用於定位圖像內預定圖案的系統和方法

2023-07-22 00:04:06 4

專利名稱：用於定位圖像內預定圖案的系統和方法
技術領域：
本發明涉及一種定位預定圖案的方法。將圖像分割成預定數目的區域。確定 指示將分析這些區域以尋找該預定圖案的次序的搜索序列。按該搜索序列分析這些 區域直到過去了預定時間或者檢測到該預定圖案。當在檢測到該預定圖案之前己經 過去了該預定時間時，獲得另一圖像。然後，在該另一圖像中從緊接在所述圖像中 最近一次分析的區域之後要分析的區域開始分析該序列中剩餘的區域，直到過去了 預定時間或者在這些剩餘區域之一中檢測到該預定圖案。


圖1示出了根據本發明的系統的示例性實施例；
圖2示出了根據本發明的成像設備的示例性實施例；
圖3示出了根據本發明的方法的示例性實施例；
圖4a示出了由該成像設備產生的圖像的示例性實施例；
圖4b示出了根據本發明被分割成多個位置的圖4a的圖像的示例性實施例; 圖4C示出了根據本發明的搜索序列的示例性實施例； 圖4d示出了根據本發明的搜索序列的另一示例性實施例； 圖5示出了根據本發明的一系列圖像的示例性實施例； 圖6示出了根據本發明的搜索序列的另一示例性實施例。
具體實施例方式
參照以下描述和其中相同的參考標記表示相同的要素的附圖可以進一步理解 本發明。本發明的示例性實施例提供了允許成像設備標識所生成的圖像內的預定圖 案的預定搜索序列。
圖1示出了根據本發明的系統5的示例性實施例。系統5包括通過有線或者 無線連接耦合到計算設備12的成像設備(例如，掃描器10)。該掃描器10捕捉 如將在以下解釋地那樣標識其中的預定圖案的一個或多個圖像。計算設備12可以 是例如PC、膝上型計算機、伺服器、手持式計算機等。
在一個實施例中，掃描器IO包括具有鏡頭15的圖像捕捉裝置("ICA" ) 35 (例如，相機)、處理器40、存儲器45和定時器50 (在圖2中示出)。鏡頭15 和其中的一個或多個特性(例如，放大率、凸性等)可以定義掃描器IO產生的成 像區域20。本領域那些普通技術人員可以理解的是通過調整所述特性可以操控成 像F域20的大小、形狀和朝向。由掃描器IO牛成的圖像可以具有基木類似於成像
區域20的尺寸。
在操作中，要掃描的物品25出現在掃描器10的成像區域20內。如上所述， 物品25可以動態穿過成像區域20 (例如，刷取掃描)或者在成像區域20中或其 附近保持不動(例如，出示掃描)。在任意一個實施例中，掃描器10可以生成所 述物品25的一部分的至少一個圖像。本領域技術人員可以理解的是所述物品25 其上通常放置有面向掃描器10且尤其在成像區域20內的預定圖案(例如，條形碼 30)。如此，物品25可以由系統5的用戶(例如，雜貨店店員，倉庫僱員等)放 置，或者物品25可以被布置在使物品25穿過用於掃描的成像區域20的平臺(例 如，傳送帶、裝配線)上。
本領域技術人員可以理解的是條形碼30可以是一維或二維的，以及可以是任 意大小和形狀的。此外，本發明預想條形碼30可以以任意方式定向。例如，儘管 在圖1中示出了條形碼30在成像區域20中水平定向，本領域技術人員可以理解的 是，條形碼30可以以一個角度和/或倒置定向。雖然成像區域20內的條形碼的朝 向取決於穿過視場30的物品25的移動，但該朝向也可以取決於對掃描器10的操 控。例如，如果用戶保持掃描器10倒置，則圖像中的條形碼30也會被倒置。
當掃描器10捕獲圖像時，掃描器10中的處理器40可以使用數字圖像處理技 術來解碼圖像或者提取包含在其中的任何數據。在一個實施例中，處理器40將數 據存儲在存儲器45中和/或將數據發送到計算設備12。本領域技術人員可以理解的 是存儲器45可以是易失性存儲器和/或非易失性存儲器，或者它們的任意組合。此 外，存儲器45可以存儲可由處理器40執行的應用以及從解碼圖像中獲取的數據。 當解碼圖像時，如下所述，掃描器10可以利用定時器50。
在圖3中示出了根據本發明的方法200的示例性實施例。在步驟205，處理器 40將一幀分割成預定數目的位置(例如，塊305)。為了生成塊305，處理器40 獲取該幀的第一大小(例如，640x480像素)並將其除以每個塊350的第二大小(例 如，8x8像素)。例如，如果第一大小是640x480像素而第二大小是8x8像素，則 塊305的預定數目將是80x60 (即，(640*480) / (8*8))。因此，該幀將被分割 成4800個8x8像素塊305的陣列(例如，柵格)。儘管以這種方式，幀將被分割 成不相重疊的塊，但本領域技術人員可以理解的是通過修改例如第二大小和/或預 定數目也可以利用部分重疊的塊。
在另一個實施例中，處理器40可以識別幀的第一大小並將陣列映射在該幀上。 例如，在這個實施例中，當掃描器IO牛成該幀時，處理器40識別出第一大小是640x480像素。然後處理器40獲取存儲在存儲器45中的相應陣列(例如，4800 個8x8像素塊305)，並將它映射到該幀上。在這個實施例中，存儲器45可以存 儲對應於例如多個幀大小和/或塊305大小的多個陣列。
在步驟210，處理器40確定指示為了標識條形碼30而將檢查/分析塊305的 預選次序的搜索序列。在優選實施例中，該搜索序列可以通過存儲在存儲器45上 的算法確定並由掃描器10的處理器40執行。該序列可以通過確定將要被分析的塊 305的預選次序的方程組表示。在示例性實施例中，該方程組通常被示為
Xi=(i*m) mod M
yi=(i*n) mod N
i〉=0，其中m， n， M， N是整常數。
在一個示例性實施例中，該方程組是
Xi=(i*19) mod 78 yi=(i*35) mod 58
該方程組給出了由第一點(例如，(O，O))和第二點(例如，(77,57))界定的矩形點 範圍中的(x，y)對。在這個實施例中，如果該點範圍在x和y坐標上都偏移一個點， 則該範圍將適於前述80x60個塊的內部。g卩，該範圍將延伸到78x58個塊的區域而 不觸達80x60個塊的配置的任何邊緣。本領域技術人員可以理解在重複該序列之 前，使用上面的方程組可以覆蓋範圍(1,1)到(78，58)中坐標和為偶數的所有塊。
本領域技術人員可以理解的是，幀的第一大小、塊305的第二大小以及陣列 可彼此相依存地或獨立地變化。例如，增大第二大小可以減少處理時間，反之，減 小第二大小可提供對幀的更精細的覆蓋。更精細的覆蓋可用於標識更小的條形碼和 /或距離掃描器10具有伸長距離的條形碼。例如，在方程組的另一個示例性實施例 中可以在幀的該第一大小情況下利用塊305的另一第二大小(例如，16x16像素)。 因此，可以生成包括40x30個第二大小的塊的另一個陣列。在該另一實施例中，方 程組為
x「("5)mod38
yr(i*23) mod 28
根據該方程組，在圖6中示出了分析的前37個塊。因此，該方程組是出於基本上
分析圖像的所有部分的目的產生的。
在另一個實施例中，搜索序列可以從偽隨機數發生器導出。即，要處理的塊 的從陣列中隨機選擇出的。對該塊不再作軍新分析育到該搜索序列中的所有塊都己
經被分析。
在優選實施例中，如在圖4c中所示，該序列開始於位於幀的原點(例如，(O,)) 的第一塊310。而後，將依照前一塊(例如根據該方程組)分析預選次序中的下一
個塊(例如，第二塊320)。例如，第一塊310後的第二塊320具有利用如下第一 方程組計算出的坐標(19， 35):
x,= 19=(19) mod 78
y;=35=(35) mod 58
因此，該序列不再重複直到例如包含在該序列中的每一個塊都305被分析。本領域
技術人員可以理解的是在另一實施例中，可以使用迭代法，例如
xi+1=Xi+m; 如果(xi+1>=M)
Xi+i= Xi+-M;
儘管該實施例在數學上等價於使用模運算的上述實施例，但該實施例不涉及 乘法/除法，因而在一些處理器上可以更快地執行。
在步驟215，掃描器10從在物品25的掃描期間產生的一系列圖像中獲取如圖 4a所示的第一圖像300。例如，掃描器10可以每秒產生並分析約30個圖像。如上 所述，掃描器IO可以生成該圖像系列並以預定次序處理該系列內的每一個圖像。 或者，掃描器10可以生成第一圖像300,並僅在第一圖像300的處理失敗的情況 下才獲取其它圖像，如下所述。儘管方法200將被描述成由掃描器10執行，但本 領域技術人員可以理解的是方法200可似由能訪問該圖像系列的任意設備(例如， 計算設備12)來執行。在已獲取第一圖像300之後，處理器40將陣列映射到該圖 像上面，如圖4b所示。
如圖4a所示，第一圖像300包括位於其中的一個區域的條形碼30。但是，由 於例如物品25穿過成像區域20的移動、物品25關於掃描器10的朝向、或者其它 各種因素，如圖5中示出的一系列圖像500中所繪出的，該條形碼30不在第一圖 像300的中心。圖像500可以在物品25穿過成像區域20時在例如刷取掃描期間產 生。因此，本領域技術人員可以理解的是條形碼30或者僅僅它的一部分可能位於 第一圖像300內的任意區域，或者條形碼30沒有位於第一圖像300中。以下將解 決這些情況。
在步驟220，處理器40啟動設置在第一值並在到達第二值(例如，0)時期滿 的定時器50。第一和第一倌之間的差表示處理器40用來分析第一圖像300卜.序列
中的塊305的時間。在另一個實施例中，處理器40用來分析第一圖像300中的塊 305的時間是根據幀率(例如，30幀/秒)的連續圖像的到達之間的時間。當定時 器50期滿時，處理器40移到由掃描器IO產生的圖像系列中的下一圖像。在該例 子中，該下一圖像可以是該系列中的第二個圖像315。但是，本領域技術人員可以 理解的是下一圖像和前一圖像可以相隔n個圖像(例如，每三個圖像)。此外，本 領域技術人員可以理解的是定時器50可以用在處理器40上執行的硬體或軟體功能 來實現。
在步驟225，處理器40分析序列中的塊305。在所述方法200的第一次迭代 中，在步驟225，處理器40分析第一塊310。在操作中，處理器40分析由塊305 的第二大小定義的邊界內的圖像。例如，在8x8像素塊305中，處理器40分析64 像素區域以確定是否條形碼30的至少一部分位於其中。或者，處理器40分析塊 305及其相鄰塊以確定是否條形碼30的一部分位於其中。
在步驟230，處理器40確定該第一塊310是否包含條形碼30的一部分。艮P， 整個條形碼30可能沒有匹配在第一塊305內。因此，條形碼30的該部分可以包括 可向處理器40表示條形碼30的該部分已經被標識的任意標記。例如，條形碼30 的該部分可以是具有任意寬度以及任選地，其間具有預定間隔的一個或者多個平行 條。因此，處理器40可被編程為標識任意的一維或二維條形碼的一部分。
在步驟235，第一塊310不包括條形碼30的一部分，因此處理器40確定定時 器50是否期滿。如果定時器50還未期滿，處理器40繼續檢查/分析同一圖像(例 如，第一圖像300)中的塊，如在步驟237所示。因此，處理器40分析該序列中 的下一個塊(例如，第二塊320)(步驟225)。因此，處理器40可以繼續分析該 序列中的塊直到定時器50期滿或者標識了條形碼30的一部分。
在步驟240，定時器50己經期滿，因此處理器40獲取該圖像系列中的後續圖 像(例如，下一個圖像)。如上所述，下一個圖像可以是第二圖像315或者距第一 圖像300n個圖像的圖像。在這個實施例中，在獲取了第二圖像315之後，處理器 40將陣列映射到該第二圖像315上並啟動定時器50 (步驟220)。在定時器50啟 動之後，處理器40分析緊接在第一圖像300上的序列中所分析的最後一個塊(例 如，第三塊322)之後的第四塊325，這將參照圖4c和4d進行描述。
圖4c示出了被分割成預定數目的塊305的第一圖像300。因此，在第一反覆 中，處理器40起始於第一塊310並分析該序列中的每一個塊直到定時器50期滿或 者標識了條形碼30的一部分。第一次迭代中的序列由標記為X。-Xn的塊示屮,，其中n表示在定時器50期滿之前分析的塊的數目。標記為Xn的塊表示第一圖像305 上所分析的序列中的最後一個塊。塊序列X。-Xn是以使得在對每一個進行分析之後 就基本上分析了第一圖像300的全部區域的方式來生成。當定時器50期滿時，處 理器40在沒有標識到條形碼30的該部分的情況下到達第三塊322。因此，處理器 40獲取在圖4c中顯示的第二圖像315。
在圖4d中，第二圖像315可以等同於第一圖像300。即，條形碼30在第一和 第二圖像300、 315中可位於基本相近似的位置。但是，由於例如在掃描期間物品 25的移動，條形碼30也可能已移動到第二圖像中的新位置。根據本發明，用戶可 以保持物品基本不動(例如，出示掃描)或者連續移動(例如，刷取掃描)。
在第二圖像315中，處理器40繼續處理該搜索序列，其起始於該序列中第三 塊322 (例如，第一圖像300中分析的最後一個塊)之後的下一個塊325。即，處 理器40並非起始於第二圖像315中的第一塊310。第二次迭代中的序列用標記為 Yo-Ym的塊示出，其中m表示在定時器50期滿之前分析的塊的數目。標記為Ym 的塊表示第二圖像315上的序列中所分析的最後一個塊。當掃描器工作在出示掃描 模式時，該最優化可以極大減少圖像的數目，從而減少處理器40為了標識條形碼 30所必須利用的時間。在刷取掃描中，該搜索序列可以充分隨機以使得在給定每 一圖像中處理的塊305的數量(例如，每個圖像處理大約IOO或更多個塊)的情況 下圖像的所有區域基本上被均勻覆蓋。
返回參照圖3，在步驟245中，處理器40己在第四塊325中標識了條形碼30 的該部分，因此處理器40可以產生垂直於在塊325中發現的條的虛掃描線並初始 化對條形碼30的掃描。在另一個實施例中，處理器40分析與該其相鄰的塊以試圖 標識整個條形碼30。這些相鄰塊可以根據條形碼30的該部分在第四塊325中的朝 向來確定。例如，在圖4d示出的實施例中，處理器40可以確定條形碼30的該部 分的朝向是一條形或者條形的一部分。因此，處理器40可以修改該序列以包括預 定區域內的塊。在一個實施例中，該預定區域可以通過畫一條垂直穿過該條形的線 條而確定。因此，距離該線條(例如，之上或之下)預定距離內的任意塊可被包括 在修改後的序列中。該線條的長度可根據條形碼30的長度來確定。修改後的序列 在圖4d中被示為第四塊325之後的第二線系。
在一個實施例中，當處理器40己經標識出條形碼30的該部分時，它掛起定
時器50。因此，在分析相鄰塊時，處理器40仍保持在單個圖像(例如，第二圖像
315)卜.。何是，那些本領域技術人員可以拜.解的是，在另一個實施例中，當定時
器50期滿時處理器40可獲取下一圖像，並如上所述地在掃描的最後一個塊之後的
塊開始分析。然而，在該下一圖像中(例如，第三圖像)，處理器40將開始根據
修改後序列來分析塊。
此外，在使用修改後的序列期間，處理器40可以使用空塊容限。因此，如果 修改後的修列中的塊305的一個不包含條形碼30的其它部分，則處理器40可以繼 續根據修改後序列來分析塊305。該容限可以是例如連續分析的空塊的任意預定數 目(例如，3)。此外，如果處理器40在該預定數目的空塊中標識了條形碼30的 其它部分，則該容限可以被復位。例如，如果在修改後的序列中存在一空塊，則處 理器40可以繼續分析塊305 —直到該容限。如果接下來的三個塊都不包括條形碼 30的其它部分，則處理器40可以回復到原始序列(步驟225)或者修改己經過修 改的序列以包括第四塊325周圍的更大區域。
在步驟250，處理器40確定是否標識了整個預定圖案(例如，條形碼30)。 如果條形碼30的仍有一部分要標識，則處理器40將確定定時器50是否己經期滿， 以及如果沒有則繼續根據修改後的修列來分析塊。在另一個實施例中，處理器40 可回復到原始序列並開始分析其中剩餘的那些塊。如果整個條形碼30已經被標識， 則處理器40將條形碼30的圖像數位化，如步驟255所示。經數位化的圖像可以存 儲在存儲器45中和/或發送給計算設備12。任選地，處理器40可以在步驟255之 後確定圖像的解碼是否成功。如果沒有，處理器40將確定定時器50是否已經期滿 並相應地繼續掃描分析塊/圖像。
對於本領域技術人員來說可在本發明中做出各種修改而不會脫離本發明的精 神實質和範圍是顯而易見的。因此，本發明旨在覆蓋本發明的這些修改和變更，只 要它們落在所附權利要求及其等效方案的範圍內。
權利要求
1.一種用於定位預定圖案的方法，包括將圖像分割成預定數目的區域；確定指示將分析所述區域以尋找所述預定圖案的次序的搜索序列；按所述搜索序列分析所述區域，直至滿足以下條件之一(i)過去了預定時間以及(ii)檢測到所述預定圖案；以及當在檢測到所述預定圖案之前已經過去了所述預定時間時，獲取另一圖像然後在所述另一圖像中從緊接在所述圖像中最近一次分析的區域之後要分析的區域開始分析所述序列中剩餘的區域，直至滿足以下條件之一(i)過去了所述預定時間以及(ii)在所述剩餘區域之一中檢測到所述預定圖案。
2. 如權利要求1所述的方法，其特徵在於，所述預定圖案是一維條形碼和二 維條形碼之一的至少一部分。
3. 如權利要求1所述的方法，其特徵在於，所述區域具有預定大小和形狀。
4. 如權利要求l所述的方法，其特徵在於，所述確定步驟還包括 以使得在所述序列重複之前所述序列中的每一個區域皆已被分析的方式來產生所述次序。
5. 如權利要求l所述的方法，其特徵在於，還包括當在被分析的區域中已經檢測到所述預定圖案時，確定與所述區域相鄰的區域；分析所述各相鄰區域以獲取子圖像，所述子圖像包括所述預定圖案； 將所述子圖像解碼以提取數據。
6. 如權利要求5所述的方法，其特徵在於，所述子圖像是條形碼數據。
7. 如權利要求5所述的方法，其特徵在於，所述相鄰區域是根據以下子步驟 來確定的確定所述預定圖案在所述被分析的區域內的位置和朝向；以及根據(i)所述位置和(ii)所述朝向中的至少一個來確定所述相鄰區域。
8. 如權利要求l所述的方法，其特徵在於，在所述分割步驟之前，所述方法 還包括在(i)刷取掃描和(ii)出示掃描之一期間獲得所述圖像。
9. 如權利要求l所述的方法，其特徵在於，所述確定步驟還包括 根據以下之一產生所述次序(i) Xi=(i*m) mod M yi=(i*n) mod Ni>=0，其中m、 n、 M、 N是整常數，以及(ii) 從偽隨機數發生器導出的序列。
10. 如權利要求1所述的方法，其特徵在於，所述預定時間是所述圖像到達 與所述另一圖像到達之間的時間。
11. 一種設備，包括用於捕捉至少一個圖像的圖像捕捉裝置；以及處理器，用於將所述圖像分割成預定數目的區域，確定指示將分析所述區域 以尋找所述預定圖案的次序的搜索序列，按所述搜索序列分析所述區域直至滿足以 下條件之一 (i)已經過去了預定時間以及(ii)檢測到所述預定圖案，其中，當在檢測到所述預定圖案之前已經過去了所述預定時間時，所述處理 器獲得另一圖像然後在所述另一圖像中從緊接在所述圖像中的最近一次分析的區 域之後要分析的區域開始分析所述序列中剩餘的區域，直至滿足以下條件之一 (i) 已經過去了所述預定時間以及(ii)在被分析的區域之一中檢測到所述預定圖案。
12. 如權利要求ll所述的設備，其特徵在於，所述預定圖案是一維條形碼和 二維條形碼之一的至少一部分。
13. 如權利要求ll所述的設備，其特徵在於，所述區域具有預定大小和形狀。
14. 如權利要求ll所述的設備，其特徵在於，所述處理器以使得在所述序列 重複之前所述序列中的每一個區域皆已被分析的方式來產生所述次序。
15. 如權利要求ll所述的設備，其特徵在於，當在被分析的區域中已經檢測 到所述預定圖案時，所述處理器確定與所述被分析的區域相鄰的區域；所述處理器 分析所述各相鄰區域以獲得子圖像，所述子圖像包括所述預定圖案；並且所述處理 器將所述子圖像解碼以提取數據。
16. 如權利要求15所述的設備，其特徵在於，所述子圖像是條形碼。
17. 如權利要求15所述的設備，其特徵在於，在所述處理器確定所述相鄰區 域時，所述處理器確定所述預定圖案在所述被分析的區域中的位置和朝向，並且所 述處理器根據(i)所述位置和(ii)所述朝向中的至少一個來確定所述相鄰區域。
18. 如權利要求11所述的設備，艽特徵在於，所述處理器在(i)刷取掃描和(ii)出示掃描之一期間獲得所述圖像。
19. 如權利要求ll所述的設備，其特徵在於，所述處理器根據以下之一產生 所述次序(i) Xi=(i*m) mod M y產(i承n) mod Ni>=0，其中m、 n、 M、 N是整常數，以及(ii) 從偽隨機數發生器導出的序列。
20. 如權利要求ll所述的設備，其特徵在於，所述設備是圖像掃描器。
21. 如權利要求ll所述的設備，其特徵在於，所述預定時間是所述圖像到達 與所述另 一 圖像到達之間的時間。
22. —種存儲指令集的計算機可讀存儲介質，所述指令集能夠由處理器執行， 所述指令集執行以下步驟將圖像分割成預定數目的區域；確定指示將分析所述區域以尋找所述預定圖案的次序的搜索序列； 按所述搜索序列分析所述區域，直至滿足以下條件之一 (i)過去了預定時間以及(U)檢測到所述預定圖案；以及當在檢測到所述預定圖案之前已經過去了所述預定時間時，獲取另一圖像然後在所述另一圖像中從緊接在最近一次分析的區域之後要分析的區域開始分析所述序列中剩餘的區域，直至滿足以下條件之一 (i)過去了所述預定時間以及(ii)在被分析的區域之一中檢測到所述預定圖案。
全文摘要
描述了一種用於定位預定圖案的方法。將圖像分割成預定數目的區域。確定指示將分析這些區域以尋找該預定圖案的次序的搜索序列。按該搜索序列分析這些區域直到過去了預定時間或者檢測到該預定圖案。當在檢測到該預定圖案之前已經過去了該預定時間時，獲得另一圖像。然後，在該另一圖像中從緊接在所述圖像中最近一次分析的區域之後要分析的區域開始分析該序列中剩餘的區域，直到過去了預定時間或者在這些剩餘區域之一中檢測到該預定圖案。
文檔編號G06K7/14GK101208708SQ200680021553
公開日2008年6月25日 申請日期2006年5月25日 優先權日2005年6月21日
發明者何端峰 申請人:訊寶科技公司