NO320064B1

NO320064B1 - imaging system

Info

Publication number: NO320064B1
Application number: NO20035094A
Authority: NO
Inventors: Jon Henrik Tschudi; Ib-Rune Johansen; Kjell Krakenes; Karl Henrik Haugholt; Henrik Schumann-Olsen; Arne Sommerfelt
Original assignee: Cargoscan As
Priority date: 2003-11-14
Filing date: 2003-11-14
Publication date: 2005-10-17
Also published as: NO20035094D0; WO2005048171A1; NO20035094L

Description

Fremgangsmåte og apparat for avbilding av blanke overflater og gjennom transparent materialer. Method and apparatus for imaging glossy surfaces and through transparent materials.

Den foreliggende oppfinnelsen angår et system for avbilding av blanke overflater og for avbilding gjennom gjennomsiktige overflater uten at bildkvaliteten blir alvorlig degradert av spekulaere reflekser fra overflaten eller fra det transparente overliggende materialet så som plast-innpakking, som kan dekke den avbildede overflaten. Mer presist angår den foreliggende oppfinnelsen avbildning av objekter på et transportbånd ved hjelp av et linjeskannende kamera med spesialisert belysning i den hensikt å: 1) automatisk og/eller manuell deteksjon og dekoding av symboler trykket på objektet, 2) inspeksjon av størrelse, form og andre geometriske kjennetegn ved objektene og 3) inspeksjon av overflateegenskapene til objektene for å karakterisere og klassifisere objektene basert på disse egenskapene. The present invention relates to a system for imaging glossy surfaces and for imaging through transparent surfaces without the image quality being seriously degraded by specular reflections from the surface or from the transparent overlying material such as plastic packaging, which can cover the imaged surface. More precisely, the present invention relates to the imaging of objects on a conveyor belt by means of a line-scanning camera with specialized lighting for the purpose of: 1) automatic and/or manual detection and decoding of symbols printed on the object, 2) inspection of size, shape and other geometric characteristics of the objects and 3) inspection of the surface properties of the objects to characterize and classify the objects based on these properties.

Et stor problem med slike anvendelser er spekulære refleksjoner fra overflatene, og flere løsninger for å redusere effekten av slike refleksjoner har blitt demonstrert. En metode er å bruke polarisert belysning og polarisasjonsfilter på mottageroptikken som er rotert 90 grader i forhold til polarisasjonen til belysningen. Denne metoden er basert på antagelsen at det spekulant reflekterte lyset er polarisert, mens det diffust reflekterte lyset er upolarisert. Siden polarisatoren på mottageren er rotert 90 grader i forhold til belysningslyset vil polarisasjonsfilteret stoppe det spekulært reflekterte lyset. Denne metoden lider under to alvorlig problemer. Et problem er at 50% av det diffust reflekterte lyset er kolineært med det spekulært reflekterte lyset, og blir dermed stoppet av polarisatoren. Hvis man i tillegg bruker upolarisert lyskilde trenger man også en polarisator på utgangen til lyskilden. Dette betyr at 75% av lysets energi går tapt. I reelle tilfeller er ikke polarisatorer ideelle, så i praksis ender man med å tape 90% eller mer av lyset. Denne metoden lider også under dete faktum at transparente overliggende materialer kan være dobbeltbrytende og derfor gi en rotasjon av det spekulært reflekterte lyset. Hvis en slik rotasjon oppstår vil det spekulært reflekterte lyset generelt ha en uforutsigbar elliptisk polarisasjonstilstand, og kan derfor ikke elimineres med et polarisasjonsfilter. A major problem with such applications is specular reflections from the surfaces, and several solutions to reduce the effect of such reflections have been demonstrated. One method is to use polarized lighting and a polarization filter on the receiver optics that are rotated 90 degrees in relation to the polarization of the lighting. This method is based on the assumption that the specularly reflected light is polarized, while the diffusely reflected light is unpolarized. Since the polarizer on the receiver is rotated 90 degrees in relation to the illumination light, the polarization filter will stop the specularly reflected light. This method suffers from two serious problems. One problem is that 50% of the diffusely reflected light is collinear with the specularly reflected light, and is thus stopped by the polarizer. If you also use an unpolarized light source, you also need a polarizer at the output of the light source. This means that 75% of the light's energy is lost. In real cases, polarizers are not ideal, so in practice you end up losing 90% or more of the light. This method also suffers from the fact that transparent overlying materials can be birefringent and therefore produce a rotation of the specularly reflected light. If such a rotation occurs, the specularly reflected light will generally have an unpredictable elliptical polarization state, and therefore cannot be eliminated with a polarization filter.

En annen metode er å sette belysningen ved en vinkel slik at den spekulaere refleksjonen ikke når inngangspupillen på kameraets objektiv. I det tenkte anvendelsene for denne oppfinnelsen kan overflaten til objektene være irregulære, og en må derfor sette belysningen ved en høy vinkel i forhold til kameraet. Belysningen må da også være utenfor planet til kameraets synsvinkel. Dette igjen fører til det faktum at belysningen må stres ut over et bredt vinkelområde for å dekke hele høydeområdet til objektene som skal inspiseres. Slik flombelysning av objekter og deres omgivelser blir sett på som uønsket i mange sammenhenger der denne oppfinnelsen skal anvendes. Another method is to set the lighting at an angle so that the specular reflection does not reach the entrance pupil of the camera lens. In the intended applications of this invention, the surface of the objects may be irregular, and one must therefore set the lighting at a high angle in relation to the camera. The lighting must then also be outside the plane of the camera's angle of view. This in turn leads to the fact that the illumination must be stretched over a wide angular range to cover the entire height range of the objects to be inspected. Such flood lighting of objects and their surroundings is seen as undesirable in many contexts where this invention is to be used.

Dermed er det et formål med denne oppfinnelsen å tilveiebringe en effektiv og enkel måte å eliminere fra overflater ved skanning, for eksempel for tekst eller maskinlesbare koder, eller for kontroll av objekter som i det minste delvis er dekket av en reflekterende flate.. Thus, it is an object of this invention to provide an efficient and simple way of eliminating from surfaces when scanning, for example for text or machine-readable codes, or for checking objects that are at least partially covered by a reflective surface.

Dette problemet løses ifølge den foreliggende oppfinnelsen ved å sette opp belysning på hver side av kameraet, i samme plan eller i det vesentlige i samme plan, som kameraets synsfelt. Med dette arrangementet kan spekulære refleksjoner oppstå for deler av synsfeltet fra hver av lyskildene. Ved å sette lyskildene på hver side av kameraet på riktig måte er en imidlertid garantert at de delene av synsfeltet som opplever spekulære refleksjoner fra lyskilden på en side ikke vil oppleve spekulære refleksjoner fra lyskilden på den andre siden. Dermed vil man, ved alternerende avbildning med belysning fra høyre og venstre lyskilder, kunne analysere bildene i en datamaskin for å identifisere og avvise de påvirkede delene av hvert bilde for å oppnå et fullstendig, syntetisert, bilde i hele pakkens bredde uten at noen piksler er påvirket av spekulære refleksjoner. For å unngå å miste oppløsning kan bildet oversamples dobbelt i bevegelsesretningen til transportbåndet. Etter kombinasjonen av to påfølgende linjer har dermed det syntetiserte bildet samme oppløsning transversalt og longitudinalt i forhold til transportbåndet. This problem is solved according to the present invention by setting up lighting on each side of the camera, in the same plane or essentially in the same plane, as the camera's field of view. With this arrangement, specular reflections can occur for parts of the field of view from each of the light sources. However, by placing the light sources on each side of the camera correctly, it is guaranteed that the parts of the field of view that experience specular reflections from the light source on one side will not experience specular reflections from the light source on the other side. Thus, by alternating imaging with illumination from right and left light sources, one will be able to analyze the images in a computer to identify and reject the affected parts of each image to obtain a complete, synthesized, image in the entire width of the package without any pixels being affected by specular reflections. To avoid losing resolution, the image can be oversampled twice in the direction of movement of the conveyor belt. After the combination of two consecutive lines, the synthesized image thus has the same resolution transversely and longitudinally in relation to the conveyor belt.

Mer presist er formålene ved oppfinnelsen oppnådd slik som angitt i de vedlagte kravene. More precisely, the objects of the invention have been achieved as stated in the attached claims.

For å utvide rekkevidden av objekthøyder som kan måles kan den foreliggende oppfinnelsen utstyres med to lyskilder på hver side, montert i forskjellige høyder, og styrt ved a priori kjennskap til høyden på objektet som skal måles. In order to extend the range of object heights that can be measured, the present invention can be equipped with two light sources on each side, mounted at different heights, and controlled by a priori knowledge of the height of the object to be measured.

Den foreliggende oppfinnelsen blir beskrevet mer i detalj i de vedlagte tegningene, som illustrerer oppfinnelsen ved hjelp av eksempler: Fig. 1 illustrerer en utførelse av oppfinnelsen sett fra siden, montert over et The present invention is described in more detail in the attached drawings, which illustrate the invention by means of examples: Fig. 1 illustrates an embodiment of the invention seen from the side, mounted above a

transportbånd. conveyor belt.

Fig. 2. viser en illustrasjon av oppsettet i figur 1 sett forfra. Fig. 2 shows an illustration of the set-up in figure 1 seen from the front.

Fig. 3 viser en illustrasjon av lysstråler fra lyskildene når de treffer objektet og Fig. 3 shows an illustration of light rays from the light sources when they hit the object and

blir reflektert av overflaten og inn i kameraets objektiv. is reflected off the surface and into the camera's lens.

Fig. 4a og b gir en illustrasjon av pikselmatrisen i detektoren projisert på Fig. 4a and b gives an illustration of the pixel matrix in the detector projected onto

objektrommet. Pikslene som er påvirket av spekulære refleksjoner fra de to lyskildene er markert med svart. the object space. The pixels affected by specular reflections from the two light sources are marked in black.

Fig. 5a og b viser henholdsvis et råbilde og et prosessert bilde, generert av systemet Fig. 5a and b show respectively a raw image and a processed image, generated by the system

basert på den foreliggende oppfinnelsen. based on the present invention.

Fig. 6. viser et sidebilde av en alternativ utførelse av oppfinnelsen som er utvidet Fig. 6 shows a side view of an alternative embodiment of the invention which has been extended

for å dekke et større spenn av objekthøyder. to cover a wider range of object heights.

Fig. 7 illustrerer utførelsen av oppfinnelsen illustrert i figur 6 sett forfra. Fig. 7 illustrates the embodiment of the invention illustrated in Fig. 6 seen from the front.

Fig. 8 illustrerer oppfinnelsen som blokk-diagram, inklusive et antall eksterne komponenter og funksjoner som kreves for å oppnå den ønskede funksjonaliteten til oppfinnelsen. Figur 1 viser den foreliggende oppfinnelsen 1 montert over et transportbånd for avbildning av objekter som beveger seg med beltet. Et lineært kamera 2 er rettet i en retning 4 normalt på beltet 3 for derved å oppnå en sekvens av lineære bilder av objektet. Fortrinnsvis er kameraet 2 koblet til en datamaskin for kombinering av disse bildene til en todimensjonal representasjon av objektet. Ved å synkronisere bildefrekvensen til kameraet med hastigheten til transportbåndet 3 kan riktige proporsjoner oppnås i bildet. På grunn av den senere signalprosesseringen er samplingsraten fortrinnsvis valgt til å gi dobbelt så stor romlig oppløsning i bevegelsesretningen i forhold til den romlige oppløsningen på tvers av bevegelsesretningen. Fig. 8 illustrates the invention as a block diagram, including a number of external components and functions required to achieve the desired functionality of the invention. Figure 1 shows the present invention 1 mounted above a conveyor belt for imaging objects moving with the belt. A linear camera 2 is directed in a direction 4 normal to the belt 3 to thereby obtain a sequence of linear images of the object. Preferably, the camera 2 is connected to a computer for combining these images into a two-dimensional representation of the object. By synchronizing the image frequency of the camera with the speed of the conveyor belt 3, correct proportions can be achieved in the image. Because of the later signal processing, the sampling rate is preferably chosen to provide twice as much spatial resolution in the direction of movement compared to the spatial resolution across the direction of movement.

Skannefrekvensen kan gjøres avhengig av hastigheten til objektet, for eksempel ved å overvåke hastigheten til transportbåndet og justere samplingsfrekvensen i forhold til den påkrevde oppløsningen i avbildningen av objektet. Dermed vil forstyrrelser i hastigheten, og til og med stopping av transportbåndet, ikke påvirke det resulterende bildet. En forenklet versjon kan være å ikke måle hastigheten, men å opprettholde den bestemte hastigheten tilsvarende skannefrekvensen og å gi et advarselsignal som stopper samplingen hvis beltet stopper. The scanning frequency can be made dependent on the speed of the object, for example by monitoring the speed of the conveyor belt and adjusting the sampling frequency in relation to the required resolution in the imaging of the object. Thus, disturbances in the speed, and even stopping of the conveyor belt, will not affect the resulting image. A simplified version could be to not measure the speed, but to maintain the determined speed corresponding to the scanning frequency and to give a warning signal that stops the sampling if the belt stops.

Ifølge oppfinnelsen belyser to lyskilder (se figur 2) transportbåndet og dermed objektene som passerer på dette. Siden kameraet 2 bruker et lineært sensorarray er lyskildene fortrinnsvis plassert i samme plan som, eller i samme plan som, synsfeltet til sensoren, og retter en stråle av lys som overlapper med sensorens synsfelt. Denne lysstrålen er svært konsentrert langs lengderetningen til transportbåndet. Fordelene med dette er som følger: 1) Det konsentrerer det tilgjengelige lyset til å bare dekke synsfeltet til kameraet, og holder dermed den påkrevde optiske og elektriske kraften ved et minimum, med det resultatet at det reduserer kostnadene til lyskildene, og reduserer kraftbehovet og opphetningen av utstyret og dettes omgivelser. Dermed kan for eksempel lysdioder brukes for belysning. 2) Det holder belysningen av omgivelsene ved et minimum, hvilket er regnet som fordelaktig for mennesker og optisk og elektronisk utstyr som opereres i nærheten av den foreliggende oppfinnelsen. Dessuten unngås refleksjoner fra omgivelsene som også kan forstyrre målingene. Figur 2 viser oppfinnelsen i samme oppsett som i figur 1, sett forfra. Lysstrålene fra de to lyskildene 5,6 er vist med stiplede linjer, og som det fremgår belyser hver lyskilde hele bredden på transportbåndet. Figur 3 viser strålene fra to lyskilder 5,6 der de reflekteres av objektet og inn i kameraets objektiv. Objektet i denne illustrasjonen har en perfekt flate overflate, og i et slikt tilfelle kan spekulære refleksjoner representere et problem for bildekvaliteten ved bare noen spesifikke punkter på toppflaten. Enkel geometrisk analyse viser at med to separate lyskilder 5,6 vil punktene 7,8 som kan gi opphav til slike spekulære refleksjoner inn i kameraet, ikke overlappe. I denne illustrasjonen er lyskildene plassert på hver sin side av kameraet, og enkelt geometrisk analyse viser at i slike tilfeller vil punktene 7,8 som kan gi opphav til spekulære refleksjoner komme på hver sin side av senterlinjen i kameraet. Det bør bemerkes at i den påtenkte anvendelsen for denne oppfinnelsen kan objektene ha ujevne topp-overflater, med lokal variasjon i overflates orientering. Konsekvensene av dette er at i stedet for at det blir ett punkt på overflaten som kan danne spekulære reflekser inn i kameraet, kan det være et større område rundt dette punktet som gir spekulære refleksjoner inn i kameraets objektiv. På grunn av dette bør de to lyskildene plasseres så langt fra hverandre som mulig for at de to regionene som gir spekulære refleksjoner ikke skal overlappe. Denne typen refleksjoner vil avhenge til en viss grad av den reflekterende flaten, slik at en viss margin bør legges til i vinkelen mellom lyskildene og kameraet. Figurene 4a og 4b illustrerer den alternerende belysningen av objektet der linjene med partall er fanget med den høyre lyskilden på 6 og den venstre av (se figur 4a), og linjene med oddetall er fanget med den venstre lyskilden på og den høyre av (se figur 4b). Figur 4 viser også pikselmatrisen i objektrommet, der pikslene som er påvirket av spekulære refleksjoner er vist i svart. Som det fremgår av denne figuren, og som også er vist i figur 3, vil det påvirkede pikslene ikke sammenfalle. According to the invention, two light sources (see Figure 2) illuminate the conveyor belt and thus the objects that pass on it. Since the camera 2 uses a linear sensor array, the light sources are preferably located in the same plane as, or in the same plane as, the field of view of the sensor, and direct a beam of light that overlaps with the field of view of the sensor. This light beam is highly concentrated along the longitudinal direction of the conveyor belt. The advantages of this are as follows: 1) It concentrates the available light to cover only the field of view of the camera, thus keeping the required optical and electrical power to a minimum, with the result that it reduces the cost of the light sources, and reduces power requirements and heating of the equipment and its surroundings. Thus, for example, LEDs can be used for lighting. 2) It keeps ambient lighting to a minimum, which is considered beneficial to people and optical and electronic equipment operating in the vicinity of the present invention. In addition, reflections from the surroundings are avoided, which can also interfere with the measurements. Figure 2 shows the invention in the same layout as in Figure 1, seen from the front. The light beams from the two light sources 5,6 are shown with dashed lines, and as can be seen, each light source illuminates the entire width of the conveyor belt. Figure 3 shows the rays from two light sources 5,6 where they are reflected by the object and into the camera lens. The object in this illustration has a perfectly flat surface, in which case specular reflections can represent an image quality problem at only a few specific points on the top surface. Simple geometric analysis shows that with two separate light sources 5,6 the points 7,8 which can give rise to such specular reflections into the camera will not overlap. In this illustration, the light sources are placed on opposite sides of the camera, and simple geometric analysis shows that in such cases the points 7,8 which can give rise to specular reflections will come on opposite sides of the center line of the camera. It should be noted that in the intended application of this invention, the objects may have uneven top surfaces, with local variation in surface orientation. The consequences of this are that instead of there being one point on the surface that can form specular reflections into the camera, there can be a larger area around this point that produces specular reflections into the camera's lens. Because of this, the two light sources should be placed as far apart as possible so that the two regions producing specular reflections do not overlap. This type of reflection will depend to a certain extent on the reflective surface, so a certain margin should be added to the angle between the light sources and the camera. Figures 4a and 4b illustrate the alternating illumination of the object where the lines with even numbers are captured with the right light source on 6 and the left one off (see figure 4a), and the lines with odd numbers are captured with the left light source on and the right one off (see figure 4b). Figure 4 also shows the pixel matrix in the object space, where the pixels affected by specular reflections are shown in black. As can be seen from this figure, and which is also shown in figure 3, the affected pixels will not coincide.

Dette utnyttes ifølge den foreliggende oppfinnelsen ved først å avvise pikslene som er påvirket av spekulære refleksjoner, og deretter kombinere de gode seksjonene fra begge de to halve bildene. Siden pikslene som er påvirket i et halvt bilde, er upåvirket i det andre halve bildet er det alltid mulig å generere en ny og fullstendig superlinje bestående av bare de gode pikslene i de to halve bildene. This is exploited according to the present invention by first rejecting the pixels affected by specular reflections, and then combining the good sections from both of the two half-images. Since the pixels affected in one half-image are unaffected in the other half-image, it is always possible to generate a new and complete superline consisting of only the good pixels in the two half-images.

Kombinasjonen av linjene fra de to halve bildene til en superlinje kan utføres på flere forskjellige måter, med varierende grader av sofistikasjon. I sin enkleste form kan en analyse to påfølgende linjer, for eksempel linje nummer N og N+l, piksel for piksel og for hvert par av piksler velge det mørkeste pikselet. På denne måten vil pikslene som er påvirket av spekulære refleksjoner automatisk bli valgt bort, siden disse alltid vil være lysere enn deres motsvarende fra det andre bildet, som ikke er påvirket av spekulære refleksjoner. Denne metoden har den fordel at den er svært enkel, og krever lite prosesseringstid. En ulempe med denne metoden er at siden det mørkeste pikselet alltid blir valgt vil den resulterende kontrasten i superbildet kunne være lavere enn i de originale halvbildelinjene. The combination of the lines from the two half-images into a superline can be done in several different ways, with varying degrees of sophistication. In its simplest form, an analysis can scan two consecutive lines, for example line number N and N+l, pixel by pixel and for each pair of pixels select the darkest pixel. In this way, the pixels affected by specular reflections will automatically be selected out, since these will always be brighter than their counterparts from the other image, which are not affected by specular reflections. This method has the advantage that it is very simple and requires little processing time. A disadvantage of this method is that since the darkest pixel is always selected the resulting contrast in the super image could be lower than in the original half image lines.

En annen metode er å definere en grenseverdi for hvor lyst et piksel skal være, over hvilken hvert piksel blir antatt å være degradert av en spekulær refleksjon, og derfor neglisjert. De gjenværende pikslene blir antatt å være gode og blir brukt i rekonstruksjonen av det nye superbildet. Kombinasjonen av gjenværende gode piksler kan gjøres enten ved å velge det mørkeste lyseste pikselet i hvert par eller ved å beregne gjennomsnittsverdien for disse pikslene, eller ved å foreta en annen kombinasjon av nabopiksler med varierende grad av sofistikasjon for å forsterke kontrastene i det ferdige bildet. Another method is to define a threshold value for how bright a pixel should be, above which each pixel is assumed to be degraded by a specular reflection, and therefore neglected. The remaining pixels are assumed to be good and are used in the reconstruction of the new super image. The combination of remaining good pixels can be done either by selecting the darkest-brightest pixel in each pair or by calculating the average value of these pixels, or by making another combination of neighboring pixels with varying degrees of sophistication to enhance the contrasts in the finished image.

Figur 5 viser bildet av en adresselapp på en pakke, generert med et kamerasystem og belysning basert op den foreliggende oppfinnelsen. Figur 5a viser det uprosesserte bildet bestående av både linjer med like og ulike tall, og figur 5b viser det samme bildet etter prosessering, der pikslene som ble påvirket av spekulære refleksjoner er fjernet. Som det fremgår i figur 5a ville flere deler av bildet vært uleselige på grunn av spekulære refleksjoner, særlig det grafiske mønsteret i nedre høyre delen av bildet, som ville vært fullstendig skjult av refleksjonene hvis bare den høyre lyskilden hadde vært aktiv. Dette kan ses siden hvert annet piksel i bildet er hvitt. Figure 5 shows the image of an address label on a package, generated with a camera system and lighting based on the present invention. Figure 5a shows the unprocessed image consisting of both lines with equal and different numbers, and Figure 5b shows the same image after processing, where the pixels affected by specular reflections have been removed. As can be seen in Figure 5a, several parts of the image would have been illegible due to specular reflections, in particular the graphic pattern in the lower right part of the image, which would have been completely hidden by the reflections if only the right light source had been active. This can be seen since every other pixel in the image is white.

Bilde i figur 5b er generert ved, for hvert par av bildelinjer, å velge det mørkeste pikselet i hvert par. Ved å sammenligne bildene i figur 5a og 5b er det klart at bildet i figur 5a er fortegnet. Dette er på grunn av oversamplingen i bevegelsesretningen. For å oppnå tilstrekkelig oppløsning i bevegelsesretningen er den romlig samplingsraten dobbelt så stor som den påkrevde samplingsraten i det ferdige bildet, og har dermed dobbelt så stor oppløsning som retningen til sensorlinjen i kameraet. I det prosesserte bildet er oppløsningen i bevegelsesretningen halvparten av det som er samplet, slik at det prosesserte bildet har riktige proporsjoner. Image in Figure 5b is generated by, for each pair of image lines, selecting the darkest pixel in each pair. By comparing the images in Figure 5a and 5b, it is clear that the image in Figure 5a is represented. This is due to the oversampling in the direction of movement. To achieve sufficient resolution in the direction of movement, the spatial sampling rate is twice as large as the required sampling rate in the finished image, and thus has twice as much resolution as the direction of the sensor line in the camera. In the processed image, the resolution in the direction of movement is half of what was sampled, so that the processed image has the correct proportions.

Figur 6 viser et oppsett med lyskilder i to nivåer for utvidelse av rekkevidden av høyden som kan dekkes, for eksempel når systemet brukes for å lese koder på objekter med stor variasjon i størrelse. I dette oppsettet tennes de to nedre lyskildene 9 og 10 når objektet som skal måles er lavere enn en valgte grenseverdi, mens de to øvre lyskildene 11 og 12 tennes når objektet er høyere enn den samme grenseverdien. Høyden i hvilken Figure 6 shows a setup with light sources in two levels for extending the range of height that can be covered, for example when the system is used to read codes on objects with a large variation in size. In this setup, the two lower light sources 9 and 10 are lit when the object to be measured is lower than a selected limit value, while the two upper light sources 11 and 12 are lit when the object is higher than the same limit value. The height in which

grenseverdier blir satt vil avhenge av anvendelsen, og den eksakte geometrien på oppsettet. limit values are set will depend on the application, and the exact geometry of the setup.

Det bør bemerkes at for å lage dette oppsettet innen en rimelig kompakt konfigurasjon så må lyskildene og kameraet synsfelt være flyttet litt ut av plan som illustrert i figur 7 som viser den samme konfigurasjonen sett fra siden. Grunnen til dette er at hvis alt var i plan så ville de lavere lyskildene skygge for lyset fra de øvre lyskildene, og dessuten for kameraets synsfelt. Derfor, for å realisere denne konfigurasjonen, mp de lavere lyskildene flyttes ut av planet til kameraets synsfelt. Hvor mye ut av plan vil avhenge av spesifikke parametere i den aktuelle konfigurasjonen, så som høyden til transportbåndet, høydevariasjonen til objektene som skal dekkes, bredden på transportbåndet, avbildingslinjens eksponeringstid og flere andre. Det kan også bli nødvendig å flytte den øvre lyskilden ut av planet til kameraets synsfelt, som vist i figur 7. It should be noted that in order to create this setup within a reasonably compact configuration, the light sources and camera field of view must be moved slightly out of plane as illustrated in figure 7 which shows the same configuration seen from the side. The reason for this is that if everything were level, the lower light sources would shade the light from the upper light sources, and also the camera's field of view. Therefore, to realize this configuration, mp the lower light sources are moved out of the plane of the camera's field of view. How much out of plane will depend on specific parameters of the configuration in question, such as the height of the conveyor belt, the height variation of the objects to be covered, the width of the conveyor belt, the exposure time of the image line and several others. It may also be necessary to move the upper light source out of the plane of the camera's field of view, as shown in Figure 7.

Figur 8 viser et blokk-diagram av den foreliggende oppfinnelsen 1 integrert i system i hvilket det skal brukes. Dette systemet består av kamera 2 med en lineær array-sensor, fokuseringsmidler 15 for kameraet basert på høydeinformasjonen til objektet gitt av en ekstern høydesensor 18, belysningsmidler 9,10,11,12, og midler 19 for å gi informasjon om transportbåndets hastighet, for eksempel ved å måle hastigheten eller indikere om båndet er i bevegelse eller ikke, midler 17 for styring og synkronisering av lyskildene og eksponeringen av bildesensoren til transportbåndets bevegelse, midler 16 for lesing, analysering og prosessering av bildeinformasjonen fra kameraet 2 og sending av den prosesserte informasjonen til en ekstern enhet 20 for videre bildegjenkjenning og/eller fremvisning av det prosesserte bildet. Figure 8 shows a block diagram of the present invention 1 integrated into the system in which it is to be used. This system consists of camera 2 with a linear array sensor, focusing means 15 for the camera based on the height information of the object provided by an external height sensor 18, lighting means 9,10,11,12, and means 19 for providing information about the speed of the conveyor belt, for for example by measuring the speed or indicating whether the belt is moving or not, means 17 for controlling and synchronizing the light sources and the exposure of the image sensor to the movement of the conveyor belt, means 16 for reading, analyzing and processing the image information from the camera 2 and sending the processed information to an external unit 20 for further image recognition and/or display of the processed image.

Den nøyaktige utførelsen av de forskjellige delene av systemet illustrert i figur 8, for eksempel prosesseringsutstyret, optiske bølgelengdeområder og transportbånd-teknologi, er ikke relevant for oppfinnelsen og kan velges avhengig av den tilgjengelige teknologien i tillegg til lokale krav, som aggressive omgivelser, der hoveraspektet med oppfinnelsen er relatert til målinger av objektier som passerer et kamera. Det brukte kameraet må ifølge oppfinnelsen kunne sample lineære bilder, og bør dermed fortrinnsvis omfatte en lineær avbildningssensor. Kameraer som omfatter todimensjonale sensorer kan imidlertid også brukes bed å ekstrahere bildeinformasjon fra en sensorlinje i matrisen. The exact design of the various parts of the system illustrated in Figure 8, such as the processing equipment, optical wavelength ranges and conveyor technology, is not relevant to the invention and can be chosen depending on the available technology in addition to local requirements, such as aggressive environments, where the main aspect with the invention relates to measurements of objects passing a camera. According to the invention, the used camera must be able to sample linear images, and should thus preferably include a linear imaging sensor. However, cameras that include two-dimensional sensors can also be used to extract image information from a sensor line in the array.

I tillegg er oppfinnelsen primært beskrevet i sammenheng med håndtering av pakker, men det er klart at andre anvendelser også kan tenkes. For eksempel reflekterende objekter i produksjonslinjer som skal inspiseres for de sendes på markedet. In addition, the invention is primarily described in connection with the handling of packages, but it is clear that other applications are also conceivable. For example, reflective objects in production lines that must be inspected before they are sent to the market.

Claims

1. Method for providing an image of an object moving at a known speed and covered by a specularly reflective surface, comprising the use of a camera (2) with a line-shaped sensor arranged to acquire a line-shaped image (N) with a selected imaging speed, where the object passes in a direction substantially perpendicular to the imaged line, characterized in that the method comprises lighting the object from at least two directions (5,6) in a sequence synchronized with said imaging speed, thereby achieving different lighting directions in subsequent images.

2. Method according to claim 1, where the object is illuminated by two lamps (5,6) placed on opposite sides of the camera (2) with a selected angle between them.

3. Method according to claim 1, where the lighting is provided by lamps (5,6) designed to focus the light towards the line scanned by the camera (2).

4. Method according to claim 1, where the imaging speed and the speed of the object are adjusted to obtain partially overlapping images in subsequent imaging.

5. Method according to claim 4, where the imaging speed and the speed of the object are adjusted to achieve twice as high a resolution along the direction of movement as along the image line.

6. Method according to claim 1, comprising a step for analyzing each obtained line image for the detection of specular reflections by detecting pixels with intensities above a predefined threshold value.

7. Method according to claim 6, comprising a step of rejecting individual pixels (7,8) that exceed said threshold value.

8. Method according to claim 6, comprising the steps of defining pairs (N,N+1) of lines that lie next to each other, and a set of such pairs in the direction of movement, rejecting pixels above the threshold value in each line-shaped image and combining the linearized the images by calculating the average value for pairs of valid pixels and in pairs including a rejected pixel applying the value in the valid pixel.

9. Method according to claim 1, comprising a step of defining pairs of line-shaped images (N,N+1) that lie next to each other and thus a set of pairs of pixels next to each other, and rejecting the pixel that represents the highest reflected intensity in each pair.

10. System for scanning objects moving at a known speed and covered by a specularly reflective surface, comprising a camera (2) with line-shaped sensor for acquiring a line-shaped image (N) of a part of the object at a selected speed , where the depicted line is perpendicular to the direction of movement, at least two lighting means (5,6) for illuminating the part of the object that is imaged by the camera from at least two different angles, and characterized in that it comprises control means (17) connected to the lighting means (5,6;9,10,11,12) and to the camera (2) for activating the lighting means in a sequence synchronized with the image, so that two subsequent images are illuminated from different directions.

11. System according to claim 10, comprising two lighting means (5,6;9,10,11,12) placed on opposite sides of the camera.

12. System according to claim 10, where the lighting means (5,6;9,10,11,12) are arranged to focus light towards the line scanned by the camera (2).

13. System according to claim 10, wherein the imaging speed and the speed of the object are selected to obtain partially overlapping images of successive images.

14. System according to claim 13, where the imaging speed and the speed of the object are chosen so as to produce twice as much resolution along the direction of movement as along the line-shaped image.

15. System according to claim 10, comprising analysis means (16,20) for analyzing each obtained line-shaped image for the detection of specular reflections, for example by detecting pixels (7,8) with read intensity levels that exceed a selected threshold value.

16. System according to claim 15, where said analysis means (16,20) are arranged to define pairs of successive line-shaped images (N,N+1) and thus a set of pairs of pixels that lie next to each other in the direction of movement, rejection of pixels with values above said threshold value (7,8) in each linear image, and combining the linear images by calculating the mean value for each pair of valid pixels, and in pairs with a rejected pixel, using the value of the valid pixel.

17. System according to claim 15, where the analysis means are arranged to define pairs of pixels that lie next to each other in the direction of movement, where the analysis means are also arranged to reject pixels with values above a selected threshold value, and combination of the line-shaped images by calculation of the average value for pairs of valid pixels, and in pairs comprising a rejected pixel applying the value of the valid pixel.

18. System according to claim 10, comprising analysis means for analyzing each obtained line-shaped image, where the analysis means are arranged to define pairs of subsequent line-shaped images, and thus a set of pairs of neighboring pixels in the direction of movement, where the analysis means are arranged to reject the pixels that represent the highest reflected intensity in each pair.