CN101288086A - 用于降低基于成像器的光学代码读取器中的移动敏感度的系统和方法 - Google Patents

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Abstract

提供了一种用于读取光学代码的系统和方法。该方法包括以下步骤：感测从要被成像的目标光学代码反射的入射光；生成包括对应于所述感测的多个电信号的图像信号；生成与该图像信号的振幅相关的信息；以及根据与振幅相关的信息生成用于在感测期间调节曝光时间以使对移动的敏感度最小化的控制信号。

Description

用于降低基于成像器的光学代码读取器中的移动敏感度的系统和方法
技术领域
本发明涉及光学代码读取器。本发明尤其涉及一种用于降低基于成像器的光学代码读取器中的移动敏感度的系统和方法。
发明背景
相关技术说明
光学代码是由具有不同光反射或光发射属性的图像区域组成的图案，这些图像区域一般根据先验的规则来汇编。术语“条形码”有时被用来描述某些类型的光学代码。光学代码的光学属性和图案被选择成可在外形上将它们与使用它们的背景环境区分开。用以从光学代码标识或提取数据的设备有时被称为“光学代码读取器”，条形码扫描器就是其中一类。
光学代码读取器在许多不同环境中的固定或便携式装置中被使用，诸如在商店中用于结账服务，在制造场所用于工作流程和存货控制，以及在运输车辆中用于跟踪包裹处理等。通过例如从印刷的许多条形码的编目读取目标条形码，光学代码可以被用作一种快速的、一般化的数据输入方式。在一些使用中，光学代码读取器被连接到便携式数据处理设备或数据采集和发送设备。通常，光学代码读取器包括一个手动地对准目标代码的手持式传感器。
常规光学代码的一个示例是一维条形码符号。条形码是以固定或可变宽度的间隔分开的可变宽度矩形条的图案。这些条和间隔具有不同的光反射特性。一维条形码的一个示例是用以标识例如产品存货的UPC/EAN代码。两维或层叠条形码的一个示例是PDF 417条形码。PDF 417条形码的说明及其解码技术在授予Shellhammer等并转让给Symbol Technologies公司的、通过引用全部包括于此的美国专利第5,635,697号中公开。另一种常规光学代码被称为“MaxiCode”。它由中央定位图形或牛眼中心以及围绕该中央定位图形的六边形栅格构成。应该注意的是，在本专利申请中公开的本发明的各方面普适于光学代码读取器，而不考虑它们适于读取的特定类型的光学代码。所述发明还可适用于某些相关联的图像识别或分析。
光学代码读取器可以是基于激光或基于成像器的。在常规成像器光学代码读取器中，设有具有图像传感器成像引擎，该图像传感器具有诸如电荷耦合器件(CCD)等元件或光传感器的阵列。在线性成像器读取器中，该阵列可具有一行或两行光传感器。在区域成像器读取器中，该阵列可以是具有两行或多行光传感器的二维阵列。成像引擎还包括用于聚焦入射在图像传感器上的光的镜头组合件，以及耦合到图像传感器以输出图像信号的相关联的电路，图像信号包括对应于成像器读取器的视场的电信号阵列。电信号被数字化并作为图像数据提供给处理器以供处理，所述处理包括为解码光学代码而处理图像数据。
在最初被提出时，成像器读取器是被放置成与所读取的光学代码直接相接触。此后许多成像器读取器的工作范围有所增加，由此提供了可与某些激光读取器相匹敌的工作范围。然而，不同于对移动不敏感的激光读取器，由于成像器读取器中的使用的成像技术所固有的对移动的敏感性，成像器读取器的性能受到了限制。
为了消除或减少移动，在扫描每个光学代码时需要稳定地握住成像器读取器，这是非常讨厌、累人的并且/或者降低了生产率。在执行快速扫描的应用中，对于快速进行的需要可能会引起移动的增加，从而引起捕捉到的图像的模糊和可能的误读，进而导致潜在的失败和生产率的进一步降低。
类似于其它相机系统，移动敏感度可以通过缩短曝光时间来降低。然而，缩短曝光时间将导致光传感器检测到的光的量减少，这会使电信号的信号质量退化。已知信号质量随目标光学代码的对比度以及成像器读取器(例如，光传感器)与被成像的目标光学代码之间的距离而变化。相应地，随意地缩短曝光时间可能会导致信号质量不够以及在扫描状况不利于产生良好的信号质量时不能对信号解码。
在市售的成像器读取器中以不同的方式来处理信号质量的变化。在一种市售的成像器读取器中，曝光时间被固定为在成像器读取器旨在工作的在目标和成像器读取器之间的最大距离提供足够的信号质量。在成像器读取器的内部照明系统强度最大的情况下，当将光学代码靠近成像器读取器放置时，由光传感器生成的电信号相对较强。当将光学代码远离成像器读取器放置时，由于光扩散到更大的区域上，所以照明系统的强度下降。对光传感器生成的信号的观察显示，信号振幅随着条形码远离而减小，直到信号最终变得太小以至于成像器读取器的信号处理电路不能处理，此时成像器读取器将不能读取光学代码。市售的成像器读取器通过使用适应信号振幅的信号处理电路/数字化装置来适应信号振幅的变化从而允许成像器读取器具有相对较大的工作范围。
在另一种市售的成像器读取器中，使用可变增益放大器来调节增益以将信号振幅保持在理想的范围内。随着成像器读取器与目标光学代码之间距离增大，增益也增大。曝光时间被固定成在成像器读取器旨在工作的最大距离处提供足够的信号质量。在以上讨论的两种成像器读取器中，工作范围均比大多数用户所需的工作范围要大，而即使较短的曝光时间将在最常用的工作距离处和降低的移动敏感度下提供足够的信号质量，但是曝光时间被固定地设成在成像器读取器与目标之间的距离相对较大时能提供足够的信号质量。
相应地，本发明的一个方面是要提供一种用于降低成像器读取器的移动敏感度的系统和方法。
发明概要
在根据本发明的系统的一个实施例中提供了一种光学代码读取器系统。该系统包括：光传感器模块，用于成像目标光学代码，包括感测入射光并生成包括对应于该感测的多个电信号的图像信号；以及快门模块，它具有可调快门，用于根据曝光时间设定来控制光传感器模块的曝光时间。该系统还包括：具有至少一个处理器的处理器组合件，用于接收与图像信号的振幅相关的信息；以及可在该至少一个处理器上执行的曝光控制模块，用于根据该与振幅相关的信息生成调节曝光时间设定以便控制可调快门的控制信号。
在本发明的另一个实施例中，提供了一种读取光学代码的方法。该方法包括以下步骤：感测从要被成像的目标光学代码反射的入射光；生成包括与所述感测相对应的多个电信号的图像信号；生成与图像信号的振幅相关的信息；以及根据该与振幅相关的信息生成用于在感测过程中调节曝光时间的控制信号。
在本公开的又一实施例中，提供了一种调节光学代码读取器的曝光时间的方法。该方法包括以下步骤：检索与图像信号的振幅有关的信息；评估该与图像信号的振幅有关的信息；以及生成用于根据经评估的与振幅有关的信息设定曝光时间以便获取后续图像信号的控制信号。
在本发明的另一示例中，提供了一种用于存储计算机可读指令集的计算机可读介质，所述可读指令能够由至少一个处理器执行以调节光学代码读取器的曝光时间。这些可读指令包括：检索与图像信号的振幅有关的信息的装置；用于评估与图像信号的振幅有关的信息的装置；以及用于根据经评估的与振幅有关的信息生成设定曝光时间以便获取后续图像信号的控制信号的装置。
附图简要说明
以下将参照附图对本发明的各实施例进行说明，附图中：
图1A是根据本公开的光学代码读取器系统的一个实施例的组件的框图；
图1B是根据本公开的光学代码读取器系统的另一个实施例的组件的框图；
图2A是图1B所示的光学代码读取器系统的振幅检测器模块的一个实施例的框图；
图2B是图1B所示的光学代码读取器系统的振幅检测模块的另一个实施例的框图；
图3是由根据本公开的光学代码读取器系统的曝光控制模块执行的步骤的流程图。
优选实施例的具体说明
本发明提供一种成像器光学代码读取器，其包括用于调节成像曝光时间设定(也被称为积分时间)以使曝光时间最小化进而降低读取器对移动的敏感度的电路。对曝光时间设定的调节与读取器的光传感器输出的信号的振幅成反比关系。光传感器输出的信号强度一般在读取器和目标代码间的距离相对较小以及目标代码具有相对较佳的对比度时会有所增大。随着光传感器输出的信号强度增大，曝光时间可以缩短，由此降低对移动的敏感度。相应地，对于读取器和目标代码间的距离相对较短和/或成像具有相对较佳对比度的目标代码的情况，可降低移动敏感度。
将对附图进行参考，其中相同的标号表示各附图中类似的元件。参照图1A，示例性光学代码读取器系统2的一个实施例被示为具有成像器光学代码读取器10，其包括光传感器模块12，快门模块14，增益放大器电路16，A/D转换器电路18以及处理器组合件22。光学代码读取器10可被配置成手持式、便携式和/或固定设备。光学代码读取器10还可以包括在诸如PDA或蜂窝电话等其它设备中。光学代码读取器可以通过通信接口32与诸如主机终端或网络等至少一个其它设备30有线或无线通信。例如，光学代码读取器10可以在包括诸如键盘、显示器、打印机、数据存储、应用软件、和/或数据库等一个或多个构件的系统内实现。该系统还可与另一个系统或网络通信。通信接口32可以是有线或无线的，并且包括例如电缆、电话交换网，可通过调制解调器或ISDN接口、红外数据接口(IRDA)和/或多触点极靴。由通信接口32发送的数据可包括压缩的数据。
构想了读取器10的各构件可被组合或集成在一起。例如，增益放大器电路16可与光传感器模块12集成，而A/D转换器电路16可与处理器组合件22集成。还构想了包括在任意所示构件中的构件可被配置成单独的构件。例如，信号处理器20可包括专用处理器件并且可以从处理器组合件22分离出来。
成像器光传感器模块12包括用于感测反射自位于光学代码读取器10的视场(FOV)内的物体的光的光传感器阵列。图像光传感器模块12生成包括表示与该感测相对应的图像的电信号阵列的图像信号41。图像信号41被提供给增益放大器电路14。当读取器10为诸如线性成像器读取器时，光传感器阵列可包括用于对被成像目标的线性部分进行成像的一行或两行光传感器。或者，在诸如区域成像器读取器中，光传感器阵列可以是用于对被成像目标的二维区域进行成像的光传感器二维阵列。光传感器模块12可包括电荷耦合器件(CCD)。然而，应该理解的是，诸如CMOS、电荷调制器件(CMD)或电荷注入器件(CID)传感器等其它区域或线性图像传感器也可用于预定目的。可设置物镜组合件(未示出)，其包括用于聚焦入射在光传感器模块12上的光的至少一块镜头，并且还可包括用于支承该至少一个镜头的镜头引导组合件，以及用于沿该镜头引导组合件移动该至少一个镜头以改变镜头组合件的焦距的镜头调节机构。
快门模块14包括可调快门，其优选地包括电快门，或者可替换地包括机械快门。快门模块14从设置获取图像时的曝光时间的处理器组合件22接收控制快门模块14的操作的控制信号43。在电快门的情形中，曝光时间由光传感器内的控制器件(未示出)通过控制信号45设定。相应地，控制信号45是根据来自处理器组合件22的控制信号43生成。快门模块14可包括在光传感器模块12中，或可外置于光传感器模块12。
确定容许读取器10的目标工作范围所需的最小曝光时间。工作范围是指读取器10(例如，光传感器模块12)与被成像目标间距离的范围。工作范围还可以指旨在使用读取器来成像的光学代码的对比度的范围。更为具体地，确定所要求的最大距离所需的最小曝光时间，其中所要求的最大距离是工作范围的上限，例如，读取器10与旨在使用读取器10来成像的目标间的最大距离。或者，确定相对于对比度而言，工作范围的最低对比度所需的最小曝光时间。需要理解的是，在以下说明中，可以使用相对于对比度而言工作范围的最小曝光时间来代替对应于所要求的最大距离的最小曝光时间。
增益放大器电路16包括用于处理图像信号41的增益的一个或多个器件。增益放大器电路16优选地为固定增益放大器，但是并不局限于此。增益放大器的理想增益优选地被保持在一固定值。
由增益放大器电路16提供的理想增益被确定为用于在使用确定的最小曝光时间在所要求的最大范围处成像时将图像信号41的振幅增大到理想振幅所需的增益。理想振幅是信号处理器模块20能够处理的振幅。理想增益可以根据经验或通过使用数学模型来确定。相应地，理想增益可以根据读取器10中所用的信号处理器模块20的规格来选择。或者，可将信号处理器模块20选择为具有能够处理振幅处于将在所要求的最大和最小距离处生成的振幅的范围之内的信号的规格。增益放大器电路16输出已经放大了确定的增益倍数的信号47。
构想了包括要在所要求的最大距离处使用的曝光时间设定、增益、或信号处理器模块20的规格等系统参数可以按任意的次序选择，其中优选地，已经选定的参数被用来选择其它参数。优选地选择参数以使得在所要求的最大距离处使用的曝光时间被最小化。还构想了，可根据本公开升级现有读取器10，其中增益放大器电路16和/或信号处理器模块20可以是现有读取器10的原始构件，并且相应地选择用于在所要求的最大距离处成像的最小曝光时间。
为读取器10工作而设计的工作范围影响将要使用的理想增益的设定。读取器应该被设计成在容许用户的需要、但不是显著大于用户所需的工作范围下工作。读取器可以通过安装对该工作范围具有适当的理想增益的增益放大器电路来为具体的工作范围定制。构想了读取器10可以工作在两种可选模式下，其中每种模式对应一不同的工作范围。每种模式各自使用不同的固定增益。增益可响应于诸如模式选择等条件来调节。模式可以由用户选择或由系统2的一个或多个构件自动地选择。
A/D转换器18将经放大的信号47转换为数字信号，如所示的能够被数字处理设备处理的数据49。图像信号41可以由滤波电路(未示出)和/或软件模块来滤波，其中滤波电路可以包括在诸如增益放大器电路16或信号处理20等系统2的其它构件中。经处理的数据49包括构成对应于成像目标的像素信息的阵列(优选地，区域成像器读取器为二维阵列，而线性成像器读取器为一维阵列)的数据信号，其被提供给处理器组合件22以便诸如对其进行解码、图像识别或分析等。
处理器组合件22包括至少一个处理器102，它可包括一个或多个微处理器、现场可编程门阵列(FPGA)和/或其它一个或多个处理，并且还可包括诸如闪存器件和/或静态RAM存储器件等至少一个存储构件。此外，处理器组合件22可与诸如主机处理器等至少一个外围设备30通信。处理器组合件22或其部分可以包括在读取器10中或者外置于读取器10，诸如可在主机处理器中。读取器10中诸如A/D转换器等构件可以包括在处理器组合件22中，例如可设于同一芯片上或与处理器组合件22共用器件。
处理器组合件22还包括都能够在至少一个处理器102上执行的信号处理器模块20、曝光控制模块104以及解码器模块106。曝光控制模块104和解码器模块106是包括在该至少一个处理器102上可执行的一系列可编程指令的软件模块。信号处理器模块20也可实现为包括在该至少一个处理器上可执行的一系列可编程指令的软件模块，其中信号处理器模块20、曝光控制模块14以及解码器模块106可在该至少一个处理器中的相同或不同处理器上执行。这一系列的可编程指令可存储在诸如ROM、闪存、RAM、硬盘驱动器、CD-ROM、智能卡、3.5″软盘等计算机可读介质上，或者可通过传播信号来传送以供处理器组合件22执行从而执行在此所公开的功能以及实现根据本发明的技术效果。处理器组合件22并不限于所述的软件模块。各软件模块的功能可组合成一个模块或分布到不同的模块组合之间。
处理器组合件22还可包括可在该至少一个处理器102上执行的其它软件模块以便在处理数据51的解码以外提供对读取器10的构件和/或处理数据51的控制。例如，处理器组合件22可包括生成用于控制镜头调节机构的镜头调节控制信号的模块。
信号处理器模块20包括用于对数据49执行诸如边缘检测等数字信号处理操作从而使得数据49可进行诸如解码等进一步处理的信号处理器。更为复杂的信号处理器能够处理信噪比相对较低的信号，从而允许使用较短的曝光时间，由此对移动有更强的抗扰性。然而，复杂而昂贵的信号处理器是没有必要的。可调节曝光时间以便无论使用的是什么类型的信号处理器都能提供对移动的最大抗扰性。
曝光控制模块104在信号处理被执行之前，通过执行用于确定数据49的总振幅级的算法来处理数据49。振幅级可以通过例如从数据49确定对应于所成像的光学代码的信号并处理这些信号的高点和低点来确定。该算法可筛掉可能与噪声有关的数据信号振幅。此外，该算法可包括处理以指示它们与光学代码相关联的方式分组的振幅并生成与该光学代码相关联的振幅的振幅级。曝光控制模块104根据振幅级生成用于控制快门模块14以便控制光传感器模块12的曝光时间的控制信号43。
生成控制信号43以控制曝光时间从而使得曝光时间与振幅级成反比关系。更为具体地，当曝光控制模块104确定数据49具有相对较高的振幅等级，即指示由于读取器10与成像目标间的距离相对较短或目标的对比度相对较佳从而信号质量相对较强时，生成控制信号以将曝光时间调节为相对较短的时间从而使对移动的敏感度最小化。类似地，当曝光控制模块104确定数据49具有相对较低的振幅级，即指示由于读取距离相对较长或目标对比度相对较差从而信号质量相对较差时，生成控制信号43以将曝光时间调节为相对较长的时间从而提高信号质量。
对于机械快门，控制信号43可被转换为具有与相应控制信号的值相对应的特性(诸如电压)的模拟信号。例如，可控制机械快门将其打开对应于该模拟控制信号的特性的大小的时间量。
曝光控制模块104可根据振幅级增大和减小曝光时间设定，但仅能在由最小和最大阈值定义的预定范围之内进行。每种模式可使用不同的预订曝光时间，其中各模式具有为配合读取器设备10的特定工作范围使用而最优化的不同增益设定。在特定模式下工作时，当曝光控制模块调节阈值曝光时间设定以使其达到与该特定模式相关联的曝光时间范围的最小或最大阈值时，可以自动或手动地选择另一模式。达到曝光时间范围的最小或最大阈值这一事件可通过诸如可听报警器或显示的消息来向读取者指示，读取者可据此采取行动，诸如改变模式或手动地选择另一模式等。对于自动模式选择，达到最小或最大阈值的事件可触发自动模式选择改变，从而导致根据所选的新模式选择不同的增益设定。
解码器模块106接收或检索来自信号处理器模块20的输出，从输出中检索光学代码或其部分，对相应光学代码执行解码操作并输出相应的经解码的代码。构想了在接收部分代码时，根据对其解码的需要，解码器模块106可检索代码的至少另一部分。解码操作可包括解码条形码或诸如包括字母数字字符的文本代码等其它类型的符号。解码过程可包括字符识别处理。
在图1B所示的实施例中，示出了分别与图1A所示的系统2和读取器10相类似的具有读取器10′的系统2′。除了以下所述的读取器10和10′之间的差异以外，在此所公开的关于系统2和读取器10的结构和功能以及它们的构件的说明分别适用于系统2′和读取器10′。
除了图1A中的读取器10包括用于将信号47转换为数字信号49的A/D转换器电路，以及信号处理器模块20是处理数据49的数字信号处理器并被包括于处理器组合件22中之外，读取器10和10′以及它们的操作的配置相同。图1B中的读取器10′具有信号处理器模块20’，其包括用于对信号47进行数字化和处理并将数据51输出到处理器组合件以便对其进行诸如解码等处理的数字化装置。振幅检测器模块24被设置用于接收增益放大器电路16输出的信号47以及确定信号47的振幅并输出指示信号47的振幅的数字信号53。或者，振幅检测器模块24可处理图像信号41以确定其振幅并输出指示图像信号41的振幅的信号53。由曝光控制模块处理数字信号53以适当地调节曝光时间。
信号处理器20′包括用于对信号47进行数字化的数字化装置，并且还可包括用于对信号47进行滤波的滤波电路和/或软件模块。信号处理器20′可包括用于处理信号47以将信号47转换为能够由处理器组合件22处理的形式和/或格式的模拟或数字器件。
图2A和2B分别示出了各自由标号24’和24”指示的振幅检测器模块24的第一和第二实施例。参照图2A，检测器模块24’包括峰值检测器电路202和A/D转换器电路204。峰值检测器电路202生成电压与信号47的至少一个振幅成比例的信号203。A/D转换器204将信号203转换为指示该电压也即指示信号47的振幅的数字信号53。
参照图2B，振幅检测器模块24”包括峰值检测器电路202和窗口比较器电路206。窗口比较器电路206包括用于输出指示信号203的电压是否在预定的阈值(Vref)以下的信号53(例如，在信号203的电压低于阈值时信号53为“低”，否则信号53为“高”)的至少一个窗口比较器。当设置了一个以上窗口比较器时，每个窗口比较器可以有不同的Vref。此外，构想了电路可被设置用于输出信号53从而使其具体地指示信号203的电压在哪个(些)相应窗口比较器的Vref以下。振幅检测器模块24可包括用于在信号53还不是数字形式的情况下将其转换为数字形式的A/D转换器电路204。指示信号47的振幅的信号53以数字形式输出以供处理器组合件22处理。
曝光控制模块104处理信号53以确定信号47的振幅级并相应地调节曝光时间。对于图2A所示的实施例，信号53指示实际振幅，并设置了一种算法用于确定适于该振幅级的理想曝光时间，并生成用于相应地调节曝光时间的控制信号43。对于图2B所示的实施例，当信号53指示信号47(或41)的振幅在预定的阈值以下时，曝光控制模块104发送控制信号43以适当地将曝光时间从第一曝光时间设定增大到第二曝光时间设定，或者反之。构想了在其中信号53指示信号47(或41)的振幅具体地在多个Vref中的哪个Vref之下的实施例中，生成控制信号43以相应地增加或减少曝光时间，其中曝光时间设定是从多个曝光时间设定中选出，并且各个曝光时间设定对应于相应的Vref。
在操作中，系统2或其构件在等待读取操作被发起时可以空转、关电或处于启用状态。将不输出读取操作的结果(诸如经解码的代码)直到发起了读取操作。读取操作可通过诸如触发器或开关(硬件或软件)等致动器来发起，可由用户、传感器、处理器、主机终端等来激活致动器从而在被激活时生成用于发起读取操作的致动信号。致动信号可以诸如命令的形式由主机终端生成并由光学代码读取器10接收。一生成致动信号，读取器10和/或系统2就准备好执行读取操作，读取操作可包括上电、启用和/或初始化系统2的构件和适当的通信路径从而使得发生必要的感测、处理和传输以尝试读取操作和输出任何结果。
初始化系统2的构件可包括，例如，由曝光控制模块104将曝光时间设定设为默认值。曝光时间默认值可被确定(根据经验地或数学地)为适于预期使用读取器的最常用的距离的最小曝光时间。默认值可固定或可由用户选择。增益优选为固定的。然而，在所述的其中读取器10可在具有各种不同固定增益设定的不同模式下工作的实施例中，对读取器指定默认模式，其中默认模式可由用户选择或被固定。
一旦被初始化，光传感器模块即以默认曝光时间设定来感测入射光。光传感器模块12可不断地感测入射光并输出一系列信号41(例如，图像数据的帧序列)直到有事件发生，诸如成功读取或超时状况发生。增益放大器电路16通过放大图像信号41的电信号阵列来放大信号41。
参照图1A所示的实施例，A/D转换器电路18通过采样并将信号阵列的像素信号转换为数字信号来将信号47转换为数字信号。信号处理器模块20处理数据49以将数据49准备成便于由解码器模块106处理的形式和格式。解码器模块106尝试对经处理的数据49进行解码操作，并且如果成功则向诸如外围设备30的主机处理器输出经解码的代码。如果解码操作不成功，则解码器模块等待接收数据49的下一帧以尝试对其进行解码操作。在自接收到致动信号起经过的时间量超过预定的阈值而没有执行成功的解码操作时，可能发生超时状况。在执行解码操作时，曝光控制模块104处理数据49以确定数据49的振幅级并向快门14输出控制信号以设定曝光时间。
参照图1B所示的实施例，信号处理器模块处理信号47并输出数据51，数据51将被提供给解码器模块106以便如上所述地对其解码。在解码器模块106处理数据51的同时，振幅检测器模块24处理信号47并输出数据53，数据53将由曝光控制模块104处理。
参照图3，提供了示例性流程图300以示出由曝光控制模块104执行的步骤。在步骤302，确定是否发生了诸如成功解码或超时状况等结束事件。如果这样，则执行结束步骤302。否则，在步骤304，检索具有与图像数据的下一可用帧的振幅相关的振幅信息的数据以便评估其振幅。参照图1A所示的实施例，检索到的数据是从数据49中检索的。参照图1B所示的实施例，检索到的数据是从接收自振幅检测器模块24的数据53中检索的。
在步骤306，确定振幅信息是否指示图像数据的振幅已达到最大级(MAX)，例如饱和级。参照图1A所示的实施例，包括在检索到的数据中的信号的振幅被评估以确定饱和指示。参照图1B所示的实施例，包括在数据53中的振幅信息被评估以确定饱和指示。
如果确定存在饱和指示，则在步骤308生成控制信号43以减小曝光时间设定，其后控制回到步骤302。曝光时间减小的量可根据设计选择来决定。在当前示例中，曝光时间设定被减小到其当前值的一半。
如果确定不存在饱和指示，则在步骤310评估检索到的数据所提供的振幅信息。参照图1A中所示的实施例，评估数据49的信号振幅以确定其振幅级，即数据49的总振幅级。振幅级可通过定位数据49中可能对应于成像的光学代码的部分并确定该数据的振幅级来确定。参照图1B和2A所示的实施例，评估包括在数据53中的振幅信息以确定其振幅级。振幅级可通过定位数据53内可能对应于成像的光学代码的振幅信息并确定该数据的振幅级来确定。参照图1B和2B中所示的实施例，数据53的值被确定，其中该值包括对图像数据的总振幅评级的信息。
在步骤312，根据依照经评估的振幅来确定合适曝光时间的算法生成控制信号43。参照图1A中的实施例，以及图1B和2A所示的实施例，该算法可包括与振幅等级成反比关系地，或通过使用诸如查找表(LUT)或连续曲线等映射来线性或非线性地改变曝光时间的功能。接下来，控制返回步骤302。参照图1B和2A中所示的实施例，根据依照数据53的值确定合适的曝光时间的算法生成控制信号43。例如，当数据53的值指示数据47的振幅在Vref值之一以下时，可使曝光时间增加其当前值的一定的百分比或增大到预定的曝光时间值，其中该百分比或预定的曝光时间值对应于该特定的Vref值。当数据53的值指示信号47的振幅足够大时，则不调节曝光时间值。如果确定数据53的值指示信号47的振幅高于可靠的信号处理所需的值时，则减小曝光时间。例如，可使曝光时间值减小其当前值的一定的百分比或减小到预定的曝光时间值，其中该百分比或预定曝光时间值对应于该特定的Vref值。
因此，提供了不需要昂贵的信号处理或可变增益调节构件的读取器，其中对移动的敏感度被降低，并且根据读取器的预期工作范围最小化。
本发明的所述实施例旨在说明而不是限制，并且不试图代表本发明的每个实施例。可进行各种修改和变更而不会背离如在所附权利要求字面上及其在法律上承认的等效方案中所阐述的本发明的精神实质或范围。
权利要求书(按照条约第19条的修改)
1.一种使用至少一个工作范围的光学代码读取器系统，包括：
光传感器模块，用于成像目标光学代码，包括感测入射光并生成包括与所述感测相对应的多个电信号的图像信号；
快门模块，具有根据曝光时间设定控制所述光传感器模块的曝光时间的可调快门；
处理器组合件，具有接收与所述图像信号的振幅相关的信息的至少一个处理器；以及
可在所述至少一个处理器上执行的曝光控制模块，用于根据与所述振幅相关的信息和所述至少一个工作范围中一个选定的工作范围生成最小化所述曝光时间设定从而在所述目标光学代码的成像期间最小化所述读取器系统对移动的敏感度的控制信号。
2.如权利要求1所述的系统，其特征在于，还包括可在所述至少一个处理器上执行的、用于接收和解码在所述图像信号中获取的成像的光学代码的解码器模块。
3.如权利要求1所述的系统，其特征在于，还包括用于处理所述图像信号的增益的增益放大器电路，其中为所述至少一个工作范围中的每个相应的工作范围选择一个固定的增益。
4.如权利要求1所述的系统，其特征在于，与所述振幅相关的信息特别地与被确定为对应于光学代码的所述图像数据的数据相对应。
5.如权利要求3所述的系统，其特征在于，所述系统可在至少两个可选模式下工作，每个模式对应于所述至少一个工作范围中的一个不同工作范围，其中由最大和最小值界定的曝光时间的不同预定范围对应于相应的模式。
6.如权利要求5所述的系统，其特征在于，在所述控制信号将所述曝光时间设定调节到达到当前模式的曝光时间范围的所述最小或最大值时，一不同模式被选择，并且所述增益设定被改为与所述不同的模式相对应的固定增益设定。
7.如权利要求1所述的系统，其特征在于，还包括信号处理器；并且调节所述曝光时间设定包括，在将所述曝光时间设定设为大到足够获取其振幅足够大到由所述信号处理器处理的后续图像信号的同时，使所述曝光时间设定最小化。
8.如权利要求1所述的系统，其特征在于，还包括用于分析所述图像信号以生成与所述图像信号的振幅相关的信息的振幅检测模块。
9.如权利要求8所述的系统，其特征在于，所述振幅检测模块包括：
峰值检测器电路，用于处理所述图像信号并输出具有指示所述图像信号的至少一个振幅的电压的信号；以及
A/D转换器电路，用于将所述电压转换成能够由所述曝光控制模块处理的数字信号。
10.如权利要求8所述的系统，其特征在于，所述振幅检测模块包括：
峰值检测器电路，用于处理所述图像信号并输出具有指示所述图像信号的至少一个振幅的电压的信号；以及
比较器电路，用于生成包括有与所述图像信号的振幅相关的信息的信号，其中由所述比较器电路生成的所述信号指示所述电压何时低于预定的阈值。
11.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述曝光控制模块控制所述曝光时间设定与所述图像信号的振幅成反比关系。
12.一种读取光学代码的方法，包括以下步骤：
使用从至少一个工作范围中选择的一个工作范围感测从要被成像的目标光学代码反射的入射光；
生成包括与所述感测相对应的多个电信号的图像信号；
生成与所述图像信号的振幅相关的信息；以及
根据与所述振幅相关的信息及所述选定的工作范围生成用于在正在进行的感测期间最小化曝光时间从而在所述感测期间最小化所述读取器系统对移动的敏感度的控制信号。
13.如权利要求12所述的方法，其特征在于，还包括处理所述图像信号的增益的步骤，其中为所述至少一个工作范围中的每个相应工作范围选择一个固定增益。
14.如权利要求12所述的方法，其特征在于，所述最小化曝光时间包括，设定所述曝光时间以使得所述曝光时间与所述图像信号的振幅成反比关系。
15.如权利要求12所述的方法，其特征在于，还包括确定与光学代码相对应的所述图像数据的数据的步骤，其中与所述振幅相关的信息特别地对应于所确定的数据。
16.一种调节光学代码读取器的曝光时间的方法，包括以下步骤：
接收与图像信号的振幅相关的信息，其中所述图像信号是通过使用光学代码读取器获得的；
确定所接收的信息中特别地对应于由所述光学代码读取器获取的光学代码的图像的一部分；
评估所确定的那部分信息；以及
根据所述评估的结果生成用于使用所述光学代码读取器获取后续图像信号的最小化曝光时间设定从而在所述图像信号获取期间最小化所述光学代码读取器系统对移动的敏感度的控制信号。
17.如权利要求16所述的方法，其特征在于，所述曝光时间设定与所述图像信号的振幅成反比关系。
18.如权利要求16所述的方法，其特征在于，还包括确定与所述图像信号的振幅相关的信息是否指示所述图像信号的振幅已达到饱和级的步骤；并且如果是这样，则所述生成控制信号包括减小所述曝光时间设定。
19.如权利要求16所述的方法，其特征在于，所述评估包括生成指示所确定的那部分信息的总振幅的振幅级。
20.一种存储能够由至少一个处理器执行用于调节光学代码读取器的曝光时间的计算机可读指令集的计算机可读介质，所述可读指令包括：
用于接收与图像信号的振幅相关的信息的装置，其中所述图像信号是使用光学代码读取器获取的；
确定所接收的信息中特别地与由所述代码读取器获取的光学代码的图像相对应的一部分的装置；
用于评估所确定的那部分信息的装置；以及
用于根据所述评估的结果生成用于使用所述光学代码读取器获取后续图像信号的最小化曝光时间设定从而在所述目标光学代码的成像期间最小化所述读取器系统对移动的敏感度的控制信号的装置。

Claims (19)

1.一种光学代码读取器系统，包括：
光传感器模块，用于成像目标光学代码，包括感测入射光并生成包括与所述感测相对应的多个电信号的图像信号；
快门模块，具有根据曝光时间设定控制所述光传感器模块的曝光时间的可调快门；
处理器组合件，具有接收与所述图像信号的振幅相关的信息的至少一个处理器；以及
可在所述至少一个处理器上执行的曝光控制模块，用于根据与所述振幅相关的信息生成调节所述曝光时间设定从而控制所述可调快门的控制信号。
2.如权利要求1所述的系统，其特征在于，还包括可在所述至少一个处理器上执行的、用于接收和解码在所述图像信号中获取的成像的光学代码的解码器模块。
3.如权利要求1所述的系统，其特征在于，还包括用于处理所述图像信号的增益的增益放大器电路，其中所述增益是固定的。
4.如权利要求3所述的系统，其特征在于，所述系统可在至少两个可选模式下工作，其中不同的固定增益设定被用于相应的模式。
5.如权利要求4所述的系统，其特征在于，由最大和最小值界定的、曝光时间的不同预定范围对应于相应的模式。
6.如权利要求5所述的系统，其特征在于，在所述控制信号将所述曝光时间设定调节到达到当前模式的曝光时间范围的所述最小或最大值时，一不同模式被选择，并且所述增益设定被改为与所述不同的模式相对应的固定增益设定。
7.如权利要求1所述的系统，其特征在于，还包括信号处理器；并且调节所述曝光时间设定包括，在将所述曝光时间设定设为大到足够获取其振幅足够大到由所述信号处理器处理的后续图像信号的同时，使所述曝光时间设定最小化。
8.如权利要求1所述的系统，其特征在于，还包括用于分析所述图像信号以生成与所述图像信号的振幅相关的信息的振幅检测模块。
9.如权利要求8所述的系统，其特征在于，所述振幅检测模块包括：
峰值检测器电路，用于处理所述图像信号并输出具有指示所述图像信号的至少一个振幅的电压的信号；以及
A/D转换器电路，用于将所述电压转换成能够由所述曝光控制模块处理的数字信号。
10.如权利要求8所述的系统，其特征在于，所述振幅检测模块包括：
峰值检测器电路，用于处理所述图像信号并输出具有指示所述图像信号的至少一个振幅的电压的信号；以及
比较器电路，用于生成包括有与所述图像信号的振幅相关的信息的信号，其中由所述比较器电路生成的所述信号指示所述电压何时低于预定的阈值。
11.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述曝光控制模块控制所述曝光时间设定与所述图像信号的振幅成反比关系。
12.一种读取光学代码的方法，包括以下步骤：
感测从要被成像的目标光学代码反射的入射光；
生成包括与所述感测相对应的多个电信号的图像信号；
生成与所述图像信号的振幅相关的信息；以及
根据与所述振幅相关的信息生成用于在所述感测期间调节曝光时间的控制信号。
13.如权利要求12所述的方法，其特征在于，还包括处理所述图像信号的增益的步骤，其中所述增益是固定的。
14.如权利要求12所述的方法，其特征在于，所述调节曝光时间包括，设定所述曝光时间以使得所述曝光时间与所述图像信号的振幅成反比关系。
15.一种调节光学代码读取器的曝光时间的方法，包括以下步骤：
检索与图像信号的振幅相关的信息；
评估所述与图像信号的振幅相关的信息；以及
根据经评估的所述与振幅相关的信息生成用于设定曝光时间以获取后续图像信号的控制信号。
16.如权利要求15所述的方法，其特征在于，所述曝光时间设定与所述图像信号的振幅成反比关系。
17.如权利要求15所述的方法，其特征在于，还包括确定与所述图像信号的振幅相关的信息是否指示所述图像信号的振幅已达到饱和级的步骤；并且如果是这样，则所述生成控制信号包括生成用于减小所述曝光时间设定的所述控制信号。
18.如权利要求15所述的方法，其特征在于，所述评估包括生成指示所述图像信号的总振幅的振幅级。
19.一种存储能够由至少一个处理器执行用于调节光学代码读取器的曝光时间的计算机可读指令集的计算机可读介质，所述可读指令包括：
用于检索与图像信号的振幅相关的信息的装置；
用于评估所述与图像信号的振幅相关的信息的装置；以及
用于根据经评估的所述与振幅相关的信息生成用于设定曝光时间以获取后续图像信号的控制信号的装置。
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