和彩色信息的同 時，能減少存儲空間。根據本申請的實施例，成像終端數據(例如，來自安全相機的單色圖像，視頻)在 存儲之前可以顯著減少。進一步地，對來自已存儲圖像/視頻的重構圖像/視頻的質量可 以被可以接受地保持。根據本申請的實施例，單色圖像彩色數據的子集可以用於搜索圖像資料庫以改善 搜索和/或識別。在一個實施例中，CSet數據——與原始圖像相比，已經顯著減小——可 以在對象搜索和目標識別中用作索引圖像，以通過動態地減少需要由搜索技術處理的數據 量(例如，少於1/10)來改善性能。在一個實施例中，對圖像的搜索可以包括接收對應於基 於CSet數據的圖像特性的一組特徵，然後與為多個已存儲圖像(例如，在資料庫中)索引 的特徵相比較，可基於這種比較產生搜索結果。示例性單色傳感器例如混合黑白色和彩色圖像傳感器像素陣列10的輸出是單個 未加工的單色圖像或未壓縮的單色流(例如，連續的未加工的單色圖像，視頻)。在一個實 施例中，單色傳感器的輸出可以是格式化為圖像數據或格式化的視頻數據。可選地，單色圖 像數據或單色流數據在輸出之後隨後被格式化。此處所述的系統方法和裝置的小示例如下標識讀取終端包括具有混合黑白色和彩色圖像傳感器像素陣列的圖像傳感器， 該混合黑白色和彩色圖像傳感器像素陣列具有第一子集的黑白色像素和第二子集的彩色 像素；用於將圖像聚焦於圖像傳感器像素陣列上的透鏡組件；以及手持外殼，其中該混合 黑白色像素陣列置於該手持外殼之中；其中該終端操作於標識解碼模式，在該模式中，該終 端響應操作者發起的命令，捕獲圖像數據幀，並對該圖像數據幀進行處理以嘗試解碼可解 碼的標識表示；其中該終端操作於圖片提取模式，在該模式中，該終端響應操作者發起的命 令，捕獲至少一個單色圖像數據幀，並對該至少一個單色圖像數據幀進行壓縮以輸出圖像 數據的彩色幀；其中在分開壓縮之前，所述至少一個單色圖像數據幀被分成至少一個插值 的黑白色數據幀和至少一個單色圖像數據幀的彩色數據。標識讀取終端包括圖像傳感器，其包括具有第一子集的黑白色像素和第二子集 的彩色像素的圖像傳感器像素陣列；用於將圖像聚焦於圖像傳感器像素陣列上的透鏡組 件；以及手持外殼，其中該圖像傳感器像素陣列置於該手持外殼中；其中該終端操作於圖 片提取模式，在該模式中，該終端響應操作者發起的命令，捕獲單色圖像數據並處理所述至 少一個圖像數據幀，以輸出圖像數據的彩色幀；圖像數據壓縮模塊，壓縮捕獲到的圖像數 據，其中所述圖像數據壓縮模塊包括分離器電路，其將該圖像數據分為代表所述第一子集 像素的黑白色圖像數據和代表第二子集像素的彩色圖像數據；黑白色插值電路，其生成代表圖像傳感器像素陣列的所有像素的黑白色圖像數據的插值集合；黑白色圖像數據編碼 器，其對黑白色圖像數據的插值集合進行編碼；彩色圖像數據編碼器，其對彩色圖像數據代 表進行編碼；以及組合器，其接收黑白色圖像數據編碼器的輸出和彩色圖像數據編碼器的 輸出，以便輸出來自圖像傳感器像素陣列的至少一個圖像數據幀的壓縮圖像文件。處理來自單色圖像傳感器的數據的方法(該單色圖像傳感器包括第一子集的黑 白色像素和第二子集的彩色像素)包括，接收來自單色圖像傳感器的至少一個單色圖像數 據幀；壓縮所述至少一個單色圖像數據幀，其中壓縮所述至少一個單色圖像數據幀包括，將 所述至少一個單色圖像數據幀分為單色圖像彩色數據和單色圖像黑白色數據；將已分隔的 單色圖像黑白色數據插值到黑白色圖像數據幀中；第一壓縮單色圖像彩色數據；第二壓縮 插值的黑白色圖像數據幀；並從壓縮的單色圖像彩色數據和壓縮的插值黑白色數據中生成 單個壓縮文件。雖然已經參照許多特定實施例對本申請進行了描述，但可以理解的是，本申請的 精神和範圍僅由獲得說明書支持的權利要求來確定。進一步地，雖然此處的許多實例中，系 統，裝置和方法被描述為具有特定數量的元件，但可以理解的是，能夠使用少於所述特定數 量的元件來實現這種系統，裝置和方法。同樣地，雖然展示了許多特定實施例，但可以理解， 參照每個特定實施例所描述的特徵和方面都能夠用於每個餘下的具體提到的實施例。
權利要求
一種標識讀取終端，包括具有混合黑白色和彩色圖像傳感器像素陣列的圖像傳感器，該混合黑白色和彩色圖像傳感器像素陣列具有第一子集的黑白色像素和第二子集的彩色像素；用於將圖像聚焦到該圖像傳感器像素陣列上的透鏡組件；以及手持外殼，其中該圖像傳感器像素陣列置於該手持外殼中；其中，該終端操作於標識解碼模式，在該模式中，該終端響應於操作者發起的命令，捕獲圖像數據幀，並處理該圖像數據幀以試圖解碼可解碼的標識表示；其中，該終端操作於圖片提取模式，在該模式中，該終端響應於操作者發起的命令，捕獲至少一個單色圖像數據幀並壓縮所述至少一個單色圖像數據幀，用於輸出彩色圖像數據；其中所述至少一個單色圖像數據幀在其分開壓縮前，被分為所述至少一個單色圖像數據幀的至少一個插值黑白色數據幀和所述至少一個單色圖像數據幀的彩色數據。
2.如權利要求1的標識讀取終端，其中第一數據壓縮對所述至少一個插值的黑白色數 據幀進行壓縮，第二數據壓縮對所述至少一個單色圖像數據幀的彩色數據進行壓縮，其中 並發地執行該第一壓縮和該第二壓縮。
3.如權利要求2的標識讀取終端，其中該第一數據壓縮和第二數據壓縮的輸出被組合 為單色圖像壓縮文件。
4.如權利要求2的標識讀取終端，其中該第一次數據壓縮被配置為使用第一類型的有 損壓縮方案或第一類型的無損壓縮方案，其中該第二數據壓縮被配置為使用第二類型的有 損壓縮方案或第二類型的無損壓縮方案。
5.如權利要求1的標識讀取終端，其中該至少一個單色圖像數據幀在其被存儲到該標 識讀取終端的存儲器之前進行壓縮，或者在其從該標識讀取終端被傳輸以遠程顯示或遠程 存儲之前進行壓縮。
6.如權利要求1的標識讀取終端，其中該第一子集像素包括缺少濾色器元件的黑白色 像素，該第二子集像素包括具有濾色器元件的彩色敏感子集像素，其中該第一子集像素包 括混合黑白色和彩色圖像傳感器像素陣列的15/16。
7.如權利要求1的標識讀取終端，其中所述至少一個圖像數據幀是以30fps或60fps 接收的一系列幀，即單個原始的單色圖像數據幀，單個格式化的單色圖像數據幀，多個原始 的單色圖像數據幀，多個格式化的單色圖像數據幀，或單色圖像數據的視頻。
8.一種標識讀取終端，包括圖像傳感器，包括具有第子集黑白色像素和第二子集彩色像素的圖像傳感器像素陣列；透鏡組件，用於將圖像聚焦於該圖像傳感器像素陣列上；手持外殼，其中該圖像傳感器像素陣列置於該手持外殼中；其中該終端操作於圖片提取模式，在該模式中，該終端響應於操作者發起的命令，捕獲 圖像數據並處理所述至少一個圖像數據幀，以輸出圖像數據的彩色幀；圖像數據壓縮模塊，其壓縮捕獲到的圖像數據，其中所述圖像數據壓縮模塊包括，分離器電路，其將圖像數據分為代表所述第一子集像素的黑白色圖像數據，和代表第 二子集像素的彩色圖像數據，黑白色插值電路，其生成代表圖像傳感器像素陣列的所有像素的黑白色圖像數據的插 值集，黑白色圖像數據編碼器，其對黑白色圖像數據的插值集進行編碼， 彩色圖像數據編碼器，其對彩色圖像數據進行編碼，以及組合器，接收該黑白色圖像數據編碼器的輸出和該彩色圖像數據編碼器的輸出，以輸 出來自圖像傳感器像素陣列的至少一個圖像數據幀的壓縮圖像文件。
9.如權利要求8的標識讀取終端，其中該黑白色圖像數據編碼器使用第一類型的有損 壓縮方案或第一類型的無損壓縮方案，其中該彩色圖像數據編碼器使用第二類型的有損壓 縮方案或第二類型的無損壓縮方案。
10.如權利要求8的標識讀取終端，其中圖像數據壓縮模塊，在圖像數據被存儲到該標 識讀取終端的存儲器之前或被從該標識讀取終端傳輸以便遠程顯示或遠程存儲之前，對該 圖像數據進行壓縮，其中圖像數據在該標識讀取終端的顯示器上顯示，而無需通過圖像數 據壓縮模塊進行所述的壓縮。
11.如權利要求8的標識讀取終端，其中該終端操作於標識解碼模式，在該模式中，該 終端響應於操作者發起的命令，捕獲圖像數據幀，並處理該圖像數據幀，以試圖解碼可解碼 的標識表示。
12.一種處理來自單色圖像傳感器的數據的方法，該單色圖像傳感器包括第一子集的 黑白色像素和第二子集的彩色像素，該方法包括接收來自單色圖像傳感器的至少一個單色圖像數據幀；以及壓縮所述至少一個單色圖像數據幀，其中所述壓縮至少一個單色圖像數據幀包括，將所述至少一個單色圖像數據幀分為單色圖像彩色數據和單色圖像黑白色數據；將分割的單色圖像黑白色數據插值到黑白色圖像數據幀中；第一壓縮單色圖像彩色數據；第二壓縮插值的黑白色圖像數據幀；以及從壓縮的單色圖像彩色數據和壓縮的插值黑白色數據中生成單個壓縮文件。
13.如權利要求12的方法，其中該第一壓縮使用第一類型的有損壓縮方案或第一類型 的無損壓縮方案，其中該第二壓縮使用第二類型的有損壓縮方案或第二類型的無損壓縮方 案，其中第一類型的有損壓縮方案和第二類型的有損壓縮方案是不同的，並且其中第一類 型的無損壓縮方案和第二類型的無損壓縮方案是不同的。
14.如權利要求16的方法，包括 存儲單個壓縮文件；檢索已存儲的單個壓縮文件；將檢索到的單個壓縮文件分為壓縮的單色圖像彩色數據和壓縮的插值黑白色數據； 第一解碼壓縮的單色圖像彩色數據；第二解碼壓縮的插值黑白色數據到已解碼的黑白色圖像數據幀中； 輸出已解碼的黑白色圖像數據幀；將已解碼的黑白色圖像數據幀和已解碼的單色彩色數據組合成為重構的單色圖像幀；以及在顯示器上顯示已重構的單色圖像幀。
15.如權利要求14的方法，進一步包括基於單色圖像彩色數據使用識別或比較值搜索 圖像數據的資料庫。
全文摘要
本發明涉及具有數據壓縮的成像終端。在一個實施例中描述了具有包括在其中的圖像傳感器像素陣列的標識讀取終端，其中該終端操作來解碼可解碼的標識，並提供圖像數據的彩色幀以便存儲或傳輸。一個實施例中的成像終端可包括具有混合黑白色和彩色圖像傳感器像素陣列的圖像傳感器，該陣列包括第一子集的黑白色像素和第二子集的彩色像素。提供了用於處理來自混合圖像傳感器像素陣列的圖像數據的數據壓縮電路和/或方法的實施例。
文檔編號G06K7/10GK101923634SQ20101025094
公開日2010年12月22日 申請日期2010年6月10日 優先權日2009年6月11日
發明者S·鄧, Y·P·王 申請人:手持產品公司