CN102326187B - 识别和结算物体的方法和系统 - Google Patents

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Abstract

一种结算被展示用于购买的物体(40)的系统和方法优选在物体(40)静止或基本静止时用机器视觉系统(5)对物体(40)进行成像。物体的图像可被用来识别物体(40)并收集关于每个物体(40)的信息，例如价格。预结算清单可被生成并向消费者显示，以便为消费者示出已识别物体的费用。在消费者显示器(45)上可给予提示以催促消费者重新定位未识别物体(40)，从而辅助机器视觉系统识别这类未识别物体(40)。结算事件(例如从机器视觉系统(5)的视场移除已识别物体(40))优选自动结算已识别物体(40)，因此出纳员不必扫描或以其它方式输入物体信息到销售点系统内。

Description

识别和结算物体的方法和系统
相关申请
本申请基于美国法典§119(e)第35条要求于2008年12月23日提交的标题为“Method and Apparatus for Identifying and Tallying Objects”的美国专利申请61/140505的优先权，其全部内容通过引用合并于此。
技术领域
背景技术
本公开的领域通常涉及在零售结账台或其它处理站点处理物品。例如，在零售结账台或销售点(POS)位置处，通过消费者在自助结账台操作扫描仪或通过出纳员使用光学扫描仪扫描被选择物体从而识别和读取该物体上的光学代码，对消费者为购买而选择的物体进行当前交易以便结账。通过计算机系统处理来自光学代码的信息，从而在销售点(“POS”)系统中查找价格信息。当前结账处理的显著时间量起因于消费者或出纳员抓握物体、使物体定位从而向扫描仪展示光学代码、移动物体经过扫描仪的操作区，然后将物体装袋。移动物体经过扫描仪所导致的物理应力经常需要重新扫描，这会增加重复性运动损伤的潜在可能性。
各种系统尝试减少物体处理和为购买而交易物品所花费的时间。美国专利4,939,355、5,497,314、5,543,607、5,609,223、5,679,941以及6,213,397提出使用含有各种物品例如高度测量设备、照相机和/或扫描仪的隧道的结账系统。物品被发送通过各种系统的隧道，并在经过隧道时逐个被处理。逐个处理物品不是特别快或有效，并且隧道的物理尺寸限制何种物体可以被处理。
例如在美国专利7,246,745中描述的其它系统依靠机器或人识别物体。美国专利7,246,745中的系统使用视觉传感器捕捉产品的图像、通过使用例如尺度不变特征变换法等技术分析图像来识别产品、评定识别的可靠性并执行动作，例如如果识别的可靠性超过预定阈值，则添加产品到清单。然而，如果系统识别不出物品，则系统请求操作员识别物体，并使用输入装置例如扫描仪提供关于该物体的信息。
本发明人已经认识到用于交易为购买而展示的物品的现有系统的缺点。这类缺点可包括抓握、定位和扫描物品的相对大的时间需求；使出纳员疲劳和受伤的潜在可能性；限制可被处理的物体的隧道；使用复杂和昂贵设备；与现有结账系统不兼容；依靠机器或人识别产品而不是使用人工辅助机器识别(human assisted machine identification)；以及一旦机器系统处理物体则不容易允许消费者移除该物体的相对不灵活使用。
发明内容
优选实施例包括一种用于识别物体的机器视觉系统，该物体在到达结账台或其它处理站之前被放置在传送带或柜台上。机器视觉系统优选与处理系统通信，该处理系统例如但不限于POS系统、数据包路由系统、生产线管理系统或其它合适系统。通过机器视觉系统识别的物体可以包括在消费者或操作员可见的预结账清单或其它合适清单上。与机器视觉系统通信的显示器可以被用于提示消费者或操作员重新放置机器视觉系统没有识别的物体，以便辅助机器视觉系统识别此类未识别物体。在向消费者或操作员展示该物体时，优选通过例如灯或显示器通知消费者或操作员机器视觉系统识别了哪些物体。在消费者或操作员从传送带或柜台移除已识别物体时，此类物体优选通过处理系统自动处理。
示例系统包括可操作地连接到现有消费者或操作员站的机器视觉系统，该消费者或操作员站连接到处理系统。在优选配置中，在消费者或操作员将产品放置在柜台或传送带上且优选在机器视觉系统可见的预交易区中之后，机器视觉系统捕捉产品或其它物体的图像。机器视觉系统寻找并读取物体上的光学代码，从而例如通过使用从光学代码读取的信息在数据库中执行查找来识别该物体。物品成像优选发生在消费者或操作员将物品放置在柜台或传送带上时，并且在处理交易开始之前，即在物品基本静止时。
对于未被识别的物品，系统可以在显示屏上给出提示，从而重新定位未识别产品，使得光学代码面向机器视觉系统可见的方向。如有可能，这样重新定位的物品随后被机器视觉系统识别。系统可以在显示屏上为消费者或操作员提供已识别物品的预交易清单，该清单可以包括每个物品的描述、每个物品的价格、每个物品的目的地、全部已识别物体的累计费用或其它合适信息。消费者或操作员可以从预交易区移除已识别物体，并如果移除的物体不放置在交易区中，则系统优选从预交易清单中移除该已识别物品。
已识别和未识别物品从预交易区被移动到机器视觉系统可见的交易区。优选地，系统向消费者或操作员指示交易区中哪些物品被识别，因此告知消费者或操作员不需要扫描已识别物品。例如，第二显示屏可面向消费者或操作员，并包括交易区中物品的图像以及关于哪些物品被识别和/或哪些物品未被识别的指示。在消费者或操作员从交易区移除已识别物品时，系统自动处理移除的物品，例如通过添加移除的已识别物品到发送物品清单，并更新该清单以反映每个物品及其目的地。在消费者或操作员以当前已知的方式(例如通过从交易区移除未识别物品并对该物品称重，以及录入产品或物品代码到消费者或操作员站，或通过用光学代码阅读器扫描物品)来使用现有消费者或操作员站时，未识别物品可以被添加到已处理物品的清单中。
实施例可以被调适为与现有处理系统例如零售结账系统一起使用。某些实施例提供预交易区，其中消费者或操作员可以通过添加物品到预交易区和从预交易区移除物品来简单地添加物品到预交易清单和从该清单移除物品。在预交易区中多个物品的处理优选并行执行，即不基于逐个(one-by-one)执行处理。系统可以包括提示消费者或操作员重新定位未识别物品的提示子系统，其使得用户能够辅助机器视觉系统识别物体。这样的人工辅助可以增加优选系统的准确性和效率。因此，实施例可以采用现有处理系统例如结账系统解决上面指出的缺点中的一些或全部，和/或可以解决其它需求或缺点。
其他方面和优点根据参考附图进行的优选实施例的以下详细描述而变得明显。
附图说明
图1是优选数据读取系统的示意图。
图2是另一优选数据读取系统的示意图。
图3是另一优选数据读取系统的示意图。
图3B是另一优选数据读取系统的示意图。
图4是根据优选实施例操作数据读取系统的方法的流程图。
图5是预交易区中的物体和交易区中的物体的示意图。
图5B是预交易区中的物体和交易区中的物体的另一示意图。
图6是操作数据读取系统的另一优选方法的流程图。
图6B是根据优选实施例操作数据读取系统的另一方法的流程图。
图7是两个分离的消费者订单的物体的示意图。
具体实施方式
图1图示说明优选数据读取系统100的示意图，其包括定义预交易区的视场30，该视场在该示例中被应用于零售结账柜台。如上所述，数据读取系统100可以在结账柜台使用，或在其它合适应用中使用，例如自助结账设备、包裹处理设备(例如被邮政服务、送货和快递服务或机场行李处理使用)，或用来在制造过程中传送物品的物品传送设备，其中它可以用于机器从而识别物体和自动结算，或在出现结算事件时处理已识别物品。
作为主机或与POS系统通信的计算机10可操作地连接到信息采集器件35。计算机10可以包括具有数字处理器、中央处理单元或其它合适计算元件的收银机或任何其它合适器件。信息采集器件35可以是利用光学装置例如激光器或成像照相机捕捉数据的条形码扫描仪。可替换地，信息采集器件35可以是用来捕捉信息的射频阅读器或任何其它合适器件。信息采集器件35可以用许多方式收集信息。因此，提到扫描、读取和采集信息应理解为互相包括，并包括收集信息的其它方式。
可以通过使用信息采集器件35以常规方式(例如，经由光学代码阅读器)从物体40a-40d收集关于各个物体40a-40d的信息。然而，如下面讨论，优选不使用信息采集器件35获得关于各个物体40a-40d的信息并使该信息与每个物体40a-40d相关联。
移动传送带25从消费者接收物体40，并向数据采集器件35传送物体40。可替换地，可以用不移动的大致平坦表面替代移动传送带25，并可以朝向数据采集器件35推动或以其它方式移动物体40。
机器视觉系统5被定位成具有视场30，其中该视场30与传送带25重合，即视场30被定位以使机器视觉系统5可以“看见”传送带25上的物体并对其进行成像。机器视觉系统5优选为器件或器件的系统，其数字地捕捉输入例如电磁辐射，并将该输入数字地格式化为计算机处理的形式。例如，机器视觉系统5可以包括数字成像器、可操作地连接到数字转换器的模拟成像器、光阅读器、激光扫描仪或捕捉电磁辐射或与电磁辐射相互作用以创建与电磁辐射相关的数字信息的其它合适器件。使用沿用已久的技术、处理方法和装置来格式化此类数字信息以便计算机处理。
在优选配置中，机器视觉系统5包括一个或更多个成像器例如照相机6，并且此类成像器可以被安置在相对于视场的各种距离和角度处。换句话说，多个视场可以交迭或交叉。在优选实施例中，视场30位于传送带25上和/或邻近传送带25。可替换地，机器视觉系统5可以被定位以使得视场30与传送带25正交，或处于任何其它合适角度。例如，在优选配置中，机器视觉系统5包括远离传送带25定位的成像器，因此允许相对容易地接近传送带25上的物体40，如图1、2、3和3B所示。在可替换布置中，即使具有如上面提及的涉及隧道的相关缺点，也可以使用例如在美国临时专利申请61/140,930中公开的成像器，该申请标题为“Optical Code Reader Having Compact Arrangementfor Acquisition of Multiple Views of an Object”，提交于2008年12月26日，并且其全部内容通过引用合并于此。
在优选系统或方法中，当物体在柜台或传送带上静止时捕捉物体的图像。因此，机器视觉系统5可以包括具有滚动复位快门的互补金属氧化物半导体(“CMOS”)成像器。机器视觉系统5优选包括照相机6，该照相机具有与处理器或计算机系统和相关存储器可操作地连接的CMOS成像器和滚动复位快门。可以使用其它合适成像器，例如但不限于包括具有全局复位的CMOS成像器和电荷耦合器件(“CCD”)成像器的数字成像器，以及可操作地连接到数字转换器的模拟成像器。
机器视觉系统5可操作地连接到计算机10，例如经由物理传输线或经由无线通信装置和协议。处理来自机器视觉系统5的图像的软件可存在于机器视觉系统5中、在计算机10上、以上两者的结合和/或其它计算机系统中。处理图像优选包括搜索和解码物体40a-40d上的光学代码，例如通用产品代码(“UPC”)。定位和处理光学代码的示例系统和方法在美国专利6,808,114中描述，其标题为“Apparatus andMethod for Acquiring and Reading Optical Codes with ResultIndication”，通过引用合并于此。可以使用定位和/或处理光学代码的其它合适的图像处理技术。可替换地，可以通过图像分析，例如通过David G.Lowe在以下文献中描述的尺度不变特征变换来识别物体：“Object Recognition from Local Scale-Invariant Features”，Proceedingsof the International Conference on Computer Vision(国际计算机视觉会议学报)，希腊Corfu，1999年9月；以及“Local Feature View Clusteringfor 3D Object Recognition”，Proceedings of the Institute of Electrical andElectronics Engineers，Inc.，Conference on Computer Vision and PatternRecognition(电气和电子工程师学会计算机视觉和模式识别会议学报)，夏威夷Kauai，2001年12月；该两者全部通过引用合并于此。图像分析和光学代码解码的结合也可以用来通过机器视觉系统5识别物体。
通过处理图像来识别物体40也优选包括提供每个物体40a-40d的位置数据。位置数据优选用来在物体40移动时跟踪每个物体40a-40d的位置，并且也用来确定运动特性，以便如下所述用于结算物体40a-40d。使用图像序列分析、斑点分析、光流分析、块匹配、具有或不具有时空区域的分段算法、2维或3维变换(例如仿射变换或单应性(homograpy))、均值漂移跟踪、轮廓跟踪、在约束光流下的迭代梯度法、边缘场分析或识别图像中物体和跟踪图像中物体位置的其它合适技术，可以在视场30中映射并跟踪物体40a-40d。可以使用上面的技术或通过其它合适的物体运动跟踪技术来确定运动特性。可以监视每个物体40a-40d的轨迹和位置，并且系统可以连续更新关于在其成像区内全部已识别物体在哪里的信息。
物体识别器例如光源15可操作地连接到计算机10，以便向消费者指示物体40a-40d是否已被数据读取系统100识别。优选通过计算机10和/或机器视觉系统5使用每个物体40a-40d的位置和运动特性来将源自光源15的光投射到物体40上。光源15可以包括激光器、发光二极管或其它合适的发光器。消费者显示器可以包括显示屏45和/或光源15或其它合适器件，用以强调、标记或以其它方式使消费者获知物体40a-40d的状态信息。出纳员显示器20也可操作地连接到计算机10，以便向出纳员指示物体40a-40d的状态。出纳员显示器20优选类似于消费者显示器15/45。数据读取系统100的操作在下面描述。
经由消费者显示器并经由出纳员显示器指示物体是否已被数据读取系统100识别的另一种可替换方式是提供紧接每个物体40a-40d的指示。例如，传送带25或其它合适的基本平坦表面可以是半透明或透明的。优选包括发光二极管的灯阵列位于传送带25下面。通过机器视觉系统5或计算机10控制这一灯阵列的激活，使得不同颜色的灯基于每个物体40a-40d是否被数据读取系统100识别来照亮每个物体40a-40d。在优选实施例中，第一颜色的光晕围绕每个被识别物体的底部，并且第二颜色的光晕围绕每个未识别物体的底部。可以通过第二颜色的光晕提示消费者重新定位物体，从而数据读取系统100可以识别先前未识别的物体。机器视觉系统5和/或计算机10优选协作激活灯阵列，从而正确颜色的光晕在每个物体沿传送带25移动时“跟随”每个物体。
图2图示说明包括视场230的另一优选数据读取系统200的示意图。除视场230优选分为预交易区231和交易区232之外，数据读取系统200中的组件与数据读取系统100中的组件相似。交易区232优选邻近预交易区，并位于预交易区的下游，即位于预交易区和POS或信息采集器件235之间。视场230可以用任何合适方式被分为预交易区231和交易区232，例如通过指定照相机206中CMOS成像器的一部分像素捕捉预交易区231，并通过指定剩余像素捕捉交易区232来实现。另一示例方式为包括指示预交易区231和交易区232之间的界线的标记233。机器视觉软件使用标记233来确定物体是否在预交易区231中或在交易区232中。使用预交易区和交易区的数据读取系统的操作在下面描述。
图3图示说明包括第一视场330和第二视场331的另一优选数据读取系统300的示意图。机器视觉系统305优选包括成像器306和307，其中第一视场330对应于成像器306，并且第二视场331对应于成像器307。优选地，第一视场330定义预交易区332，并且第二视场331定义交易区334。多个照相机可以被用来对预交易区332和交易区334中的每一个成像。在可替换实施例中，可透视并由材料例如树脂玻璃(Plexiglas)、塑料或玻璃制作的隔板可以被插入消费者站立位置和交易区334之间。此类隔板的用途是防止消费者从交易区334移除物品。
图3B图示说明另一优选数据读取系统360的示意图。相同参考数字用来指代图3和图3B之间共同的元件。与数据读取系统300相似，数据读取系统360可以包括第一视场330、第二视场331，以及成像器306和307。为了下面解释的目的，第二视场331优选延伸从而覆盖信息采集器件335。数据读取系统360可以或可以不包括交易区334或预交易区332。
数据读取系统360也包括安放在杂志架352上或安放在另一合适支架上的成像器354。成像器356优选与成像器354相对地安放在传送带325的相反侧上。成像器354和356优选提供另外的视场，以便捕捉传送带325上的物体的不易被成像器306和307看见的侧面上的图像或其它数据。
如同其它实施例，信息采集器件335可以包括刻度尺、数据捕捉器件和用于从物体340采集信息的其它合适装置(图5)。
参考图1和4，图示说明一种使用数据读取系统100的方法。在步骤400，消费者将物体40放置在传送带25上。在步骤405，传送带25被激活并朝向信息采集器件35传送物体40。在物体40接近信息采集器件35时，例如通过光束传感器或物体40的质量触发在传送带25下面并紧邻信息采集器件35的重量传感器，传送带25停止运转。
在朝向信息采集器件35传送物体40时，物体40中的一些可以进入机器视觉系统5的视场30。机器视觉系统5包括软件或可操作地连接到计算机主机软件例如计算机10，该软件使机器视觉系统5能够在步骤410识别或确认各个物体40a-40c。优选在传送带25停止移动时捕捉物体40a-40c的图像。在物体40a-40c静止或基本静止时，成像器件或照相机(例如具有滚动快门的CMOS成像器)可以更容易捕捉足够清晰以允许进行图像处理例如识别和解码光学代码的图像。在执行信号对比度传递函数或其它合适函数例如光传递函数，并且信号调制为15％或更大时，可以认为图像清晰并具有相对于背景的充足对比度。可以通过从最大信号(表示最亮像素)中减去最小信号(表示最暗像素)并将该结果除以最大和最小信号之和，来计算信号调制。表示光学代码解码的充足清晰度和对比度的信号差百分数可以因成像器不同而变化。
在一个实施例中，机器视觉系统5被编程以便识别与每个物体40a-40d相关的光学代码，例如UPC，并作为识别处理的一部分在POS中查找与每个光学代码相关的信息。在其它实施例中，机器视觉系统5被编程以便在没有或结合光学代码解码的情况下识别物体40的特征和特性。例如，尺度不变特征变换法、旋转不变变换法、加速鲁棒特征法(speeded up robust features method)或其它合适的编程方法可以用于物体识别。
机器视觉系统5可以在面向机器系统5的物体40a的表面上定位光学代码。在定位光学代码之后，机器视觉系统5解码包含在光学代码中的信息，并使用解码的信息在POS中执行查找。POS检索与光学代码相关并因此与物体40a相关的信息，由此完成物体40a的识别。以相似方式，物体40b可以被识别。机器视觉系统5也优选确定每个物体40在视场30中的位置，并且例如在数据库中使每个物体的解码信息与每个物体的位置相关。
应认识到在步骤410不是所有物体40都可以被识别。物体40d可能在视场30外面，或者物体40c上的光学代码可能不面向机器视觉系统5，即使机器视觉系统5包括在各种角度和位置提供的多个成像器，例如成像器306和307。如果在步骤410没有识别物体40c，则在步骤415数据读取系统100可以提示消费者重新定位物体40c。例如，消费者显示器15/45可以包括将两种颜色的光照到物体40上的光源15。照亮物体40a和40b的绿光16a和16b指示数据读取系统100识别了这些物体。然而，照亮物体40c的红光16c指示数据读取系统100没有识别该物体。
消费者显示器15/45可以包括扬声器44(提供可听到的语音或消息)或显示屏45(提供视觉消息)以指导消费者重新安置或重新定位红光照亮的任何物体40，从而使光学代码面向机器视觉系统5。可替换地，印刷在面向消费者的平板50或其它合适表面或位置上的说明/指令可以告知消费者彩色灯的含义。如下所述，消费者显示器15/45可以仅包括显示屏45，该显示屏示出物体40的存在并提供关于各个物体40a-40c是否需要重新定位的信息。例如，显示屏45可以示出视场30中物体的图像，其中所显示图像中的物体上的注释指示哪些物体可能被识别或可能不被识别。所显示图像上的已识别物体可以由绿色矩形围绕，并可包括额外信息，例如物品描述、价格、出价等等。未识别物体可以由具有要求重新定位该物体的邻近消息的红色矩形围绕。
在步骤420，数据读取系统100创建包括所有已识别物体40的预结算清单。预结算清单可以包括每个物体40a-40c的描述、每个物体40a-40c的价格、物体40的累积价格或其它合适信息。预结算清单可以口头传达、印刷在显示屏45上、印刷在一张纸上或以其它方式向消费者合适地传达。在步骤420，数据读取系统100也在出纳员显示器20上指示哪些物体40被识别。可替换地，光源15和/或相似于光源15的光源可以为出纳员照亮已识别物体40。
在步骤425，物体40被移动，或物体40a-40c中的一个可以被移动，并且机器视觉系统5识别物体40的运动特性。例如，出纳员可以抓取物体40a，并使它朝向信息采集器件35移动。在步骤430，机器视觉系统5优选被编程以便将各个物品朝向信息采集器件的运动识别为结算事件，并促使数据读取系统100自动结算物体40a。例如，对邻近紧接信息采集器件35的视场30边缘的物体40运动的检测可以用来确定物体40何时朝向信息采集器件35移出视场30。可听到的语音或在出纳员显示器20上显示的信息或其它合适指示器告知出纳员物体40a已被结算。因此，出纳员获知不需要使用信息采集器件35来结算物体40a。
基本上与物体40a移动同时，因为存在完整光束或失去物体40a的重量，传送带25激活并使物体40b-40d朝向信息采集器件移动。机器视觉系统5优选被编程以便识别多个物体40的运动特性。例如，如果物体40b和40c一起朝向信息采集器件35移动，则机器视觉系统5可以识别运动特性是由传送带25引起的，并促使数据读取系统100不采取行动。可替换地，机器视觉系统5可以传送带25的驱动机构接合，并可以因此获得表示在传送带25激活时不针对物体40运动采取行动的信息。在另一可替换实施例中，机器视觉系统5可以跟踪物体40并在物体40a从视场30移除时结算物体40a，并且针对物体40b和40c不采取行动，因为物体40b和40c保留在视场中，即使在传送带25使它们朝向信息采集器件35移动之后也是如此。在可替换实施例中可以使用识别运动特性和物体跟踪的结合以确定结算事件是否在物体40移动时发生。
在步骤435，消费者从视场30移除物体40c。在消费者从视场移除物体40c时，物体40c通常不朝向信息采集器件35移动，而是通常离开或基本平行于信息采集器件35移动。机器视觉系统5优选被编程以便将单个物品离开或基本平行于信息采集器件35的运动识别为表示不结算该物品的事件。例如，对于穿过视场30的三个边缘中的每一个的物体可能存在不结算响应，这三个边缘对应于(1)最远离信息采集器件35的边缘，(2)最靠近出纳员的边缘，以及(3)最靠近消费者的边缘。在机器视觉系统5检测到物体40从视场30移动通过除紧接信息采集系统35的视场30的边缘之外的任何边缘时，该移动可以被解释为不结算事件。优选地，响应于机器视觉系统5识别不结算事件，数据读取系统100从预结算清单中移除物体40c，并且物体40c不被结算。物体40通过视场的4个边缘中任何一边缘的移动都可以被编程以便指定结算、不结算或其它合适事件。
在步骤440，数据读取系统100确认预结算清单上的已结算物体。例如，在预结算清单上确认的物体可以加下划线、凸显/强调(highlighted)或以其它方式合适地标记，从而告知消费者确认的物体已被结算。向消费者示出哪些物体已被结算和哪些物体被识别但未被结算，并且结合与消费者移除已识别物体并添加待识别物体而不导致移除的或添加的物体被结算的能力，可以允许消费者修改购买决定从而符合预算或其它合适目的。
在步骤445，机器视觉系统5确定是否存在被引入到视场30内并且需要识别的额外物体40。例如，一旦物体40a-40c已经从传送带25移除，则传送带25将物体40d传送到视场30内。如果存在待识别的额外物体，则在步骤410恢复识别。如果没有，则响应于机器视觉系统5在步骤425确认已识别物体40的运动特性并且分别在步骤430和步骤435结算物体或从预结算清单移除物体，在步骤450完成结算。
参考图3、5和6，图示说明一种使用数据读取系统例如数据读取系统200或300的另一种方法。数据读取系统300包括由第一视场330定义的预交易区332，并包括由第二视场331定义的交易区334。在步骤600，消费者将待购买物品放置在传送带325上。在物体340初始放置在传送带325上的时候，传送带325优选静止。
在步骤605，机器视觉系统305捕捉在第一视场330中出现的物体340的图像。在步骤610，物体340的图像被处理，即如上所述被识别和跟踪，并且预结算清单被生成并在例如消费者显示器345上向消费者显示。在步骤615，消费者显示器345指示在步骤610中未被识别的任何物体340，并优选提示消费者重新定位任何未识别物体340以使得它们可以被识别。例如，未识别物体如340f(图5)可以在消费者显示器345上用消息例如“请将条形码面朝上放置(Please placebar code face up)”来突显/强调。如果消费者在物体340f移动之前重新定位物体340f，则机器视觉系统305可以识别物体340f并将它添加到预结算清单。可替换地，物体340f可以在交易区334中被重新定位，并且机器视觉系统305可以在交易区334中第一次识别物体340f。
在步骤620，例如通过出纳员激活传送带325，物体340从预交易区332被传送到交易区334。在物体340从预交易区332移动到交易区334时，机器视觉系统305使用例如上述技术之一跟踪物体340。
在步骤625，数据读取系统300在出纳员显示器320上指示哪些物体在交易区334中被识别。例如，出纳员显示器320可以包括显示物体340b-340d的图像的显示屏(图5)。突显/强调、照亮的边界或其它指示器可以用来指示哪些物体被识别。通过告知出纳员哪些物体被识别，出纳员得知已识别物体可以从交易区334直接移动到袋子或装袋区，而且除了从交易区334移除已识别物体之外不需要其他行动来结算已识别物体。
在步骤630，数据读取系统300从预结算清单中删除从预交易区332移除到交易区334之外位置的任何已识别物体340。在交易区334中出现的已识别物体保留在预结算清单上。在步骤635，当交易区334中出现的已识别物体从交易区334移除时，它们被自动结算。例如，从交易区334移除的已识别物体视为如同使用信息采集器件335和POS扫描和计入款项(ring up)，但没有使用信息采集器件335。
在步骤640，出纳员以通常方式使用信息采集器件335来结算交易区334中的任何未识别物体。步骤600到步骤640被重复，直到消费者选择的全部物体都被结算。
参考图3B、5B和6B，图示说明使用数据读取系统例如数据读取系统360的另一种方法。数据读取系统360优选包括由第一视场330定义的预交易区332和由第二视场337定义的交易区336。交易区336优选包括信息采集器件335和传送带325的一部分。可替换地，一个或更多个视场可以定义其中放置物品的一个或更多个区域。在步骤650，消费者将待购买物品放置在传送带325上。在物体340初始放置在传送带325上的时候，传送带325优选静止。
在步骤655，机器视觉系统305捕捉在第一视场330中出现的物体340的图像。例如，物体340的图像被处理，即如上所述被识别和跟踪。在步骤660，预结算清单被生成并在例如消费者显示器345上向消费者显示。在步骤665，消费者显示器345优选指示在步骤660中未被识别的任何物体340，并优选提示消费者重新定位任何未识别物体340以使它们可以被识别。例如，未识别物体如340f(图5B)可以在消费者显示器345上用消息例如“请使编码朝上(Please face codeup)”来突显/强调。如果消费者在物体340f移动之前重新定位物体340f，则机器视觉系统305可以识别物体340f并将它添加到预结算清单。可替换地，物体340f可以在交易区336中被重新定位，并且机器视觉系统305可以在交易区336中第一次识别物体340f。可替换地，可以跳过步骤665。
在步骤670，例如通过出纳员激活传送带325，物体340从预交易区332被传送到交易区336。在物体340从预交易区332移动到交易区336时，机器视觉系统305使用上述技术之一跟踪物体340。
在步骤675，数据读取系统360从预结算清单中删除从预交易区332移除到交易区336之外位置的任何已识别物体340。在交易区336中出现的已识别物体保留在预结算清单上。可替换地，在交易区336中出现并离开信息采集器件335移动的已识别物体可以从预结算清单中移除，并优选不结算。
在步骤680，当交易区336中出现的已识别物体从传送带325移除并越过或接近信息采集器件335移动时，这样的物体被自动结算。优选地，来自信息采集器件335的可听到的嘟嘟声告知收银员已结算这样的物体。例如，在物体340接近信息采集器件335移动时，机器视觉系统305跟踪这样的物体340。接近或越过信息采集器件335移动的已识别物体视为如同使用信息采集器件335和POS扫描和计入款项，但没有使用信息采集器件335。优选地，当信息采集器件335在这样的物体340越过信息采集器件335时从此类已识别物体340采集信息时，可以采用常规的防止重复读取(double-read prevention)技术。可替换地，对于经机器视觉系统305识别的此类物体340，POS可以忽略信息采集器件335采集的任何信息。
优选地，在机器视觉系统305包括多个成像器例如成像器306、307、354和356时，机器视觉系统305能够看到除搁置在传送带325上的物体侧面之外的物体的大部分。因此，机器视觉系统305识别物体的可能性增加。并且，未识别物体很有可能具有位于搁置在传送带325上的侧面上的条形码或其它合适信息源。因此，在收银员使未识别物体越过信息采集器件335时，信息采集器件335很有可能从此类未识别物体采集信息。
可以预期的是机器视觉系统305将识别和跟踪大多数物品。消费者或操作员可以因此推测物品已被识别并可以从传送带迅速移动物品通过扫描区并移动到装袋区。因为已识别物品一进入扫描区就可听到“嘟嘟声”，所以优选地提高了速度。因此，在机器视觉系统305跟踪已识别物品的移动时，该物品可以非常快(优选比正常更快)地移动通过扫描区，而不需要条形码的任何重新定位。就消费者或操作员所知，该物品被信息采集器件335读取。在扫描仪读取已识别物体上的条形码的情况下，可以采用常规的防止重复读取技术，或者针对已识别物品可以忽略扫描仪读取。
在步骤680，当未识别物体340从传送带325移除并越过或接近信息采集器件335移动时，例如以常规条形码读取形式移动通过扫描体时，信息采集器件335优选从未识别物体采集信息，并提供可听到的嘟嘟声来告知收银员该物体已被结算。
因此，在步骤680，只要机器视觉系统305确定已识别物体340接近信息采集器件335，就优选结算这些物体340。在未识别物体340接近或越过信息采集器件335移动时，优选通过信息采集器件335和POS结算这些物体。因此，在步骤680，出纳员显示器320可以指示哪些物体340被机器视觉系统305识别。然而，优选地，收银员不需要获知哪些物体340被机器视觉系统305识别，因为使物体越过或接近信息采集器件335的相同运动优选导致结算已识别和未识别物体340，这可以提高结账效率和速度。因此，出纳员显示器320优选不指示哪些物体340被机器视觉系统305识别。
如果收银员移动物体340越过信息采集器件335并且没有听到嘟嘟声，则收银员知道向信息采集器件335重新展示该物体。本发明人已经认识到某些实施例可以允许收银员使用这样的实施例而不需要新的或另外的训练。
可替换地，在步骤680，收银员可以同时抓取两个物体340，并使这两个物体越过或接近信息采集器件335移动。如果两个物体340都被机器视觉系统305识别，则在这些物体越过或接近信息采集器件335移动时，信息采集器件335优选迅速地连续提供两次嘟嘟声。因此，收银员获知这两个物体都被结算。
如果一个物体340被识别而一个物体340未被识别，则数据读取系统360可以用可替换的方式操作。例如，数据读取系统360可以在已识别和未识别物体都越过或接近信息采集器件335移动时促使信息采集器件335仅发出一次嘟嘟声。在仅听到一次嘟嘟声后，收银员可以参考与POS相关联的显示器，以确定哪个物体是需要向信息采集器件335重新展示的未识别物体。
可替换地，信息采集器件335可以在已识别和未识别物体都越过或接近信息采集器件335移动时从未识别物体采集信息。然后数据读取系统360可以促使信息采集器件335迅速地连续两次发出嘟嘟声，因此使收银员获知两个物体都被结算。
可替换地，数据读取系统360可以在已识别和未识别物体340都越过或接近信息采集器件335移动时完全防止信息采集器件335发出嘟嘟声。然后收银员可以向信息采集器件335单独展示每个这样的物体。因为在已识别物体340接近或处于信息采集器件335的扫描区中时机器视觉系统335优选连续跟踪每个这样的物体340，所以发出嘟嘟声以告知收银员已结算这样的物体，优选实际不使用信息采集器件335。在向信息采集器件335展示这样的未识别物体时，一旦信息采集器件335能够从这样的未识别物体340采集信息，则提供嘟嘟声。
在另一可替换实施例中，数据读取系统360在已识别和未识别物体340都越过或接近信息采集器件335移动时防止信息采集器件335提供任何嘟嘟声。然后数据读取系统360可以忽略机器视觉系统305识别物体340中的一个，并切换到使用信息采集器件335的常规信息采集模式。同样，在两个未识别物体340越过或接近信息采集器件335移动时，数据读取系统360优选采用使用信息采集器件335的常规信息采集模式。在处于常规信息采集模式时，数据读取系统360优选提示消费者或操作员使用信息采集器件335一次一个地人工扫描物体。
步骤650到680被重复，直到消费者选择的全部物体都已被结算。
在通常的结账台处，存在多个消费者连续地将他们的物品群带到传送带325上。图7图示说明相邻消费者的物品之间的分离。放置在传送带325上的棒杆705或其它合适的标记物可以表示在两个单独消费者为购买而选择的物品700之间的分离。数据读取系统300优选被编程以便将在棒杆705和信息采集器件335之间的物体700识别为是与棒杆705相反侧上的物体700分离的交易。可如上所述识别并跟踪在棒杆705相反侧上的物体700。在棒杆705和信息采集器件335之间的物体700的交易完成时，来自棒杆705相反侧的已识别物体700可以被用来自动创建预结算清单并在消费者显示器345上显示(图3)该清单。优选从步骤610继续处理来自棒杆705相反侧的物体700。
可替换实施例可以与自助结账站一起使用。与自助结账站一起使用可以仅需要显示器45而不是包括两个显示器45和20(图2)，并且消费者基本上扮演使用显示器45的消费者和出纳员的双重角色。在自助结账实施例中，扫描仪235优选安置在消费者如需要可以容易使用扫描仪235的位置处。
包括出纳员显示器20或320的可替换实施例是包括增强逼真系统。在屏幕或显示器上或通过屏幕或显示器观察真实世界物体时，增强逼真系统在真实世界物体上叠加虚拟数据或图像。例如，JunRekimoto和Yuji Ayatsuka在日本东京的Sony Computer ScienceLaboratories公司开发的CyberCode系统使用物体上的光学代码来辅助机器视觉系统识别物体，并确定物体相对于使光学代码成像的照相机的真实世界笛卡尔坐标。参见在http://ftp.csl.sony.co.jp/person/rekimoto/papers/dare2000.pdf上的论文“CyberCode：DesigningAugmented Reality Environments with Viual Tags”(在2008年12月11日访问)，其全部内容通过引用合并于此。
佩戴包括可操作地连接到计算机例如计算机10、310或机器视觉系统5、305的一个或更多个照相机的视频成像头戴显示器或透视头戴显示器的出纳员可以在查看传送带25、325时看到关于传送带25、325上的产品的信息。可以购买头戴显示器，例如来自荷兰Maastricht的Cybermind Interactive Nederland公司的Vissette45，型号为005-502-202和005-502-203(透视)与005-502-002和005-502-003(视频)。头戴显示器可以解码在传送带25、325上的物体上粘贴的光学代码以识别产品并确定该产品相对于头戴显示器的位置，该光学代码可以是由机器视觉系统5、305解码的相同光学代码，或者可以是额外的光学代码。然后来自机器视觉系统5、305的关于哪些物体被数据读取系统100、300识别的信息可重叠在通过头戴显示器和/或在头戴显示器中的出纳员视场中的物体上。因此，出纳员可直接查看传送带25、325，并被展示关于哪些物体被数据读取系统100、200、300或360识别的信息。
可替换地，透视屏或窗口可以被插入出纳员和传送带25、325之间，并且头部跟踪系统可以连同增强逼真系统一起使用来显示关于传送带25、325上的产品的信息，从而在出纳员看来，每个产品的相关信息叠加每个产品。合适的头部跟踪系统的一个示例是来自美国北卡罗来纳州Durham的3rd Tech公司的HiBall-3100。可替换地，头部跟踪系统可以与头戴显示器一起使用，从而向数据读取系统300提供关于出纳员头部和传送带325上物体的空间关系信息。头部跟踪系统可以因此消除头戴显示器的确定物体位置的需求。
可替换地，消费者显示器例如消费者显示器15、45、345可以包括增强逼真系统，例如在上面描述的增强逼真系统。例如，可向消费者提供可佩戴的头戴显示器，或者可以在消费者和传送带25、325之间提供透视屏或窗口，并且这种可佩戴的显示器或透视显示器可以连同头部跟踪系统一起使用。
对于本领域技术人员来说，显然可以对上述实施例的细节做出许多改变而不违背本发明的基本原理。

Claims (33)

1.一种数据读取系统，其包括：
机器视觉系统，其包括(a)定义预交易区的第一视场，(b)邻近所述第一视场并位于所述第一视场下游的第二视场，所述第二视场定义交易区，以及(c)信息采集器件，用于确认向其展示的物品；
计算机系统，其可操作地连接到所述机器视觉系统以从所述机器视觉系统接收图像；
其中所述计算机系统被编程以便：
(1)识别在所述第一视场中出现的物体；
(2)收集关于在所述第一视场中已识别物体的信息；
(3)在已识别物体从所述第一视场移动以及进入所述第二视场时跟踪已识别物体；以及
(4)在所述已识别物体从所述第二视场移除时自动结算先前已经在所述第一视场中被识别的已识别物体，而不要求由所述信息采集器件确认先前已识别的物体。
2.根据权利要求1所述的数据读取系统，其进一步包括：
(d)可操作地连接到所述计算机系统的消费者显示器，其中所述计算机系统进一步被编程以便：
(5)经由所述消费者显示器显示已识别物体的预结算清单；
(6)经由所述消费者显示器提示重新定位在所述第一视场中出现但没有识别的物体；以及
(7)在已识别物体从所述预交易区移开但未进入所述交易区时从所述预结算清单移除物体。
3.根据权利要求1所述的数据读取系统，其进一步包括(d)可操作地连接到所述计算机系统的出纳员显示器，其中所述计算机系统进一步被编程以(5)经由所述出纳员显示器指示所述第二视场中的哪些物体已经在所述第一视场中由所述机器视觉系统识别。
4.一种数据读取系统，其包括：
机器视觉系统，其包括(a)定义预交易区的第一视场和(b)邻近所述第一视场并位于所述第一视场下游的第二视场，所述第二视场定义交易区；
计算机系统，其可操作地连接到所述机器视觉系统以从所述机器视觉系统接收图像；以及
可操作地连接到所述计算机系统的消费者显示器；
可操作地连接到所述计算机系统的出纳员显示器；以及
其中所述计算机系统被编程以便(1)识别在所述第一视场中出现的物体，(2)经由所述消费者显示器显示已识别物体的预结算表征，(3)收集关于在所述第一视场中已识别物体的信息，(4)在已识别物体移动时跟踪已识别物体，(5)在已识别物体从所述第二视场移除时自动结算已识别物体；
其中所述消费者显示器包括多个彩色光束，以便指示在所述预交易区中的已识别物体，并提示重新定位未识别物体；以及
所述出纳员显示器包括多个彩色光束，以便指示在所述交易区中的已识别物体。
5.根据权利要求4所述的数据读取系统，其中：
包括在所述消费者显示器中的所述多个彩色光束包括表示已识别物体的第一颜色的光束以及提示重新定位物体的第二颜色的光束。
6.根据权利要求5所述的数据读取系统，其进一步包括激光器从而生成所述多个彩色光束。
7.根据权利要求1所述的数据读取系统，其进一步包括(d)可操作地连接到所述计算机系统的消费者显示器和(e)可操作地连接到所述计算机系统的出纳员显示器；
其中所述消费者显示器包括第一显示屏；以及
所述出纳员显示器包括第二显示屏。
8.根据权利要求7所述的数据读取系统，其中：
所述第二显示屏包括出纳员可见的增强逼真显示器。
9.根据权利要求8所述的数据读取系统，其中：
所述增强逼真显示器包括出纳员佩戴的头戴显示器。
10.根据权利要求8所述的数据读取系统，其中：
所述增强逼真显示器包括插入出纳员和已识别物体之间的透视屏。
11.根据权利要求1所述的数据读取系统，其中：
所述机器视觉系统包括第一照相机和第二照相机；以及
所述第一视场对应于所述第一照相机，并且所述第二视场对应于所述第二照相机。
12.根据权利要求11所述的数据读取系统，其中所述第一照相机和所述第二照相机包括具有滚动复位快门的CMOS成像器。
13.根据权利要求11所述的数据读取系统，其中所述第一照相机和所述第二照相机包括具有全局复位快门的CMOS成像器。
14.一种数据读取系统，其包括：
包括与基本平坦表面重合的视场的机器视觉系统；
计算机系统，其可操作地连接到所述机器视觉系统，以便从所述机器视觉系统接收图像；以及
光学代码阅读器，用于确认向其展示的物品；
其中所述计算机系统被编程以便(a)利用从所述机器视觉系统接收的图像识别在所述视场中出现的物体；(b)收集关于在所述视场中已识别物体的信息；(c)在已识别物体移动时跟踪已识别物体；以及(d)在所述已识别物体从所述视场移除时自动结算已经由所述计算机系统利用从所述机器视觉系统接收的图像识别的已识别物体，而不用所述光学代码阅读器确认这些物体。
15.根据权利要求14所述的数据读取系统，其进一步包括可操作地连接到所述计算机系统的消费者显示器，其中所述计算机系统进一步被编程以便(e)经由所述消费者显示器显示重新定位在所述视场中出现但没有识别的物体的提示。
16.根据权利要求15所述的数据读取系统，其进一步包括可操作地连接到所述计算机系统的出纳员显示器；
其中所述计算机系统进一步被编程以便(f)经由所述出纳员显示器指示在所述视场中已识别哪些物体。
17.根据权利要求14所述的数据读取系统，其中所述计算机系统进一步被编程以便(e)当已识别物体在第一方向上从所述视场移除时自动结算已识别物体。
18.根据权利要求17所述的数据读取系统，其进一步包括可操作地连接到所述计算机系统的消费者显示器，并且其中：
所述计算机系统进一步被编程以便：
(f)经由所述消费者显示器显示已识别物体的预结算清单；以及
(g)当物体在第二方向上从所述视场移除时从所述预结算清单移除物体。
19.一种数据读取系统，其包括：
包括与基本平坦表面重合的视场的机器视觉系统；
计算机系统，其可操作地连接到所述机器视觉系统，以便从所述机器视觉系统接收图像；以及
可操作地连接到所述计算机系统的消费者显示器，其中所述计算机系统被编程以便(a)识别在所述视场中出现的物体；(b)收集关于在所述视场中已识别物体的信息；(c)在已识别物体移动时跟踪已识别物体；以及(d)在已识别物体从所述视场移除时自动结算已识别物体；
可操作地连接到所述计算机系统的出纳员显示器；
其中所述消费者显示器包括多个彩色光束，以便指示在所述视场中的已识别物体，并提示重新定位未识别物体；以及
其中所述出纳员显示器包括多个彩色光束，以便指示在所述视场中的已识别物体。
20.根据权利要求19所述的数据读取系统，其中：
包括在所述消费者显示器中的所述多个彩色光束包括指示已识别物体的一种颜色的光束，以及提示重新定位未识别物体的第二颜色的光束。
21.根据权利要求14所述的数据读取系统，其进一步包括可操作地连接到所述计算机系统的消费者显示器和出纳员显示器；并且
其中所述消费者显示器包括第一显示屏；以及
所述出纳员显示器包括第二显示屏。
22.根据权利要求21所述的数据读取系统，其中：
所述第二显示屏包括出纳员可见的增强逼真显示器。
23.根据权利要求22所述的数据读取系统，其中：
所述增强逼真显示器包括出纳员佩戴的头戴显示器。
24.根据权利要求22所述的数据读取系统，其中：
所述增强逼真显示器包括插入出纳员和已识别物体之间的透视屏。
25.根据权利要求14所述的数据读取系统，其中：
所述机器视觉系统包括具有CMOS成像器的照相机，所述CMOS成像器具有滚动复位快门。
26.根据权利要求14所述的数据读取系统，其中：
所述机器视觉系统包括具有CMOS成像器的照相机，所述CMOS成像器具有全局复位快门。
27.一种结算物体的方法，其包括：
使用机器视觉系统识别在视场中出现的物体；
通过在消费者显示器上显示的所述视场的视觉图像上强调或者指明未被识别的物品，提示消费者重新定位使用所述机器视觉系统没有识别的在所述视场中出现的物体；
使用所述机器视觉系统识别在所述视场中出现的重新定位的物体；
经由所述消费者显示器指示在所述视场中的已识别物体；
在已识别物体移动经过或移出所述视场时使用所述机器视觉系统跟踪所述视场中的已识别物体；
使用光学代码阅读器确认未被所述机器视觉系统识别的物体；以及
在已识别物体从所述视场移除时，使用可操作地连接到所述机器视觉系统的计算机系统自动结算已识别物体，而不要求由所述光学代码阅读器确认先前已识别的物体。
28.根据权利要求27所述的结算物体的方法，其进一步包括：
经由所述消费者显示器显示已识别物体的预结算清单。
29.根据权利要求27所述的结算物体的方法，其中当已识别物体在第一方向上从所述视场移除时发生自动结算已识别物体。
30.根据权利要求29所述的结算物体的方法，其进一步包括：
经由所述消费者显示器显示已识别物体的预结算清单，以及
当物体在第二方向上从所述视场移除时从所述预结算清单移除物体。
31.根据权利要求27所述的结算物体的方法，其中：
所述视场包括第一视场和第二视场；以及
跟踪已识别物体包括跟踪从所述第一视场移动到所述第二视场的已识别物体，并进一步包括：
经由出纳员显示器指示在所述第二视场中的已识别物体；并且
其中使用可操作地连接到所述机器视觉系统的所述计算机系统自动结算已识别物体是在已识别物体从所述第二视场移除时发生的。
32.根据权利要求31所述的结算物体的方法，其进一步包括：
经由所述消费者显示器显示在所述第一视场中出现的已识别物体的预结算清单；以及
当物体从所述第一视场移除而未在所述第二视场中出现时，从所述预结算清单移除物体。
33.根据权利要求31所述的结算物体的方法，其进一步包括：
使用所述机器视觉系统识别在所述第二视场中出现但未在所述第一视场中识别的物体。
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