CN100433038C - 用于读取具有编码信息的符号的方法 - Google Patents

Abstract

提供对诸如二维浮雕成形符号之类的符号，特别是符号内的许多数据单元的一条或多条边为至少部分可辨识的边的符号，进行成像并解码的方法和装置。在本发明的某一方式中，根据浮雕模式确定符号图像，浮雕模式代表编码信息并且包括至少一条可辨识边。通常，确定浮雕模式的边并通过对确定的边进行边缘分析验证确定的边的有效性，可以确定符号图像。可/以确定至少部分表示浮雕模式中的编码信息的符号图像的数据单元，从而对符号图像进行解码，以提供浮雕模式内的编码信息。

Description

用于读取具有编码信息的符号的方法

发明领域

本发明涉及用于读取具有编码信息的符号并进行解码的方法和装置。特别地，本发明涉及用于读取二维浮雕成形符号生成的信号并进行解码的方法和装置。

发明背景

通过使用光学成像系统解释物体上印刷的数据符号，以便识别物体或获取与物体有关的信息。条码符号为常见的一维符号表示形式，通常包括用不同宽度的间隔分割的不同宽度的垂直条模式。由于条和间隔元素具有不同的反光特性，所以通过分析符号反射的光，阅读器能够将符号转换为电信号。然后分析电信号并进行解码，以提供符号的字母数字表示，后者包含物体的某些信息。此种类型的条码符号一般用于诸如库存控制、销售点标识或物流跟踪系统之类的各种应用中。

由于常规的一维符号表示需要大量空间来表达相当小的数据量，所以人们开发了所谓的二维条码符号表示。二维符号表示由一个矩阵组成，矩阵占据的空间与矩形或正方形占据的空间相同。分布在矩阵的特定行和列的圆形或方形标记而不是条和间隔对应于要表达的信息。因此，在给定空间内，二维矩阵符号表示包含的数据量远远大于常规一维条码包含的数据量。

在标签上印刷许多条码符号，然后把标签粘贴到物品上，箱子上等。作为选择，可以把条码作成浮雕形状，即作到物品的表面内。实现方法为冲压，雕刻，蚀刻，铣削，模压或使用其他已知方法。符号可以从表面上凸出或凹入表面内。浮雕成形符号更耐用，花费不多，并且提供典型条码标签的其他优点。然而，由于符号的凸出部分和凹入部分之间的对比度通常较低，所以很难使用现有的非接触扫描技术读取浮雕成形符号。例如，当激光扫描仪扫描浮雕成形符号时，符号的高低部分反射大致相同的扫描波束，因此很难区分高低部分。

二维符号表示的一种特殊应用利用二维符号制造诸如平板显示器之类的电子设备。通常，通过使用适当印色印刷或通过使用其他合适技术，直接在剥离显示基底上形成符号。作为选择，可以使用激光蚀刻或其他合适的精密浮雕成形工艺直接在基底上形成符号。由于二维符号表示能够在相对小的尺寸空间内包含大量数据，所以该符号能够存储基底的唯一标识码，包括诸如序号，批号，批数，型号和/或客户编号之类的信息。同样，可以使用符号实现制造或测试过程的自动化，并且厂商能够防止部件被盗或伪造。

通常，可以利用常规已知设备读取典型基底上形成的符号。然而，在制造诸如液晶显示器之类的平板显示器时，早期加工过程必须利用诸如铬之类的高反射金属的薄膜涂层覆盖全部基底。由于此类金属涂层的本质是敷形涂层并且很薄，所以基底上形成的符号的浮雕形状通常保存在薄膜涂层内，由此形成直埋浮雕符号。直埋浮雕符号的主要缺点是它们通常具有很少或不具有反光对比度，因此很难成像。由于符号字符埋在金属薄膜的下面，所以不能使用字符和基底之间存在的色差形成符号的图像。为解决该问题，金属薄膜通常具有发光面抛光，往往使得符号字符更加模糊。

发明概要

本发明通过提供对诸如二维浮雕成形符号之类的符号进行成像并解码的方法和装置，克服了现有技术的缺点和不足。特别地，本发明有利提供读取符号并进行解码的装置和方法，其中符号内的许多数据单元的一条或多条边是至少部分可辨识的。同时，可以使用根据本发明的方法和装置执行边缘分析，以便在对符号解码时确定边的有效性。

根据本发明的一个方面，可以确定基于浮雕模式的符号图像，其中浮雕模式表示编码信息并且包括至少一条可辨识的边。通常，确定浮雕模式的边并通过对确定的边进行边缘分析验证确定的边的有效性，可以确定符号图像。可以确定至少部分表示浮雕模式中的编码信息的符号图像的数据单元，从而对符号图像进行解码，以提供浮雕模式内的编码信息。

根据本发明的另一方面，提供读取浮雕模式的装置，其中浮雕模式具有至少一条可辨识的边并表示编码信息。通常，该装置包括根据反射光模式创建边缘图像的装置，以及验证边缘图像的边的有效性的装置。边缘图像最好是根据浮雕模式反射的光创建的。最好确定边缘图像的边的有效性，以便对基于浮雕模式的符号图像的数据单元进行解码，从而提供浮雕模式内的编码信息。

通过连同附图阅读最佳实施方式的详细说明，本发明的其他特征和优点将更加显而易见，其中在所有附图中，相同参考号数表示相同或相似部件。

附图的简短描述

并入本申请并构成本申请之一部分的附图说明本发明的不同方面，附图连同实施方式的描述用来解释本发明的原理。附图的简短描述如下：

图1是基底上显示的典型二维符号，详细表示由众多数据单元组成的符号的内部数据区；

图2是沿线条2-2截取的图1所示符号的横截面，详细表示高出基底表面形成浮雕符号的符号部分；

图3是沿线条2-2截取的图1所示符号的横截面，该图还包括覆盖符号的涂层；

图4是典型成像系统的示意框图，成像系统包括根据本发明之某一方面的光源和阅读器，用于对诸如图1、2和3所示符号之类的符号进行成像和解码；

图5是利用图4所示的成像系统根据本发明之某一方面成像时图1所示符号的边缘图像，详细表示该符号的凸出部分的边；

图6是可根据本发明使用的阅读器的示意框图，阅读器具有根据本发明之某一方面的成像设备和输出，用于处理图5所示的边缘图像之类的符号；

图7是根据本发明的边缘分析算法的流程图；

图8是笛卡尔坐标系中显示的图5的边缘图像的视图；

图9是图8的边缘图像的视图，进一步显示该符号的数据单元的中心标记；

图10是图9的边缘图像的视图，详细表示根据本发明之某一方面为数据单元的某些角分配的数值；

图11是图9的边缘图像的视图，进一步表示可根据本发明之某一方面确定的典型无效边；

图12是图9的边缘图像的视图，另外表示根据本发明之另一方面为边缘图像的数据单元分配的二进制值；

图13是可以在图7所示流程图的步骤322和/或324中使用的本发明的边缘分析算法的流程图；以及

图14是图11的边缘图像的视图，另外表示根据本发明之另一方面为边缘图像的数据单元分配的二进制值。

详细描述

本发明的目的在于有效读取诸如浮雕符号之类的某些图像或符号并进行解码的方法和装置。特别地，本发明的目的在于分析包含许多数据单元的一条或多条边的符号的图像，数据单元包括该符号内包含的的几何形状，并且数据单元通常提供可根据本发明读取的编码信息。可以使用根据本发明的方法和装置执行边缘分析，以便在对符号解码时确定边的有效性。

可以将本发明的原理应用于任何符号，包括线性或堆叠区域，或其他符号表示，最好是像下文论述的区域浮雕模式之类的符号。本文使用的区域符号表示系指诸如商标Vericode^TM或Data Matrix^TM或Code One^TM之类的任何符号表示，上述符号表示使用数据单元矩阵，而不是一行或多行条和间隔。本文使用的堆叠符号表示系指诸如PDF417之类的任何符号表示，此类符号表示通常使用若干相邻行的符号，每一行均有多种宽度的条和间隔组定义的若干字符。

区域符号表示是众所周知的，如美国专利5,612,524和美国专利4,924,078所述。图1表示此类区域符号表示中的典型符号10。通常，符号10包括内部数据区12，后者带有按矩阵方式排列的内部数据单元14，如图所示，数据区12和数据单元14最好为矩形，尽管也可以考虑任何其他形状。如图所示，内部数据区12具有呈“打开”状态的数据单元14和呈“关闭”状态的数据单元14。如图所示，“打开”单元为黑色(参考号数16，18，20和22所指单元)，而“关闭”单元为白色(内部数据区12的剩余单元)。在对诸如符号10之类的符号进行解码时，使用打开和关闭指示。可以理解，可使用任何二进制指示来区分数据单元14，如打开和关闭，0和1，以及黑色和白色。

如图所示，最好利用定向和/或定时数据单元边界24围绕内部数据区12，定向和/或定时数据单元边界通常用于定时和符号定向。如图所示，边界通常是由“打开”数据单元形成的。可以提供围绕边界24的外部数据区26，可能包括外部数据单元(未示出)，用于提供有关定向，定时和符号标识的附加信息。围绕边界24或外部数据区26的区域(如果有的话)最好为围绕最外面的“打开”单元的“关闭”数据单元的一个或多个同心直线环。利用符号用法的环境因素确定所需的相同区域的同心直线环的数目。作为选择，外部数据区26可以作为一个安静区域，或由另一个安静区域围绕。

可以把符号10直接作到基底28上，例如通过印刷或控制沉积印色或其他涂层，或者通过印刷或使用任何其他合适技术在背面有粘胶的标签或标签上提供符号，然后粘附或贴到基底上。作为选择，也可以蚀刻，雕刻符号10，或在合适基底或物品上按浮雕模式形成符号10。例如，基底28为玻璃基底，可以利用适当印色在基底28上印刷符号10，由此获得能够形成浮雕符号的适当厚度。为了能够形成浮雕符号，符号的厚度必须是可辨识的，作为下面说明的边缘分析的一部分。可以理解，基底28可以为能够在其上形成符号的任何基底或物品，符号可以是采用高对比度符号，低对比度符号，浮雕符号，非浮雕符号，或采用任何其他已知或展开格式的方式形成的，并且可以是使用任何技术形成。

图2表示图1所示符号10的横截面视图。通常，如果符号10是按浮雕符号的方式形成的，则边界24和诸如数据单元18之类的数据单元14为相对于基底28的表面30的凸起区域。作为选择，边界24和数据单元14可以为相对于基底28的表面30的凹入区域。凸起或凹入区域包括一条或多条可辨识的边。如图所示，左边的边界24有边32和34，数据单元18有边36和38，右边的边界24有边40和42。请注意，所示符号10包括在图2的横截面中不可见的附加边。例如，回到图1，数据单元18包括边44和46。

对于某些应用，可形成整个符号10或该符号的某些部分，如数据单元14或边界24，从而符号10和基底28的表面30之间反光率没有反差或反差很小。例如，可以在基底上印刷或形成诸如符号10之类的符号，其中符号的颜色和基底的颜色大致相同。对于直接在基底上蚀刻或形成的浮雕符号，不存在反差或反差很小，因为该符号是直接在大块基底上形成的，并且不存在色差。

作为选择，可以利用涂层覆盖(至少部分覆盖)诸如符号10之类的符号，无论是有意还是无意，从而该符号和基底之间最初存在的反差不再存在。此类涂层包括印色和/或来自写入设备或其他标记设备的涂料，或来自沉积工艺的其他涂层。

涂层也可以是作为制造工艺的一部分形成的。一个例子是诸如平板显示器制造技术之类的微电子设备制造技术。参照图3，可以在基底28的表面30上形成诸如符号10之类的符号，符号10包含基底28的唯一标识码，包括有关序号，批号，批数之类的信息。通常，平板显示器的基底28为玻璃或陶瓷基底，通过使用诸如光刻法之类的适当技术在其上形成符号10。在制造诸如液晶显示器之类的某些微电子设备时，部分工艺包括利用涂层48覆盖基底的主要部分，涂层48如金属铬之类金属薄膜。由于此类涂层的本质是敷形涂层并且很薄，所以基底上形成的符号的浮雕形状通常保存在薄膜涂层内。此类浮雕符号的主要缺点是它们通常具有很少或不具有反光对比度，因此难以使用常规反光读取处理进行成像和解码。在此类应用中，由于符号字符埋在金属薄膜的下面，所以在查看或读取符号时不能使用字符和基底之间存在的色差。为解决该问题，诸如铬之类的金属薄膜提供发光或高反射抛光面，往往使得构成诸如数据单元14之类的符号字符的几何形状更加模糊。同样，符号中包含的信息包含在空间域内，并且不能用常规的已知读取器读取。因此，本发明的创造方面提供对此类符号进行成像和解码的方法和装置。

以下参照图4，该图表示用于读取上述浮雕符号之类的符号的成像系统100。通常，成像系统100包括一个或多个光源102和一个读取器104。如图所示，来自光源102的光束101射到基底108的表面106上，形成由阅读器104接收的反射光束103。光源102最好能够边缘照射浮雕模式。特别地，光源102最好能够至少部分照射在基底108的表面106上形成的符号内的至少某些边。用于照射边的合适光线包括常规暗区光学显微镜设备和照明光源中使用的光线。总之，光源102包括用于生成诸如白炽灯光源，发光或激光二极管之类的光线的任何已知或改进设备。

可以按照任何方式确定光源102的方位，只要能够辨识至少一条边或多条边即可。例如，当符号边与基底垂直时，光源102应至少稍微倾斜以显示边。如图所示，光源102可以偏离阅读器104，后者最好在基底108的上方，以便利用阅读器104进行分析。例如，可以使用发光二极管构成的环形光。环形光可以从基底的所有侧面倾斜提供光线，由此照亮所有边。可以根据反射的光的类型，在阅读器104内使用光敏感元件，可以安装一个或多个传感器，以接收反射的光，并提供代表所检测的边模式的信号。另外，可以相对于基底或互相移动光源102和/或阅读器104，以扫描所有边。

图5表示利用一个或多个合适光源照射涂有涂层48的图3所示的符号10时形成的符号10的边缘图像200，其中光源如上面说明的支持边缘照明的光源102。正如看到的那样，读取浮雕符号的凸起部分的边。

图6表示根据本发明的阅读器104的典型实施方式。阅读器104包括存储器110，中央处理器(CPU)112，成像设备114和输出116。对于某些应用，成像系统100还包括用于控制成像设备114生成的信号的输出电平的一个增益控制器(未示出)，以及一个光度检测器(未示出)。

可以把整个成像系统100包含在一个部件内。作为选择，元件可以是分布式的，以便使用简单的轻量部件来创建图像数据，并将该数据传送到中央部件进行进一步处理。接着，将图像数据传送到连接的计算机，在本地进行存储以便稍后进行传送，或转发到驻留在成像系统内的应用程序。

CPU 112最好根据存储器110中存储的指令集，如软件和固件，控制成像系统100的某些操作。期望CPU 112可以控制以下操作，对存储器110中存储的图像数据进行解码，向其他系统传送图像数据，激活光源102，以及在存储器110中存储数据。同时请注意，可使用多个CPU执行诸如解码之类的各种任务。

本发明可使用常规CPU 112或微处理器。存储器110最好包括基于半导体的只读存储器(ROM)设备，因为此类设备是非易失的，并且即使断电也能在设备的存储器中保存存储的指令。也可以考虑其他存储设备。

可以设想利用传统的硬连线电路实现所存储的指令集执行的功能，然而，最好使用软件或固件系统，因为它们比较简单，容易适应变化，并且成本较低。同时，可以设想诸如存储器110之类的ROM设备是可擦除的或可编程的，以便在需要时修改或修订软件。此外，可以使用诸如磁盘或光盘之类的永久存储介质作为存储器110。

根据本发明的一个方面，成像设备114最好将接收的光转换为与接收的光的强度相对应的多种电信号。然后进一步放大上述电信号并转换为数字化数据，后者表示基底108上的图像，该图像包含要读取的符号。例如，成像设备114包括电荷耦合器件(CCD)。此外，成像设备可以使用互补金属氧化物半导体(CMOS)技术。通常，CCD包括相邻光电二极管的一维或二维阵列，每个光电二极管定义该阵列的一个不同象素。请注意，CCD成像元件的阵列不限于任何特定模式。例如，可以将阵列排列为通常的直线形行列排列；可以将阵列排列为菱形图案，其中行为直线，而列有规则地偏移；或者将阵列排列为任何其他图案，其中光电二极管相对于彼此进行排序。

CCD阵列的每个光电二极管生成一个电压和/或电流，电压和/或电流代表反射到特定光电二极管上的光的强度。通过顺序激活各光电二极管以电子方式扫描CCD阵列，生成包含各光电二极管之电压和/或电流电平的输出信号。最好放大检测的电压和/或电流电平，并且转换为二进制值。在成像设备114将接收的光转换为表示符号图像的二进制数值后，将二进制数值传送到存储器110，后者也可包括基于常规半导体的随机存取存储器(RAM)。

对于某些应用，成像设备114也可包括光度检测器(未示出)，用于检测反射到成像设备114上的光的强度。光度检测器向CPU112提供数字化输出，后者表示反射到成像设备114上的光的瞬时强度。光度检测器为公知技术，本发明可以使用任何合适的检测器。

根据本发明有效读取浮雕符号的首选方法通常包括：对图5所示的边缘图像200之类的图像进行边缘分析。最好执行多个步骤的边缘分析，以便有效、可靠地读取浮雕符号，同时消除无效边，并向符号的数据单元分配二进制值，以便在对符号解码时使用。图像中存在无效边有多种原因。例如，图像特别是覆盖有上述涂层的浮雕符号的图像难以成像，并且可能包含看起来像下层符号的边的假象和/或特征。同时，灰尘和污垢，以及污迹或其他外来标记也可能看成边。因此，本发明的原理和概念的用途是在确定潜在边的有效性和无效性时分析图像，以下参照图5所示的典型边缘图像200和图7所示的流程图进行论述。

参照图7，该图表示根据本发明对符号进行解码的最佳过程300。初始步骤302获取需要分析的图像，如图5所示的边缘图像200。可使用任何已知或改进技术获取图像，如使用常规照相机或使用上面论述的成像系统100。请注意，图像包含需要解码的一个符号或多个符号，其中根据本发明对多个符号进行同时解码或顺序解码。

下一步骤304查找在步骤302中获取的图像内的对象。例如，可以将对比区域视为要分析的对象。通常，图像可能包含无效符号以及看起来像符号的对象，如污迹或外来标记，笔迹，以及不包含编码信息的其他符号。步骤304最好识别可能为符号或符号之一部分的感兴趣的图像内的所有对象。通过使用已知的或经过改进的图像处理或图形分析技术来确定并评估对比区域，颜色，形状等，实现上述处理。上述图像分析技术是众所周知的，并且可从市场上买到。可以区分符号内的众多对象的优先次序或对其排序，以便按特定顺序进行分析。例如，可以根据大小或形状排列对象的次序，从而首先分析可能为有效符号的对象，而后分析可能不是有效符号的对象。

步骤306开始分析在步骤304中识别的第一个对象。然而，可以同时分析步骤304识别的所有对象，如通过使用多个图像分析系统或其他类似方法。步骤308查找正在分析的对象的边或外边界，对象如图5所示的边缘图像200。可以使用用于确定对象的边的任何技术。首选技术是使用确定直线的Hough变换。

例如，参照图8，在具有坐标轴202和204的笛卡儿坐标系中表示边缘图像200。可以使用坐标系以确定边缘图像200的某些形状的相对位置，特别地，所用的图像分析软件可以使用坐标系。然而，请注意，除笛卡儿坐标系之外，可以使用任何其他坐标系。步骤308最好识别边缘图像200的边206，208，210和212。边206，208，210和212定义边缘图像200的符号的外边界。通过考虑在步骤308中确定的边的交点，下一步骤310确定边缘图像200的角。正如在图8中看到的那样，边206，208，210和212出现在点(1，1)，(1，9)，(9，9)和(9，1)，由此定义边缘图像200的角。

步骤312确定边缘图像200的数据单元的中心位置。在本发明的某一方式中，已知边缘图像200的尺寸时可以确定数据单元的中心。例如，如图所示，可以确定边缘图像200是由8x8的数据单元矩阵组成的，其中数据单元具有边206，208，210和212。因此，矩阵包括64个数据单元(每个数据单元为1x1)。在该坐标系内，64个数据单元中的每个单元均有一个能够轻易确定的中点。亦即，每个单元的中点为该单元的每个坐标轴之间的长度的一半。参照图9，该图显示具有中点(1.5，1.5)的数据单元214。同时显示具有中点(5.5，4.5)的另一个数据单元216。因此，在图9中，利用十字表示边缘图像200的64个数据单元的每个单元的中点。可以用任何方式确定单元的中点，并且无需了解要解码的感兴趣的边缘图像或符号的尺寸。亦即，通过尝试不同的矩阵配置反复重复过程300或其一部分，直至找到解答。通常，在本发明的某一方式中，重复该过程直至符号解码。另外，上述技术可应用于任何边缘图像或符号，并且不限于方矩阵。

类似步骤314确定该坐标系内的数据单元的角的相对位置。此外，就像确定数据单元的中点一样，在该坐标系内可轻易确定数据单元的角。例如，数据单元214的角位于(1，1)，(1，2)，(2，2)和(2，1)。同样，数据单元216的角位于(5，4)，(5，5)，(6，5)和(6，4)。

接着，步骤316确定特定数据单元是否包含边，包括有效边或无效边。以下详细描述确定所识别的边的有效性。步骤316的目的是识别可能为边的对象。参照图9，利用参考号数218标识某个典型数据单元。数据单元218的中点位于(3.5，5.5)，其相邻数据单元为220，222，224和226，其中点分别为(2.5，5.5)，(3.5，6.5)，(4.5，5.5)和(3.5，4.5)。在步骤316的最佳方式中，评估感兴趣的数据单元的中点与相邻数据单元的中点之间的点，以确定边是否存在。例如，通过查看点(3，5.5)，(3.5，6)，(4，5.5)和(3.5，5)，确定数据单元218的边。因此，可以识别数据单元218的边228，230，232和234。最好为边缘图像200的每个数据单元重复上述处理，以便识别该边缘图像的所有数据单元的所有边。可从视觉上或用图形方式完成上述评估，最好使用众所周知的图像分析软件完成处理。换句话说，边缘图像200最好为数字格式，可使用公知的计算机化的图像分析技术分析数字格式。

接着，步骤318为边缘图像的数据单元的每个角分配数值，可以利用该数字来消除无效边。最好根据从特定角发出的边的数目，为每个数据单元的每个角分配数值。根据本发明，可以确定一组数值，该数值可以标识从其发出无效边的特定角。请注意，为没有发出边的数据单元的角分配数值0或完全忽略，以便进行分析。例如，为沿第一方向离开角的边分配数值1。为沿第二方向离开角的边分配数值2。为沿第三方向离开角的边分配数值4。以及为沿第四方向离开角的边分配数值8。为特定角分配以下数值，该数值为离开特定角的边的数值的总和。为了本申请的目的并为了举例说明，分别将上述方向称为有关本申请之附图的上、左、下、右方向。因此，参照图10，利用采用上述技术分配的数值标记从其发出边的数据单元的每个角。例如，数据单元218的角位于(3，5)，(3，6)，(4，6)和(4，5)。位于(3，5)的角包括沿向上方向离开的边(分配数值1)和沿向右方向离开的边(分配数值8)，因此为该角分配数值9。位于(3，6)的角包括沿向下方向离开的边(分配数值4)和沿向右方向离开的边(分配数值8)，因此为该角分配数值12。位于(4，6)的角包括沿向下方向离开的边(分配数值4)和沿向左方向离开的边(分配数值2)，因此为该角分配数值6。最后，位于(4，5)的角包括沿向下方向离开的边(分配数值4)，沿向左方向离开的边(分配数值2)，沿向上方向离开的边(分配数值1)，沿向右方向离开的边(分配数值8)，因此为该角分配数值15。如图所示，由于边缘图像200包含全部有效边，所以可以使用为边缘图像200的数据单元的角分配的每个数值来指示从其发出有效边的有效角。亦即，在本发明的某一方式中，发出有效边的角的数值至少包括3，5，6，9，10，12和15。

图11表示边缘图像400，后者包含几条无效边，利用该图解释使用过程300的步骤318消除无效边的方法。可以看到，第一条无效边402离开位于(5，7)的单元角，同时离开位于(6，7)的单元角。由于在浮雕或地形图形中该条边不可见，所以确定边402是无效的。另外，由于在特定编码方式中不允许此种类型的边，所以边402称作无效边。因此，分别为单元角分配数值8和2。同样，数值8和2标识从其发出无效边的角。为了确定特定边是否是无效的，需要一并考虑相邻角，如果两个角都分配了无效数值，则确定两个角的公共边为无效边。

图11表示另一条典型无效边404。正如参照边402论述的那样，在浮雕模式中边404不可见。边404为位于(5，5)的角和位于(5，4)的角的公共边。因此，为位于(5，5)的角分配数值14，为位于(5，4)的角分配数值11。另外，举例说明分别为无效边的边406，408和410。边406，408和410确定可以用来标识无效边的附加数值1，4，7和13。因此，在本发明的某一方式中，从其发出无效边的角的数值至少包括1，2，4，7，8，11，13和14。

除上述方法之外，可使用另一项测试来消除步骤320内的无效边，即，识别发出奇数条边的角。亦即，根据本发明，发出奇数条边的角表示错误。参照图11，位于(2，4)，(3，4)，(5，4)，(5，5)，(5，7)，(6，7)，(7，6)，(7，7)的角发出奇数条边。具体而言，位于(5，4)，(5，5)和(2，4)的角分别发出三条边，剩余的其他无效边的角发出一条边。因此，如果边是发出奇数条边的角的公共边，则确定该条边是无效的。例如，位于(5，4)和(5，5)的角分别发出三条边，并且具有公共边404。因此，确定边404是无效的。同样，通过相同分析，确定边402，406和408是无效边。

在对符号或边缘图像(如边缘图像400)包含的信息进行解码前，为每个数据单元分配逻辑值或编码。最好使用表示开或关，黑或白之类的二进制值，如二进制值0和1。同样，可以执行另一个步骤322，该步骤扫描一行以便为每个数据单元分配二进制值，然后执行步骤324，该步骤扫描一列以便为每个数据单元分配二进制值。参照图13，步骤322和324包括沿相反方向扫描，以提供更进一步的纠错能力。请注意，可以按任意顺序包括同时扫描行和列。请注意，可以在为单元分配二进制值后的任何时候执行解码步骤326。例如，在扫描一行和/或一列后，执行解码步骤326(见图7中的线条323)。此外，可以在为一个或多个数据单元分配二进制值的过程中执行解码步骤。

在步骤322中，首先沿边缘图像400的每一行的从左到右的方向扫描各行。最好为每个数据单元分配一个二进制值，如0或1，以便创建带有正确识别的数据单元的符号图像400，随后对数据单元解码。分配数值的方法为，首先为某一行的第一个数据单元(最左边的数据单元)分配一个初始值，如1。接着，根据相邻数据单元之间是否有边，为相邻数据单元分配数值。如果有边，则为相邻单元分配与前一个数据单元的值相反的值。如果没有边，则为相邻数据单元分配与前一个单元的值相同的值。例如，图12表示此种扫描分配的二进制值。在步骤322中，为了执行从右到左的扫描，把二进制值放在用于标记每个数据单元的中点的十字的右下象限。也可以按相反方向，即每行从右到左的方向执行扫描，并把数值放在用于标记每个数据单元的中点的十字的右上象限。正如下面描述的那样，在步骤324中，把沿从上到下方向扫描各列获得的数值放在左上象限，把沿从下到上方向扫描各列获得的数值放在左下象限。

例如，以下描述图12所示的边缘符号400的某一行，该行包含其中点为(5.5，1.5)，(5.5，2.5)，(5.5，3.5)，(5.5，4.5)，(5.5，5.5)，(5.5，6.5)，(5.5，7.5)和(5.5，8.5)的数据单元。将各数据单元分别标记为A，B，C，D，E，F，G和H，以便引用。首先，为初始数据单元(即标记为A的数据单元)分配数值1。接着，由于数据单元A和B之间有边，所以为数据单元B分配与前一个数据单元的值相反的二进制值，即0。此外，有数数据单元B和C之间有边，所以为数据单元C分配二进制值1。由于同样原因，为数据单元D分配二进制值0。由于数据单元D和E之间，E和F之间，F和G之间没有边，所以为数据单元E，F和G分配二进制值0。最后，由于数据单元G和H之间有边，所以为数据单元H分配二进制值1。

最好通过按上述方式沿两个方向扫描各行为所有单元分配二进制值。因此，对于从右到左扫描和从左到右扫描，把生成的二进制值放在用于标记每个数据单元之中点的十字的右上象限和右下象限，图12表示边缘图像400的二进制值。同时，就像边缘图像400的行扫描一样，扫描边缘图像的每一列并分配二进制值。因此，对于从上到下扫描和从下到上扫描，把生成的各列的二进制值放在用于标记每个数据单元之中点的十字的左上象限和左下象限。

接着，通过分析步骤322和324的四次扫描分配的二进制值，步骤336确定每个数据单元的二进制值。该分析包括考虑四次扫描的净值。例如，参照图12的数据单元A，为单元A分配的二进制值的净值为4(1+1+1+1)。每次扫描均为该单元分配数值1。换句话说，单元A的二进制值全部为1，因为所有扫描是一致的。因此，利用步骤322和324的四次扫描的净值为4表示可以为该数据单元分配二进制值1。同样，四次扫描中的每次扫描均为数据单元B分配二进制值0。因此，由于同样原因，利用四次扫描的净值为0表示可以为该数据单元分配二进制值0。在步骤336确定所有数据单元的二进制值后，执行步骤326，步骤326根据在步骤336中分配的二进制值对边缘图像解码。如果边缘图像成功解码，则在步骤328中进行判断以保存信息，然后转到步骤330，步骤330考虑步骤304是否识别了更多对象。如果有更多对象需要考虑，则过程300转到步骤332，开始根据本发明分析下一个对象。如果没有其他对象需要分析，则该过程在步骤334结束。请注意，如果不能对边缘图像解码，则该过程进行到步骤330，以考虑其他对象或重新尝试解码。例如，利用不同阈值重新尝试解码，以便对信息进行解码。

至于四次扫描为图12所示的边缘图像400的所有单元分配的二进制值，请注意，图12的边缘图像400不包含无效边。同样，利用带有几条无效边(边402，404，406，408和410)的图14表示图12的边缘图像400，以便解释利用步骤322和324的扫描为边缘图像的单元分配二进制值的方法，其中利用二进制值对边缘图像进行解码。将若干数据单元标记为I，J，K，L和M，以便引用。同时，图14表示步骤322和324的四次扫描分配的二进制值。首先，为步骤322和324的四次扫描分配的二进制值的净值为4的数据单元(见单元I)分配二进制值1。同时，为净值为0的单元分配二进制值0(见单元L)单元的净值为1或3表示四次扫描中有三次扫描知道该单元的正确二进制值。换句话说，知道行或列之一而不是二者的两次扫描(正向和反向)的正确二进制值。例如，参照图14中标记为M的单元，为单元M分配净值1。在从上到下的列扫描中分配二进制值0，而从下到上的扫描与其不一致，分配二进制值1。然而，从右到左和从左到右的扫描一致，分配二进制值0。因此，由于四次扫描中有三次扫描分配了二进制值0，所以为该单元分配二进制值0，用于对边缘图像400解码。对具有净值3的单元进行相同分析。例如，标记为J的单元具有净值3，可以分配二进制值1，因为四次扫描中有三次扫描分配二进制值1。最后，单元的净值为2表示沿行和列的相反方向的扫描不一致。因此，不能为此类单元分配二进制值，可以标记为未知。例如，标记为K的单元具有净值2，可以标记为未知。

请注意，如果仅仅执行从上到下的列扫描和从左到右的行扫描，可能为单元K错误分配二进制值0(应为单元K分配二进制值1)。通常，由于把单元标记为未知比错误标记单元更可取，所以执行四次扫描提供的信息足以为某些单元分配正确的二进制值，特别是存在无效边时，足以将其他单元标记为未知。因此，能够最小化或消除为单元分配错误的二进制值。

详细说明书阐述本文描述的本发明的众多特征和优点。然而，应该理解，尽管本文举例说明了本发明的特定形式或实施方式，但是可以做出包括形状修改和部件排列在内的各种修改而并不背离本发明的实质和范围。

Claims (17)

1.一种根据浮雕模式确定符号的特征的方法，该浮雕模式有代表编码信息的二维矩阵数据单元，该方法包括以下步骤：

确定浮雕模式的可辨识边缘的存在，并且编辑代表边缘图像的信息，该边缘图像至少部分代表二维矩阵数据单元并包含可辨识边缘；

通过对至少一条可辨识边缘进行边缘分析，验证边缘图像的有效性；以及

根据边缘图像确定符号的数据单元，以便对符号进行解码，从而提供在该符号的浮雕模式内编码的信息。

2.根据权利要求1的方法，其中确定浮雕模式的可辨识边缘的存在的步骤包括利用成像设备对符号的浮雕模式成像。

3.根据权利要求1的方法，其中验证步骤包括给众多可辨识边缘的交点分配表示可辨识边缘的有效性的符号值。

4.根据权利要求3的方法，其中符号值包括数值。

5.根据权利要求4的方法，其中为众多可辨识边的交点分配的表示可辨识边的有效性的数值，是以构成众多可辨识边的交点的可辨识边的数目为基础的。

6.根据权利要求4的方法，其中验证步骤包括根据为可辨识边的第一交点分配的数值验证可辨识边的有效性，第一交点包括要验证的可辨识边。

7.根据权利要求6的方法，其中验证步骤还包括根据为可辨识边的第二交点分配的数值验证可辨识边的有效性，第二交点包括要验证的可辨识边。

8.根据权利要求1的方法，其中验证步骤包括通过确定从众多可辨识边缘的第一交点发出的可辨识边缘的数目，验证可辨识边缘的有效性，该第一交点包括要验证的可辨识边缘。

9.根据权利要求8的方法，其中验证步骤还包括通过确定从众多可辨识边缘的第二交点发出的可辨识边缘的数目，验证可辨识边缘的有效性，该第二交点包括要验证的可辨识边缘，并且该第二交点与可辨识边缘的第一交点相邻。

10.根据权利要求1的方法，其中根据边缘图像确定符号的数据单元的步骤包括给至少一个数据单元分配二进制值，以便能够对符号进行解码。

11.根据权利要求10的方法，其中根据边缘图像确定符号的数据单元的步骤包括沿第一方向扫描边缘图像，以便给至少一个数据单元分配二进制值。

12.根据权利要求11的方法，其中根据边缘图像确定符号的数据单元的步骤还包括沿第二方向扫描边缘图像，以便给沿第一方向扫描的至少一个数据单元分配二进制值。

13.根据权利要求12的方法，其中沿从上到下的方向扫描列以便给至少一个数据单元分配二进制值，并沿从下到上的方向扫描列以便给至少一个数据单元分配二进制值。

14.根据权利要求13的方法，其中分析给至少一个数据单元分配的众多二进制值，以便确定至少一个数据单元的单个二进制值。

15.根据权利要求10的方法还包括以下步骤，根据分配的二进制值对边缘图像进行解码，以便提供在该符号内编码的信息。

16.一种根据浮雕模式读取符号的特征的装置，该浮雕模式有代表编码信息的二维矩阵数据单元，该装置包括：

用于检测反射的光图形并根据从浮雕模式的反射光建立边缘图像的装置，该边缘图像至少部分代表二维矩阵数据单元；以及

用于验证边缘图像的可辨识边缘的有效性并根据浮雕模式确定符号的数据单元的装置，以便对该符号进行解码，从而提供在浮雕模式内编码的信息。

17.根据权利要求16的装置，作为包含光源的系统的一部分，该光源能够至少部分照射浮雕模式，从而能够读取至少一条可辨识边缘。

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