具有減少的觸發‑解碼響應時間的標記讀出器和方法與流程
2023-09-22 21:05:30 3
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技術領域
本發明涉及用來直接在物體上讀標記(例如符號、條形碼、包括字母數字、漢字等的文本字符)的標記或符號讀出器的領域，更具體地涉及配置成減少讀出器的觸發器激活和讀出器返回成功的解碼響應之間的時間的讀出器。
標記或符號讀出(通常也冠名為條形碼掃描)需要使包含在讀出器中的圖像獲取傳感器(例如CMOS相機、CCD等)或視覺系統(例如VSoC)瞄準包含標記的物體上的一個位置並獲取標記的圖像。標記是已知的並可用於多種形狀和尺寸，並被設計成包含表徵字符或形狀的有序組的一組預定圖案。包含所附數據處理器(例如微型計算機)的讀出器可從標記中導出關於所掃描物體的有用信息(例如其序列號、類型、模型、價格等)。
在讀出每個標記時，可引導手持讀出器以使其逐步通過各種類型的圖像捕獲參數，例如對曝光/增益和/或循環不同照明器開和關作調節，但這是費時的，就像合成/分析結果圖像那樣。一般來說，對於認為高效的讀出器，讀過程應當發生在200毫秒或更少的時間內。對曝光/增益和/或照明類型的逐步通過調整、存儲結果、比較並導出合適圖像將超出要求的時限。
參見圖1，已知符號讀出器中的圖像解碼過程一般以下列方式工作。用戶通過啟動手持符號讀出器上的觸發器來發起圖像解碼過程，如過程框50所示。在這一點上，讀出器可以指向或不指向擬解碼的標記。在過程框52，通過啟動觸發器，在讀出器上或其中的照明源被接通以照亮擬解碼的標記。用戶使讀出器和相關光照指向擬解碼的標記，從而使光照反射離開預期標記並返回到讀出器併到達——即曝光——讀出器中的圖像獲取傳感器以獲取標記的圖像，如過程框54指示的那樣。選擇地，除了獲取圖像外，所感測的圖像可被傳遞至存儲器(例如SDRAM)以供存儲。
接著，數據處理器在存儲的圖像數據上執行預定算法以分析該圖像，如過程框56所示。算法確定圖像數據是否可接受(例如，滿足對比度或銳度的預定閾值)以嘗試解碼該圖像數據，或者是否需要對傳感器參數(例如曝光/增益)和/或其它讀出器參數設置(例如焦距、照度)作修正，如判斷框58所示那樣。如果需要修正，則可計算和更新新傳感器和/或其它讀出器參數設置，如過程框60所示。如過程框62所示，可能需要時延用於新參數插入生效，例如捲簾快門傳感器可能需要從每個傳感器「行」(即圖像像素行)完成一次讀出。
可在過程框54重複獲取圖像的過程，此時使用新參數，同樣，算法確定圖像數據是否可接受以嘗試對圖像數據進行解碼。如果圖像數據此時是可接受的，則對圖像數據進行解碼或分析以提供經編碼的數據標記，如過程框64所示。
如果在標記中編碼的數據被發現並被成功地解碼，如判斷框66所示，則讀出器一般通過輸出經解碼的數據(或其變化形式)和/或啟動例如蜂鳴器和/或狀態燈的一些形式的用戶反饋來傳輸經解碼的數據並將照明切斷，如過程框68所示。該過程隨後一旦由用戶激活觸發器就重複。如果解碼步驟不獲得經解碼的圖像，則該過程通常回到過程框54以獲得另一圖像以供分析。
儘管這種方案在某些場合下表現良好，但前述解碼過程的一個缺陷是用戶啟動觸發器以發起圖像解碼過程和最終成功處理圖像之間的時間跨度。例如，典型傳感器至存儲器的傳輸時間可以是大約17ms(例如對於全局傳感器APTINAMT9V024來說)至33ms(例如使用捲簾快門APTINAMT9M001)。參數更新延時的常見時間可以是大約5ms(全局傳感器)至33-66ms(捲簾快門)。參數更新過程重複至少三到六次或更多次是不尋常的，這可能導致幾百毫秒或更長的不合需延時。此外，已發現標記本身的某些方面可能使其難以在有限數量的捕獲事件內被檢測或解碼。
手持讀出器的有價值合用性度量是觸發-解碼響應時間，或用戶啟動觸發器以發起圖像解碼過程和讀出器返回成功解碼響應之間的時間。需要的是一種具有減少的觸發-解碼響應時間的標記讀出器。
技術實現要素：
本發明通過提供減少觸發-解碼響應時間的改良系統和方法而克服了現有技術的缺陷，這是通過在用戶啟動觸發器之前執行一些圖像處理並由此獲得具有減少延時的可解碼圖像來實現的。
因此，一些實施例包括手持標記讀出器。該讀出器包括手動觸發器和圖像獲取傳感器。該傳感器獲得標記的至少一個預觸發圖像和標記的至少一個後觸發圖像。預觸發計算過程針對至少一個預觸發圖像計算至少一個預觸發圖像參數，並且解碼過程解碼至少一個後觸發圖像。反饋過程使用該至少一個預觸發圖像參數以控制後觸發圖像獲取過程和解碼過程中的至少一個。
其它實施例還包括用於讀出標記的手持標記讀出器。標記讀出器包括支承手動觸發器和圖像獲取傳感器的讀出器本體，所述傳感器配置成獲取標記的預觸發圖像和標記的後觸發圖像。引入預觸發圖像獲取過程連同第一預觸發計算過程，所述第一預觸發計算過程針對該預觸發圖像計算曝光和增益的至少一個參數。第一解碼過程嘗試解碼預觸發圖像。引入後觸發圖像獲取過程連同第二解碼過程，所述第二解碼過程嘗試解碼後觸發圖像。反饋過程使用第一計算的至少一個參數來控制後觸發圖像獲取過程和第二解碼過程中的至少一個。
又一其它實施例包括用於解碼圖像的標記讀出器。讀出器包括本體以及本體內的圖像傳感器，所述圖像傳感器配置成獲取標記的至少一部分的預觸發圖像。本體支承手動操作的觸發器，該觸發器配置成激活圖像傳感器以獲取標記的至少一部分的後觸發圖像。處理器耦合於觸發器和圖像傳感器，處理器配置成在觸發器操作之前激活圖像傳感器以獲取標記的至少一部分的預觸發圖像並針對在觸發器操作之前獲取的預觸發圖像計算自動曝光、自動增益、自動對焦和圖像解碼中的至少一個。處理器進一步配置成使用計算出的自動曝光、自動增益、自動對焦和圖像解碼中的至少一個來解碼在激活觸發器之後獲得的後觸發圖像。
與前述內容一致，一些實施例包括使用手持標記讀出器解碼標記圖像的方法，所述讀出器包括配置成發起標記圖像獲取的觸發器。該方法包括包括多個步驟，包括：(a)提供處理器，該處理器耦合於觸發器和圖像獲取傳感器；(b)在激活觸發器之前激活處理器以獲取標記的預觸發圖像；(c)分析該預觸發圖像，並基於該分析；(d)計算預觸發獲取參數；(e)使用計算出的預觸發獲取參數調節圖像獲取傳感器；(f)重複步驟(b)-(e)直到觸發器被激活為止；(g)在激活觸發器之後，使用計算出的預觸發獲取參數來獲取標記的後觸發圖像；以及(h)對後觸發圖像進行解碼。
為了完成前述和相關目標，本發明於是包括下面完整描述的特徵。以下說明和所附附圖詳細闡述了本發明某些示例性實施例。然而，這些實施例只是能運用本發明原理的多種方式中的一小部分的指示。根據結合附圖對本發明的以下詳細描述，本發明的其他方面、優點和新穎特徵將變得顯而易見。
附圖簡述
圖1是示出其中讀出器循環通過已知圖像解碼過程的方法的流程圖；
圖2是根據本發明實施例構造的手持讀出器的立體圖；
圖3是示出一改進方法的流程圖，藉此根據本發明諸實施例構造的讀出器循環通過其中激活讀出器觸發器和讀出器返回成功解碼響應之間的時間減少的圖像解碼過程；
圖4是示出可用於本發明實施例的選擇性方法的流程圖；
圖5是示出可用於本發明實施例的附加選擇性方法的流程圖；
圖6是示出可用於本發明實施例的附加選擇性方法的流程圖。
具體實施方式
參照附圖，其中相同的附圖標記在所有圖中對應於相似的部件，更具體地參見圖2，將以適於手持操作的示例性符號讀出器系統100為背景對當前實施例進行描述。該示例性手持系統設有讀出器手柄102。該手柄102包括握持部104和本體部106。用虛線表示的圖像成形系統108可受到控制並將圖像數據引導至板上嵌入式處理器110。該處理器可包括掃描軟體應用112，籍此可控制照明、獲取圖像並解析圖像數據，即將其解碼成從標記(例如圖示的二維標記114)導出的可用信息。可用信息可包括字母數字串、二進位數據以及帶解釋信息的二進位數據，例如指示二進位數據應當解釋成漢字字符數據的標誌，這只是非限定例子。經解碼的信息可經由電纜116或無線鏈路被引向PC或其它數據存儲和/或處理設備118(例如計算機、可編程邏輯控制器)，所述數據存儲和/或處理設備118例如具有顯示器120、鍵盤122和滑鼠124，在那裡所述信息被存儲並使用合適應用126被進一步操作。
替代地，電纜116可直接連接於讀出器102中的接口(例如USB埠)和計算機118中的合適接口，或者可用無線鏈路來取代電纜116。在一些實施例中，基於計算機的應用126可根據需要執行多種圖像解析/解碼和照明控制功能。手持掃描設備相對於嵌入式處理器、計算機或其它處理器的精確配置是高度可變的。例如，可提供其中不存在電纜116的無線互連。同樣，圖示的微型計算機可用另一處理設備或多個處理設備來代替，包括板上處理器或例如個人數字助理或其它小規模計算設備的小型處理單元。
掃描應用112可適配成響應來自讀出器102的輸入。例如，當操作者撥動觸發器128(例如手持讀出器102上的手動觸發器)時，照明源130被接通，並且內部圖像傳感器132(在圖像成形系統108中)可獲取物體136上的感興趣區134的圖像。示例性感興趣區包括二維標記114(作為非限定示例)，該二維標記114可用來標識物體136。可通過掃描應用112基於從手持讀出器102傳至處理器110的圖像數據執行識別和其它處理功能。視覺指示器138可由來自處理器110的信號照明以指示對標記114的成功讀出和解碼。也可激活聽覺指示器以指示相關的事件。
根據本文描述的實施例的一個方面，示例性掃描系統100可配置成通過在用戶啟動觸發器128之前獲取和處理多個圖像而減少觸發-解碼時間。在一個實施例中，在用戶啟動觸發器之前，讀出器被配置成進入照明切斷(即依靠環境光)的反饋環模式(將在下文中說明)並獲取一個或多個預觸發圖像。在一個實施例中，當用戶隨後啟動觸發器時，也可使用僅通過環境光確定的設置獲得一個或多個後觸發圖像。該後觸發圖像隨後可由解碼器處理，與此同時(例如並行地)，可將照明接通並且開始後觸發反饋環。如這裡所使用的，要理解「並行」可表示如果硬體支持的話真正並行的過程，例如通過多個處理器或多核處理器，或者並行可表示與其它過程交織的過程，例如在只有一個處理器執行兩個過程的情形下。對於容易在環境光下解碼的標記(例如常見基於標籤的碼)，預觸發圖像和/或後觸發圖像能在照明接通的情況下解碼，而無需改正從後觸發反饋環導出的設置，這同樣給出減少的觸發-解碼時間。
參見圖2和圖3，其示出使用掃描系統100的圖像解碼過程的示例性方法，其中系統和方法被配置成減少觸發-解碼時間。在掃描系統100一開始被接通後，並在激活觸發器128之前，讀出器102默認為照明切斷的預觸發反饋環模式，如過程框200指示的那樣。在下文中，術語「反饋環」總地用來表示計算和/或過程，例如用於圖像獲取、圖像分析和/或基於圖像分析的系統參數調整的反饋環。在預觸發反饋環模式過程框200中，示例性反饋環圖示為包括反饋環203，該反饋環203包括圖像獲取過程框202、圖像分析過程框204、圖像觸發參數配置過程框206以及預觸發參數延時過程框208。例如DSP(數位訊號處理器)或其它已知處理器的處理器110對於在過程框202獲取的預觸發圖像數據執行預定算法以分析圖像，如過程框204所示。基於分析，算法可計算要求的系統參數，包括例如曝光、增益、焦距和/或照明類型，並確定對任一預觸發參數是否需要修正，如過程框206所示。如過程框208所示，可增加時延以允許新參數生效。
在一個實施例中，預觸發反饋環模式過程框200的反饋環203可以是無限循環，直到例如用戶啟動觸發器為止，而在其它實施例中，反饋環203可被配置成對預定數量的環——例如一個或一個以上的環——作循環，或例如直到圖像分析確定不再需要新的預觸發參數調整為止。
仍然參見圖2和圖3，通過主動循環預觸發反饋環模式過程框200或已循環過一定數量的環，用戶通過啟動手持讀出器102上的觸發器128來發起圖像解碼過程，如過程框210所示。在一選擇性實施例中，通過啟動觸發器128，讀出器可再次無需照明地在過程框212首先獲得一個或多個後觸發圖像。在另一選擇性實施例中，通過啟動觸發器128，讀出器可省去過程框212並在過程框214照明源130已導通之後在過程框216首先獲得一個或多個後觸發圖像。要理解，在過程框212和/或216獲取至少一個圖像後可獲得附加的後觸發圖像，並可在照明接通或切斷的情況下獲取。一旦獲取，來自過程框212的圖像或選擇地來自過程框216的圖像可嘗試被解碼或分析以呈現經編碼的數據，如過程框226所示。
在又一附加選擇性實施例中，並行於來自處理框212的後觸發圖像的嘗試解碼，與圖像獲取同時地或在圖像獲取之前，照明源130可在過程框214導通以照明感興趣的區域134。接著，讀出器獲取標記的照亮圖像，如過程框216所示。在一些實施例中，可使用反饋環203中計算出的預觸發參數中的至少一個來獲取照亮的圖像，作為非限定例子，所述預觸發參數例如是事先計算的對焦設置。在本文的任何實施例中，照明源130可與圖像成形系統108的標準操作功能結合，例如選通和觸發機制，或者它可經由掃描應用112受到控制。選擇地，除了獲取圖像，測得的圖像可轉移至外部存儲器(例如SDRAM)。
接著，處理器110或可能單獨處理器可在圖像數據上執行預定算法以分析該圖像，如過程框218所示。此後，可任選地作出判斷圖像數據是否可接受(例如滿足對比度或銳度的預定閾值)以嘗試解碼該圖像數據，或者是否需要對系統參數(例如曝光/增益)和/或其它讀出器參數設置(例如焦距、照度)作修正，如判斷框220所示。如果需要修正，則可用新的後觸發參數更新傳感器和/或其它讀出器參數設置，如過程框222所示。如過程框224所示，可能需要插入時延用於新參數生效，例如捲簾快門傳感器可能需要從每個傳感器行(即像素行)完成一次讀出。
在過程框216，可在照明接通的情況下重複獲取圖像的過程，此時使用新參數，同樣，算法可確定圖像數據是否可接受以嘗試對圖像數據解碼。如果圖像數據此時是可接受的，則可對圖像數據進行解碼或分析以提供經編碼的數據，如過程框226所示。
如判斷框228所示，如果解碼步驟不獲得經解碼的圖像，則該過程通常回到過程框216以獲取另一照亮圖像以供分析。該過程可重複解碼該圖像所需的那麼多次，或直到用戶鬆開觸發器為止，或例如直到超時條件發生為止。在標記中經編碼的數據被發現並被成功解碼後，讀出器一般通過輸出經解碼的數據(或其變化形式)和/或啟動例如蜂鳴器和/或狀態燈的一些形式的用戶反饋來來發送/指示經解碼的數據並切斷照明，如過程框230所示。在這一點，讀出器102可配置成返回232至非照明預觸發反饋環循環的過程框200。
根據實施例的另一方面，仍然參見圖3，在過程框206中配置的預觸發參數可包括基於環境光的預觸發參數(即在切斷照明的情況下)連同其它預觸發參數，例如曝光、增益、焦距等。如此，預觸發參數可與基於照亮圖像(即在接通照明的情況下)的過程框222中配置的後觸發參數連同其它後觸發參數分離地存儲，所述其它後觸發參數例如為曝光、增益、焦距等，並且預觸發參數在後觸發參數的計算和配置過程中不被使用。這可有助於避免在過程框206和過程框222中配置參數時的任何幹擾。
根據實施例的另一方面，可修正圖3的非照明性預觸發反饋環模式過程200，如圖4中的過程框200A所示。如所見那樣，過程框200A包括選擇性過程框201，其中在預觸發反饋環模式中可接通和使用照明。將照明接通可提供益處。例如，讀出器102的用戶可感知光照作為嘗試處理(解碼)標記的讀出器的反饋。另外，當照明接通時，在預觸發反饋環模式過程200A中獲取的圖像可處於迅速解碼的更好條件下，如圖3中的過程框226所示那樣。
根據實施例的另一方面，可修正圖3的非照明預觸發反饋環模式過程200，如圖5中的過程框200B所示。除了在過程框204分析圖像外，處理器110可進一步計算圖像數據是否可接受(例如滿足對比度或銳度的預定閾值)並處於嘗試解碼圖像數據的狀態下，如判斷框205所示。作為過程框204和/或205的附加或取代，可解碼或分析圖像數據以提供經編碼的數據，如過程框209所示。如果仍然需要對預觸發參數修正，則基於來自過程框204的圖像分析和/或過程框209的嘗試圖像解碼的信息用新的預觸發參數更新參數設置，如過程框206所示。
另外，在一些實施例中，來自過程框204的圖像分析和/或過程框209的嘗試圖像解碼的信息可用來優化後觸發圖像獲取(例如過程框212-224)和過程框226的圖像解碼。較為有利地利用例如標記類型、方向、標度、極性等信息來改進嘗試解碼所花費的時間。
在又一些實施例中，來自過程框209的經解碼數據可用來幫助確定過程框226的圖像解碼的置信度。提高的解碼置信度是有利的，因為它有助於避免潛在地報告不正確的數據。
根據實施例的另一方面，這裡描述的包括例如照明切斷和接通的反饋環過程可如圖6中的過程框200C表示地那樣被修正。如所見那樣，過程框200C包括與過程框206並行的選擇性過程框207。要理解過程框207也可在預觸發反饋環203內串行並且不需要與過程框206並行。過程框207可利用圖像分析以計算或預測可調組件(例如光程中的透鏡或反射鏡)的焦點設置。如此，當用戶在過程框210啟動觸發器時(見圖3)，對焦設置可能已被配置並可避免與另一對焦設置調節的附加時延。
在本文描述的各個實施例中，可使用被稱作液態透鏡的可變透鏡元件。液態透鏡是一種光學器件，該光學器件可基於對以撓性聚合體為邊界的液體或凝膠的施加電壓改變焦點位置，該撓性聚合體改變透鏡的形狀。透鏡響應時間一般為20-50ms。當與標準透鏡結合時，液態透鏡可從器件接觸點至無窮大地聚焦。
也可考慮其它焦點配置。例如，可引入一個或多個透鏡，其中一個或多個透鏡的移動可使用小型電動機和/或音圈和/或壓電系統來達成。也可使用其它可變透鏡元件，例如通過改變透明材料的折射率。
在本文描述的各個實施例中，應當理解可由圖像傳感器132讀出和捕獲的數據類型不僅限於條形碼或其它這類符號。在本文描述的多個實施例中，除非另有規定，否則可由圖象傳感器132捕獲任何類型的符號、字符或圖象(例如駕照照片)或其它數據。在該數據是可供解碼的情形下，讀出器102的處理器110可嘗試對其解碼；替代地，作為非限定性示例，可通過檢查系統、光學字符識別系統、主機系統傳遞數據以供處理，或者本地或遠程地存儲數據以供將來讀出。
要注意，包括使用獨立預觸發參數和後觸發參數、照明切斷和接通的反饋環、照明切斷和接通的可調透鏡等的本文描述的各個特徵可各自獨立地使用或彼此以多種組合方式使用，並且可以是用戶可選或不可選的特徵，並且還可包括一個或多個系統操作模式。
前面已描述了本發明的一個或多個特定實施例。應當理解，在任何這些實際實現的研發中，如同在任何工程或設計項目中那樣，必須作出多個實現特定的判斷以達到研發者的具體目的，例如遵循與系統關聯和商業關聯的約束條件，這些約束條件從一種實現至另一種實現變化。此外要理解，這些研發努力可能是複雜和費時的，但仍然是本領域內技術人員利用本公開承擔設計、製造和生產的例程。
最後，明顯期望本文描述的任何過程或步驟可被組合、省去或重新排序。在其它實施例中，指令可留駐在計算機可讀介質上，其中這些指令由處理器執行以實現本文描述的一個或多個過程或步驟。如此，明顯期望本文描述的任何過程或步驟可實現為硬體、包括在計算機上執行的程序指令的軟體以及軟體和硬體的結合。因此，本說明書只是以示例方式給出，並且不對本發明的範圍構成限制。
因此，本發明旨在覆蓋如所附權利要求書定義的那樣落入本發明的精神和範圍內的所有修改、等同和替代。