CN102369539A - 用于多重成像扫描仪的曝光控制 - Google Patents

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Abstract

本公开的特征在于一种用于对位于目标对象(16)上的标记(14)成像的多重成像扫描仪(12)和方法。多重成像扫描仪(12)包括：用于对目标对象(16)上的标记(14)成像的一个或更多个相机(30)；以及与这一个或更多个相机(30)中的每个相机相关联的传感器阵列(48)，用于捕捉这一个或更多个相机(30)中的每个相机的相应视场内的一系列帧(FR1-FR6)。该多重成像扫描仪(12)还包括耦合到这一个或更多个相机(30)的处理器(44)，用于对由这一个或更多个相机在这些帧中捕捉的目标对象(16)上的标记(14)进行成像和解码。这些帧(FR1-FR6)包括具有第一预设曝光时间的第一帧以及具有第二预设曝光时间的第二帧，以使得第一和第二预设曝光时间有不同历时。

Description

用于多重成像扫描仪的曝光控制
技术领域
本公开涉及用于多重成像扫描仪的曝光控制系统，且尤其涉及用于读取多个图像的可选和预定义曝光控制系统。
背景
各种光电系统已被开发出且用于读取光学标记，诸如条形码。条形码是由一系列有变化宽度的条状和间隔构成的图形标记的编码图案，这些条状和间隔具有不同的反光特性。这些条状和间隔的图案编码信息。条形码可以是一维的(例如，UPC条形码)或二维的(例如，DataMatrix条形码)。采用成像相机系统来读取(即成像和解码)条形码的系统通常被称为基于成像的条形码阅读器。
基于成像的条形码阅读器可以是便携式的或固定的。便携式条形码阅读器是适于用户手持且关于要被读取(即成像和解码)的目标标记(诸如目标条形码)移动的条形码阅读器。固定条形码阅读器通常例如相对于销售点柜台被安装在固定位置，往往被称为双窗(bi-optic)扫描仪(基于多个窗口和/或相机)、槽式扫描仪、或单窗固定扫描仪。
目标对象(例如，包括目标条形码的产品包装)被移过或刷过这一个或更多个透明窗口之一并藉此在固定条形码阅读器的视场(“FOV”)内穿过。条形码阅读器通常提供听觉和/或视觉信号以指示目标条形码已被成功成像和解码。有时条形码被“呈现”，这不同于“刷过”。这通常在刷过的条形码扫描失败时发生，因此操作者尝试第二次扫描它。
可利用固定的基于成像的条形码阅读器的典型示例包括消费者为其购物付款的销售点柜台/收银台。固定的基于成像的条形码阅读器通常被封装在外壳中，该外壳被安装在柜台里且通常包括垂直取向的透明窗口和/或水平取向的透明窗口，其任一者可被用于读取附于目标对象(即印有或附有目标条形码的产品或产品包装)的目标条形码。给定目标对象的具体大小和形状以及条形码在目标对象上的位置，销售人员(或在自助结账的情形中为消费者)顺序地将每个目标对象的条形码呈现给该垂直取向窗口或水平取向窗口中较方便的任一者。
固定的和便携式的基于成像的条形码阅读器两者皆可装备有多个成像相机，其在本文将被称为多重相机、基于成像的扫描仪、条形码阅读器、或多重成像器扫描仪。在多重成像器扫描仪中，每个相机系统通常位于多个透明窗口之一后面以使得其具有与每个其他相机系统不同的视场。虽然视场可在一定程度上交迭，但多重成像扫描仪的有效或总视场(“TFV”)通过添加附加的相机系统而增加。因此，与具有较小的有效视场且要求在非常有限的取向上将目标条形码呈现给阅读器以获得成功的可解码图像(即，可解码的目标条形码图像)的单相机阅读器相比，更希望多相机阅读器。
多重成像扫描仪的相机系统可在外壳内且关于透明窗口定位，以使得在将目标对象呈现给该外壳以读取目标对象上的目标条形码时，目标对象被多个成像相机系统成像，每个相机提供目标对象的不同图像。此类系统的一个示例在2007年9月27日提交的题为“Multiple Camera Imaging Based Bar Code Reader(基于多相机成像的条形码阅读器)”的美国专利申请序列号11/862,568中给出，该美国专利申请被转让给本发明受让人且通过援引纳入于此。
概述
本公开的一个示例实施例包括一种用于对位于目标对象上的标记成像的多重成像扫描仪，该多重成像扫描仪具有外壳，其支持一个或更多个透明窗口且限定内部区域，该内部区域包括用于在目标对象接近该多重成像扫描仪的期望范围时对目标对象上的标记成像的一个或更多个相机。该多重成像扫描仪还包括：与这一个或更多个相机中的每个相机相关联的传感器阵列，用于捕捉这一个或更多个相机中的每个相机的相应视场内的一系列帧；以及耦合到这一个或更多个相机的处理器，用于对在这些帧中捕捉的目标对象上的标记进行成像和解码。这些帧包括具有第一预设曝光时间的第一帧以及具有第二预设曝光时间的第二帧，以使得第一和第二预设曝光时间有不同历时。
本公开的另一示例实施例包括一种操作多重成像扫描仪以用于对位于目标对象上的标记成像的方法，包括：在限定内部区域的外壳中支持一个或更多个透明窗口；以及在目标对象接近该多重成像扫描仪的期望范围时用一个或更多个相机对位于目标对象上的标记成像。该方法还包括：用与这一个或更多个相机中的每个相机相关联的传感器阵列捕捉这一个或更多个相机中的每个相机的相应视场内的一系列帧；以及将处理器耦合到这一个或更多个相机以用于对由这一个或更多个相机在这些帧中捕捉的目标对象上的标记进行成像和解码。该方法还包括向这些帧中的第一帧分配第一预设曝光时间以及向第二帧分配第二预设曝光时间，以使得第一和第二预设曝光时间有不同历时。
本公开的又一示例实施例包括一种用于对位于目标对象上的标记成像的多重成像系统，包括具有外壳的扫描仪，该外壳支持一个或更多个透明窗口且限定内部区域，该内部区域具有用于在目标对象接近多重成像扫描仪的期望范围时对目标对象上的标记成像的一个或更多个相机。该系统还包括与这一个或更多个相机中的每个相机相关联的传感器阵列，用于捕捉这一个或更多个相机中的每个相机的相应视场内的一系列帧；以及耦合到这一个或更多个相机的处理器，用于对由这一个或更多个相机在这些帧中捕捉的目标对象上的标记进行成像和解码。该系统还包括编程到该多重成像系统中的选项表，该选项表具有多个预设曝光水平以供处理器为这一个或更多个相机针对这些帧选择性地选定，这一个或更多个相机各自具有带有第一预设曝光时间的第一帧以及具有后续预设曝光时间的一个或更多个后续帧，其中后续曝光水平是从这多个预设曝光水平中选择的。
附图简述
一旦参照附图考虑本发明的以下描述，本公开的前述及其他特征和优点将对本公开所属领域的技术人员变得明显，其中除非另行描述，否则相似的参考标号贯穿附图指示相似部件且其中：
图1是根据本公开一个实施例构造的具有垂直和水平窗口的用于读取多个图像的呈现型多重成像扫描仪的透视图，目标对象通过这些垂直和水平窗口被该多重成像扫描仪内共同形成扫描场的多个相机看到；
图2是根据本公开一个实施例构造的多重成像扫描仪的所选系统和电路系统的示意框图；
图3是多重成像扫描仪中针对一个循环在一个相机的期望范围RD上包括两个帧曝光时间的一个示例实施例的图形表示；
图4是本公开的示例性实施例的流程图，解说了多重成像扫描仪中针对一个循环在六个相机的期望范围RD上逐帧在各预设曝光时间之间交替的过程。
图5是本公开的示例性实施例的流程图，解说了在来自第一帧的预设曝光时间到具有经调整预设曝光时间的第二帧之间交替的过程，这些帧在多重成像扫描仪中针对一个循环在一个相机的期望范围RD上延伸；
图6是多重成像扫描仪中针对一个循环在一个相机的期望范围RD上包括多个帧曝光时间的一个示例实施例的图形表示；
图7是本公开的示例性实施例的流程图，解说了多重成像扫描仪中交替以及调整预设曝光时间的过程；
图8是本公开的示例性实施例的流程图，解说了多重成像扫描仪中用于选择最佳预设曝光时间的过程；
图9是根据本公开一实施例构造的呈现型多重成像扫描仪的透视图；
图10是根据本公开另一实施例构造的呈现型多重成像扫描仪的透视图；
图11是根据本公开另一实施例构造的呈现型多重成像扫描仪的透视图；
图12是根据本公开另一实施例构造的呈现型多重成像扫描仪的透视图。
详细描述
本公开涉及用于多重成像扫描仪的曝光控制系统，且尤其涉及用于读取多个图像的可选和预定义曝光控制系统。具体而言，本公开教示了用于鉴于由于与扫描仪的距离差异或安装在扫描仪上的一个或多个窗口的成分相异性造成的从目标图像、条形码和标记反射的光和图像的变化来提高扫描生产率的系统、装置和方法。提高扫描生产率(即，成功读取和解码目标条形码)而不管基于目标对象距离、刷过速度(其产生图像模糊)、和/或窗口成分(其可减弱条形码信号)的信号变化如何是通过在所公开成像系统的多重成像扫描仪中针对一个或更多个相机逐帧在各预设曝光时间和/或预设强度水平之间交替来达成的。
预设时间是作为评价诸如扫描仪中窗口的透射率变化之类的系统参数或要扫描的目标图像或条形码的位置的结果来建立的。
现在参照附图且尤其参照图1，其描绘了包括用于读取(即成像和解码)目标标记14的多重成像扫描仪12的成像系统10的示例性实施例。目标标记14包括(1D)和(2D)条形码、签名、指纹、邮政编码、硬图像和软图像等，下文称为位于例如目标对象16(诸如产品、包装以及产品容器)上的“目标条形码14”。
在图1的所解说实施例中，多重成像扫描仪12是通常被整合到销售点系统的销售柜台中的呈现扫描仪或双窗扫描仪，销售点系统包括例如收银台、触摸屏视觉显示器或其他类型的用户界面以及用于生成销售收据的打印机。多重成像扫描仪12包括图1中描绘的外壳18，外壳18支持两个透明窗口：水平窗口(“H”)和垂直窗口(“V”)。在替换实施例中(未示出)，多重成像扫描仪12是具有或者水平或者垂直地位于外壳18中的单个窗口的呈现扫描仪。在又一个实施例中(未示出)，多重成像扫描仪12是具有支持在外壳18中的两个以上窗口的呈现扫描仪。
在所解说的示例性实施例中，多重成像扫描仪12是固定的，且成像和解码器系统20被支持在外壳18的内部区域22内。外壳18还包括用于支持垂直窗口V的上部24和支持水平窗口H的基部26。
多个成像相机30位于多重成像扫描仪12的外壳18内且耦合到成像器和解码器系统20。这多个成像相机30具有或者直接或者在位于外壳18内的一个或更多个镜子32的辅助下从多重成像扫描仪12的窗口延伸出的相应视场(FOV)。所示镜子的进一步功能在2008年10月3日提交的题为“BAR CODEREADERS HAVING MULTIFOLD MIRRORS(具有多种镜子的条形码阅读器)”的美国专利申请序列号12/245,111中更详细地描述，该美国专利申请被转让给本公开受让人并通过援引全部纳入于此。在所解说的实施例中，来自每个成像相机30的相应FOV和光轴是不同的，且各个FOV共同形成多重成像扫描仪12的有效或总视场(TFV)。TFV可包括相机30之间交迭的FOV，尽管每个相机具有针对相应FOV的不同光轴。
在图1的所解说实施例中，相机30和镜子32位于外壳的上部24和基部26两者中，但是可位于仅上部或基部中而不脱离所要求保护的本公开的精神和范围。相机30和镜子32的定位使得在目标对象16经过窗口V和H中的一者或两者时允许每个相应FOV分别看到目标对象16的不同侧且扫描目标条形码14。多重成像扫描仪中镜子和相机定位的进一步讨论在2008年7月7日提交的题为“MULTI-IMAGING SCANNER FOR READING MULTIPLE IMAGES(用于读取多个图像的多重成像扫描仪)”的美国申请序列号12/168,347中给出，该美国申请被转让给本公开受让人并通过援引全部纳入于此。
在所解说的实施例中，对目标条形码14的成像和解码由位于扫描仪12的外壳18中的照明系统34辅助。照明系统34可以是促成在成像和解码过程期间将目标条形码14反射到相机30的FOV中的单个发光二极管(LED)、LED排、单个冷阴极灯(CFL)或CFL组合等。在替换实施例中(未示出)，照明系统34远程地位于扫描仪12外壳18外部。
在又一个实施例中(未示出)，成像系统10是便携式多重成像扫描仪。便携式多重成像扫描仪被构造成使得允许其被走路或骑车经过商店、仓库或工厂的用户携带和使用，同时读取各种符号学代码以用于进货和存货控制目的。然而，应认识到，以下将解释的本公开的成像系统10可有利地结合任何类型的基于成像的自动标识系统使用，包括但不限于，条形码扫描仪、签名成像获取和标识系统、光学字符识别系统、指纹识别系统等。本公开意在涵盖所有此类基于成像的自动识别系统。
图2是多重成像扫描仪12的所选系统和电路系统40的示意框图，其将图1的多个相机30示意性地表示为成像相机C1、C2、C3、C4、C5、C6，它们产生原始灰度图像，并且示意性地表示图像处理系统42。图像处理系统42包括一个或更多个处理器44和解码器46，其在目标条形码14存在的情况下分析来自相机的灰度图像并解码所成像的目标条形码14。以上处理器44和解码器46可被集成到多重成像扫描仪12中或者可以是分开的系统，如本领域技术人员将理解的。
在示例性实施例中，由C1-C6表示的多个相机30被耦合到成像器/解码器系统20(参见图1)，诸如外壳18内的一个或更多个印刷电路板，且每个相机C定义二维视场FV1、FV2、FV3、FV4、FV5、FV6。在窗口H、V后面且毗邻窗口H、V定位的是反射镜32(参见图1)，反射镜32帮助定义给定相机视场以使得相应视场FV1-FV6从外壳18穿过窗口，从而创建有效总视场(“TFV”)。TFV在外壳18外部的窗口H、V区域中形成多重成像扫描仪12的扫描场50(参见图1)。
由于这多个相机30中的每个相机C1-C6具有目标条形码14可在其上被成功成像和解码的有效工作范围WR(图2中示意性地示出)，因此在窗口H、V前面存在有效目标区域(扫描场50)。在扫描场50内，被呈现用于读取的目标条形码14可被成功成像和解码。
成像相机C1-C6被安排成其视场FV1-FV6使得目标条形码14移动经过视场50而不被至少一个成像相机看到是不可能的。在示例性多重成像扫描仪12中，三个相机C4-C6从垂直窗口V看出去且三个相机C1-C3从水平窗口H看出去，且其视场共同形成扫描场50。在使用中，用户将具有目标条形码14的包装或容器16在窗口前面的视场50中滑动。目标对象14可被垂直窗口后面的相机看见，或被水平窗口后面的相机看见，或被这两者看见。目标条形码14可移动穿过相机的视场50中心、或穿过视场的一端或另一端。
与成像系统10相关联的多个相机30中的每个相机组件C1-C6捕捉其相应视场FV1-FV6(参见图2)的图像帧系列。每个相机组件C1-C6的图像帧系列在图2中被示意性地示为IF1、IF2、IF3、IF4、IF5、IF6。每个图像帧系列IF1-IF6包括由与这多个相机30中的每个相应相机C1-C6相关联的相应传感器阵列48生成的个体图像帧的序列。如附图中可见，指定IF1例如表示从相机C1获得的多个相继图像。如对于成像相机是常规的，图像帧IF1-IF6是代表由每个相机组件C1-C6生成的原始灰度值的相应数字信号的形式。
示例性照明系统34具有与每个相机C1-C6相关联的一个或更多个高能发光二极管。在替换实施例中(未示出)，照明系统34由冷阴极荧光灯(CCFL)、或者由LED和CCFL的组合构成。
根据一种使用，或者销售人员或者消费者将把选择购买的产品或容器16呈现给外壳18。更具体地，印于或附于产品或产品容器16的目标条形码14将在靠近窗口H、V的区域中被呈现到视场50中以读取(即成像和解码)目标对象的经编码标记。一旦成功读取目标条形码14，将由多重成像扫描仪12生成视觉和/或听觉信号以向用户指示目标条形码14已被成功成像和解码。成功读取指示可以是以下形式：一旦从解码器46生成合适信号，发光二极管(LED)52(图2)就照明和/或扬声器54就生成听觉声音。
一个或多个图像处理器44控制相机C1-C6的操作。相机C1-C6在成像系统操作时生成数字信号56。信号56是对应于每个相机的所生成图像帧系列的原始数字化灰度值。例如，对于相机C1，信号56对应于与图像帧系列IF1相对应的数字化灰度值。对于相机C2，信号56对应于与图像帧系列IF2相对以应的数字化灰度值，依此类推。数字信号56被耦合到总线接口58，这些信号在总线接口58处被复用器60复用且随后以组织化形式传达给存储器62，从而处理器知道哪个图像表示属于给定相机。
图像处理器44从存储器62访问图像帧IF1-IF6并搜索包括所成像目标条形码14’的图像帧。若所成像目标条形码14’在一个或更多个图像帧中存在且可解码，则解码器46尝试使用具有所成像目标条形码14’的一个或更多个图像帧或其一部分来解码所成像目标条形码14’。
这多个相机30中的每个相机包括在成像处理系统42控制下操作的电荷耦合器件(“CCD”)、互补金属氧化物半导体(“CMOS”)、或其他成像像素阵列。在一个示例性实施例中，传感器阵列包括二维(“2D”)CMOS阵列，该像素阵列的典型大小为752×480像素的数量级。
多重成像扫描仪12电路系统40包括成像装置64、存储器62以及电源66。电源66电耦合到多重成像扫描仪12的电路系统40并向电路系统40供电。可任选地，多重成像扫描仪12可包括照明系统34(图2中示意性地示出)，其提供照明以照明有效总视场和扫描场50以促成获得目标条形码14的具有足以解码的分辨率和清晰度的图像14’。
对于每个相机组件C1-C6，在曝光期之后通过读出像素阵列的一些或所有像素来生成电信号，从而生成灰度值数字信号56。这如下发生：在每个相机内，传感器阵列的光接收感光器/像素在曝光期期间被充电。一旦读出传感器阵列的像素，就生成模拟电压信号，其幅度对应于读出的每个像素的电荷。每个相机组件C1-C6的图像信号56表示感光器电压值的序列，每个值的幅度表示在曝光期期间由感光器/像素接收的反射光的强度。
相机组件的处理电路系统(包括增益和数字化电路系统)随后将模拟信号数字化且转换成数字信号，其幅度对应于这些像素的原始灰度值。该灰度值GSV系列表示由相机组件生成的相继图像帧。数字化信号56包括范围通常从0-255(对于8位A/D转换器，即28＝256)的数字灰度值的序列，其中0灰度值可表示不存在由像素在曝光或积分期期间接收的任何反射光(表征为低像素亮度)，而255灰度值可表示由像素在曝光期期间接收的非常强水平的反射光(表征为高像素亮度)。在一些传感器尤其是CMOS传感器中，像素阵列的所有像素不是同时曝光的，因此，一些像素的读出可在时间上与一些其他像素的曝光期一致。
如图2中可以最佳地看出的，数字信号56由图像处理装置64的总线接口58接收，总线接口58可包括在ASIC 68控制下操作的复用器60以串行化数字信号56中包含的图像数据。数字化信号56的数字化灰度值被存储在存储器62中。数字值GSV构成图像帧系列IF1-IF6的数字化灰度版本，其对于每个相机组件C1-C6且对于每个图像帧代表在曝光期期间由成像透镜组件投影到像素阵列上的图像。若成像透镜组件的视场包括目标条形码14，则目标条形码14的数字灰度值图像14’将存在于数字化图像帧中。
解码电路系统42随后对所选图像帧进行操作并尝试解码图像帧内的任何可解码图像，例如所成像目标条形码14’。若解码成功，则代表目标条形码14中编码的数据/信息的经解码数据70随后可被处理或经由数据端口72输出到外部计算机，该外部计算机也可向阅读器传达用于重新编程用于检测对象的相机的数据。还可经由显示器输出74向多重成像扫描仪12的用户显示成功解码。一旦达成对成功成像和解码的目标条形码14的良好读取，扬声器54和/或指示器LED 52随后可被多重成像扫描仪电路系统40激活以向用户指示目标条形码14已被成功读取。
在常规的多重成像器扫描仪中，由于与扫描仪的距离变化或选择安装在扫描仪上的窗口玻璃中的成分变化，从条形码反射并被成像器接收的光可发生变化。例如，扫描仪窗口可由透光约90％的经淬火玻璃构成、或由透光效率为70％的具有防刮类金刚石涂层(DLC)的玻璃构成，或者该窗口可由层压成玻璃基底的薄蓝宝石片构成。蓝宝石窗口在成像扫描仪中使用的LED照明系统的波长(通常在630nm左右)上透光约84％。取决于最终用户需要，可购买带有任何类型的窗口的诸如双窗或水平微型槽扫描仪之类的带有水平窗口的扫描仪，且相应地，本公开的扫描仪设计是如以下更详细描述地构造的以容适各种窗口透射效率。
在图1和图2的所解说实施例中，提高扫描生产率(即，成功读取和解码目标条形码)而不管基于目标对象16距离、刷过速度(其产生图像模糊)、和/或窗口成分(其可减弱条形码信号)的信号变化如何的一种办法是在多重成像扫描仪12中针对一个或更多个相机30逐帧在各预设曝光时间和/或预设强度水平之间交替。例如，图3描绘了多重成像扫描仪12中针对一个循环包括覆盖6个相机30(C1-C6)中的每一个的期望范围“RD”的两个帧曝光时间“t”的一个示例实施例的图形表示。期望范围RD覆盖由图1中的扫描场50解说的工作区域或基于由于扫描仪12之间的不同玻璃成分导致的窗口透射变化的工作区域。
图3的所解说示例实施例中的期望范围RD包括分别由F1和F2指定的第一和第二帧且在扫描仪12的成像和解码期间重复直至达成对目标条形码14的成功解码。第一帧F1和第二帧F2皆包括针对每个相机30(C1-C6)的预设曝光时间，由区域“a”表示。第一帧F1中未被(分配给每个相机的)预设曝光时间“a”消耗的其余时间被由相机获得的图像的成像和解码过程填充。若第一帧F1中针对每个相机30(C1-C6)的曝光时间“a”的历时不够，则可能无法产生可解码的目标条形码14。在这种情形中，解码过程继续到第二帧F2，第二帧F2包括针对每个相机30(C1-C6)具有与第一帧不同的历时的新预设曝光时间，由区域“a’”表示。在所解说的实施例中，与第一帧F1中的预设时间的历时相比，该新预设时间在第二帧F2中针对每个相机30有较长历时。在一个实施例中，预设曝光时间通过增加曝光历时来调整，从而在第二帧中创建由区域“a’”表示的可调预设时间。预设曝光时间的调整量可从编程到位于处理器44中或远程处理器(未示出)中的成像系统10软件或固件中的预定义选项表获得，如本领域技术人员将理解的。在所解说的实施例中，第二帧F2提供对目标条形码14的成功读取。
帧F1和F2的组合应解说成像系统10在两个(或可能更多个)预设之间交替以及选择性地预设覆盖期望范围RD或扫描仪12中窗口的透光率变化的曝光程度的能力。在图3的所解说示例实施例中，每个相机30(C1-C6)的曝光时间在第一帧F1中在大致范围1/4ms(250微秒)到1/2ms(500微秒)中，且在第二帧F2中增加预设量，例如几微秒到几百微秒，且每个帧操作例如16ms左右。在又一示例实施例中，第一帧F1中的预设曝光历时“a”对于每个相机30(C1-C6)不同，且在第二帧F2中增加或减少到针对每个相机不同的第二预设“a’”。
图3中解说的在各预设曝光之间切换有利地消除了对成像扫描仪12中的自动曝光控制的可能需要。此外，图3中解说的在各预设曝光之间切换在与单曝光扫描系统相比时提供了优质成像系统10，因为成像系统10可允许相机30的更大景深而实质上对于成像系统10没有附加成本。
在图3中解说的另一示例实施例中，针对每个相机30的区域“a”和“a’”并非表示预设曝光历时，而是表示传感器48中的像素阵列上曝光的预设强度值。在该示例性实施例中，由于照明源34改变造成的预设强度增加结合固定曝光历时增加了目标对象的景深，以供成像扫描仪12获得成功读取。在图3中解说的又一示例实施例中，针对每个相机30的区域“a”和“a’”表示预设曝光历时和传感器48中的像素阵列上曝光的预设强度值两者的组合。通过所解说的示例实施例具有预设曝光历时、强度或其组合，允许有利地减少常规扫描仪中的硬件，诸如自动增益控制电路“AGC”。
图4是本公开涉及图3的示例性实施例的流程图，解说了在多重成像扫描仪12中针对一个循环在六个相机的期望范围RD上逐帧在各预设曝光时间之间交替的过程90，其中所有相机独立地操作过程90。在92，以预设曝光历时“a”执行成像扫描仪12的第一帧。在94，以预设曝光历时“a’”执行成像扫描仪12的第二帧，其中这两帧中的曝光历时在每个相应相机30(C1-C6)之间可以是不同值且在第二帧中的历时可以更长或更短。
涉及图4的又一实施例包括具有相等数目的“n”个预设曝光时间或预设强度的附加“n”帧，其针对每个相机在各帧之间循环直至获得对目标条形码14的成功读取、扫描仪“超时”、或扫描仪返回低功率模式。
图5是本公开涉及图3的示例性实施例的流程图，解说了在来自第一帧的预设曝光时间到具有经调整预设曝光时间的第二帧之间交替的过程100，这些帧在多重成像扫描仪中针对一个循环在一个或更多个相机的期望范围RD上延伸。具体而言，针对成像系统10示出的过程100逐帧在各预设曝光时间之间交替。在102，用预设曝光时间设置第一帧。在104，作出在第一帧内读取(即成像和解码)目标条形码的尝试。在106，作出关于用第一帧是否成功读取目标条形码的确定。若106处的确定是肯定的，则过程100通过在108读取下一目标条形码继续，并通过返回步骤102来重启过程100。若106处的确定是否定的，则在110对与第二帧相关联的预设曝光历时作出调整。在112，用第二帧作出读取目标条形码的尝试。
图6中解说了包括多重成像扫描仪12中针对一个循环覆盖一个或更多个相机30的期望范围RD的由“n”个帧曝光时间“t”表示的多个曝光水平的另一示例实施例的图形表示。期望范围RD覆盖由图1中的扫描场50解说的工作区域或基于由于扫描仪12之间的不同玻璃成分导致的窗口透射变化的工作区域。帧F1、F2和Fn包括分别由区域“a”、“a’”和“an”表示的不同且可选择性地调整的预设曝光时间。
在图6的示例实施例中，若任何相机30(C1-C6)的相应帧不能成功读取目标条形码14，则该可选择性地调整的预设时间从“a”增加到“a’”以及从“a’”增加到“an”。替换地，该可选择性地调整的预设时间除了增加以外也可以基于目标对象16在扫描场50中的距离、覆盖相机30的窗口中的玻璃的成分、或其组合而减少，以达成帧的最大所需曝光时间。预设曝光时间的调整量可从编程到位于处理器44中或远程处理器(未示出)中的成像系统10软件或固件中的预定义选项表获得，如本领域技术人员将理解的。
在图6中解说的另一示例实施例中，针对每个相机30的区域“a”、“a’”和“an”并非表示可选预设曝光历时，而是表示传感器48中的像素阵列上曝光的可选预设强度值。在该示例性实施例中，由于照明源34改变造成的预设强度增加结合固定曝光历时增加了目标对象的景深，以供成像扫描仪12获得成功读取。在图6中解说的又一示例实施例中，针对每个相机30的区域“a”、“a’”和“an”表示可选预设曝光历时和传感器48中的像素阵列上曝光的可选预设强度值两者的组合。通过所解说的示例实施例具有可选预设曝光历时、强度或其组合，允许有利地减少常规扫描仪中的硬件，诸如自动增益控制电路“AGC”。
在又一示例实施例中，在包括多重成像扫描仪12的成像系统10中，并非所有成像相机30都具有一个以上曝光时间。这可以是由于工作范围(扫描场50，参见图1)与一个或多个相应单曝光时间相机的紧邻性造成的。这也可以是由于一个或多个单曝光相机位于高透射玻璃窗口后面造成的。
图3和图6的所解说示例实施例中，期望范围RD上的帧曝光率足够高，使得在由于例如包括目标条形码14的目标对象16快速刷过扫描仪12而导致帧错过时，目标条形码仍在其穿过扫描场50时在期望范围RD中用后续帧被捕捉。常规相机中的帧曝光率约为60帧每秒(fps)，且当目标条形码在扫描场50中停留达若干帧历时的时候，图3和图6的以上示例实施例用常规相机将工作良好。图3和图6的以上示例实施例使用以1.5到2倍60(fps)操作的高速刷式扫描仪在目标条形码14快速刷过扫描场50期间也工作良好。
在另一示例实施例中，有可能根据扫描窗口(诸如图1中解说的垂直窗口V或水平窗口H)的透光效率改变到预设曝光时问。例如，若正使用DLC窗口，则预设但可选的曝光时间可被设为例如400微秒。然而，若窗口类型改变为蓝宝石窗口，则由于其胜过DLC窗口性质的优质透光蓝宝石窗口，预设可选时间被设为约250微秒。若单个曝光时间针对每种可能类型的窗口不足以覆盖产品的期望范围RD，则该示例性实施例合意地允许成像系统如先前在图3和图6中解说地交替曝光时间，但取决于扫描仪12中的窗口成分有不同水平。
图7的示例实施例中进一步解说了根据不同玻璃窗口成分或与目标对象的距离对不同预设曝光时间的可选择性。在图7的所解说示例实施例中，示出用于为多个相机30之一选择不同预设曝光时间的过程120，所有相机30独立地操作过程120。在122，由多重成像扫描仪12作出读取(即成像和解码)目标条形码的尝试。在124，作出关于预设曝光时间是否足够长以覆盖期望工作范围RD的确定。若124处的确定是肯定的，则在126读取目标条形码，且过程120返回步骤122。若124处的确定是否定的，则从选项表中选择下一高预设曝光时间，且该过程返回124处的确定。过程120可针对一个或更多个相机30在单个帧中或在各帧之间发生。
图8中的另一示例实施例中进一步解说了根据不同玻璃窗口成分或与目标对象的距离对不同预设曝光时间的可选择性。在图8的所解说示例实施例中，示出用于为多个相机30之一选择最佳预设曝光时间的过程130，所有相机30独立地操作过程130。在132，由扫描仪12作出读取(即成像和解码)目标条形码的尝试。在134，作出关于预设曝光时间是否足够长以覆盖期望工作范围RD的确定。若134处的确定是肯定的，则在136从选项表中选择下一低曝光时间，且该过程重复直至在134处发生否定确定。若134处的确定是否定的，则在138从选项表中选择下一高预设曝光时间，且该过程前进到140处的第二确定，在140处，该过程重复直至作出140处的肯定确定，此时，在142以最佳预设曝光时间读取条形码。过程130可针对一个或更多个相机30在单个帧中或在各帧之间发生。
在图7和图8的所解说实施例中，选项表可以是写入可编程可读介质(诸如耦合到解码系统20的软件或固件)的预定义列表。替换地，选项表可以是编程到例如闪速只读存储器(ROM)上的预定义列表或是可由用户编程并嵌入微处理器44、或图像处理系统42的二进制图像文件。
图9中解说了示出多重成像扫描仪12的一个示例实施例，多重成像扫描仪12能够标识所安装的窗口类型，以使得针对在扫描仪12中检测到的窗口类型的预设但可选的曝光时间被恰当地选取。多重成像扫描仪12被构造成使得垂直窗口V和水平窗口H包括特定标记202，诸如条形码，以指示其所附于的相应窗口的成分。在图9的所解说实施例中，条形码202位于窗口上或窗口内，其中至少一个相机30可读取(即，成像和解码)该信息，从而每个位置的玻璃类型被扫描仪12(即，位于例如处理器44或图像处理系统42中的逻辑和软件)知晓且可选预设曝光时间被相应地选择。在又一示例实施例中，选择预设曝光时间以使得扫描仪12以针对由图9中所示的过程标识的窗口类型的最大预定曝光时间操作。在另一示例实施例中，条形码202直接向成像系统10和扫描仪12指示针对由图9中所示的过程标识的窗口类型应当使用的最大曝光时间。
图10是解说多重成像扫描仪12的替换示例实施例，多重成像扫描仪12能够标识所安装的窗口类型以使得针对检测到的窗口类型的预设但可选的曝光时间被恰当地选取。具体而言，多重成像扫描仪12被构造成使得毗邻垂直窗口V和水平窗口H存在特定标记204，诸如条形码，以指示其所附于的相应窗口的成分。在图10的所解说实施例中，条形码204定位成毗邻窗口，诸如在每个窗口框架206上，其中至少一个相机30可读取(即，成像和解码)该信息，从而每个位置的玻璃类型被扫描仪12知晓且可选预设曝光时间被相应地选择。在又一示例实施例中，选择预设曝光时间以使得扫描仪12以针对由图10中所示的过程标识的窗口类型的最大预定曝光时间操作。在另一示例实施例中，条形码204直接向成像系统10和扫描仪12指示针对由图10中所示的过程标识的窗口类型应当使用的最大曝光时间。
图11是解说多重成像扫描仪12的替换示例实施例，多重成像扫描仪12能够标识所安装的窗口类型以使得针对检测到的窗口类型的预设但可选的曝光时间被恰当地选取。具体而言，多重成像扫描仪12被构造成使得毗邻垂直窗口V和水平窗口H存在特定传感器208，诸如磁传感器(例如，簧片开关或霍尔效应传感器)，其检测位于窗口的框架206中的磁体210的存在性。检测到磁体210充当对窗口的特定成分的指示，而不存在磁体将指示窗口的另一成分且预设曝光时间被相应地选择。在又一示例实施例中，选择预设曝光时间以使得扫描仪12以针对由图11中所示的过程标识的窗口类型的最大预定曝光时间操作。在另一示例实施例中，磁体210的存在或不存在直接向成像系统10和扫描仪12指示针对由图11中所示的过程标识的窗口类型应当使用的最大曝光时间。
图12是解说多重成像扫描仪12的替换示例实施例，多重成像扫描仪12能够标识所安装的窗口类型以使得针对检测到的窗口类型的预设但可选的曝光时间被恰当地选取。具体而言，多重成像扫描仪12被构造成使得毗邻垂直窗口V和水平窗口H存在特定光学传感器212，其能够读取(即，成像和解码)位于特定窗口上的标记214，标记214指示该标记所附于的相应窗口的成分。在图12的所解说实施例中，标记214位于窗口上或窗口内，其中相应光学传感器212可读取它，即成像和解码该信息，从而每个位置的玻璃类型被扫描仪知晓且可选预设曝光时间被相应地选择。如水平窗口H中所示，区域220中靠近传感器不存在标记214也可向成像系统10提供关于窗口中的玻璃成分的指示。在又一示例实施例中，选择预设曝光时间以使得扫描仪12以针对由图12中所示的过程标识的窗口类型的最大预定曝光时间操作。在另一示例实施例中，标记214直接向成像系统10和扫描仪12指示针对由图12中所示的过程标识的窗口类型应当使用的最大曝光时间。
在又一示例实施例中(未示出)，在多重成像扫描仪12中使用不同窗口，这些窗口包括由在扫描仪中安装窗口的人员扫描的某种标记。由安装者扫描该标记用针对正被安装的窗口的合适最大曝光时间来设置扫描仪12。
在一个示例实施例中，成像系统10在处理器44内或通过远程处理器(未示出)被编程以使用全局快门模式操作。不同于使用卷帘式快门的传感器，位于相机30中的具有全局快门模式的传感器能够在帧时间的仅小部分上曝光，从而允许与每个相机30绑定的照明系统34的时间在每个相机的相应曝光期期间独立地闪光而不造成干扰。涉及全局和卷帘式快门模式的更详细讨论在2008年12月12日提交的题为“ELECTRONIC SHUTTER FOR A DUAL-MODEIMAGER(用于双模成像器的电子快门)”的美国申请序列号12/333,844中给出，该美国申请被转让给本公开受让人并通过援引全部纳入于此。
成像系统10中的处理器44或远程处理器(未示出)耦合到相机30以控制电子快门和位于图1和图2中解说的相机内的传感器阵列上的像素的曝光时间。电子快门包括全局快门模式。全局快门传感器随后被编程以在预计用于扫描的至少两个预设曝光时间之间操作。例如，预设曝光时间将足以在最大所需工作范围RD中解码目标条形码14。
在又一实施例中，每个相机30设有专用照明系统34，该专用照明系统34仅在该相机正从目标条形码14捕捉图像时才被供能。照明系统34足够亮，从而最大所需曝光时间如此短，使得曝光将总是在这多个相机30中的下一相机开始捕捉图像之前终止。因此，第一成像相机在下一相机的照明系统激活时将不曝光，且第一相机的曝光将不受第二相机的照明闪光影响。该示例性实施例中的相机30按顺序曝光，每个相机在下一相机被供能之前结束其曝光。在所有相机30已从目标条形码14捕捉了图像之后，该序列重复。
以上描述了本发明的示例。当然，不可能为了描述本发明而描述组件或方法的每一可想到的组合，但是本领域普通技术人员将认识到，本发明的许多其他组合和置换都是可能的。相应地，本发明旨在涵盖落入所附权利要求的精神和范围内的所有此类变更、修改和变化。

Claims (20)

1.一种用于对位于目标对象上的标记成像的多重成像扫描仪，所述多重成像扫描仪包括：
外壳，其支持一个或更多个透明窗口且限定内部区域，所述内部区域包括用于在目标对象接近所述多重成像扫描仪的期望范围时对所述目标对象上的标记成像的一个或更多个相机；
与所述一个或更多个相机中的每个相机相关联的传感器阵列，用于捕捉所述一个或更多个相机中的每个相机的相应视场内的一系列帧；以及
耦合到所述一个或更多个相机的处理器，用于对由所述一个或更多个相机在所述帧中捕捉的所述目标对象上的所述标记进行成像和解码，所述帧包括具有第一预设曝光时间的第一帧和具有第二预设曝光时间的第二帧，以使得第一和第二预设曝光时间有不同历时。
2.如权利要求1所述的多重成像扫描仪，其特征在于，所述第一和第二预设曝光时间是由所述处理器选择性地选定的。
3.如权利要求1所述的多重成像扫描仪，其特征在于，所述第一预设曝光时间小于所述第二预设曝光时间。
4.如权利要求1所述的多重成像扫描仪，其特征在于，所述处理器评价对所述第一帧中捕捉的所述标记的所述成像和解码，并且若所述标记不可读取，则所述处理器从选项表选择性地选定所述第二预设曝光时间。
5.如权利要求4所述的多重成像扫描仪，其特征在于，所述处理器评价对所述第一帧中捕捉的所述标记的所述成像和解码，并且若所述标记不可读取，则所述处理器从选项表选择性地选定所述第二预设曝光时间，所述第二预设曝光时间具有比所述第一预设曝光时间大的曝光历时。
6.如权利要求1所述的多重成像扫描仪，其特征在于，所述一个或更多个透明窗口包括关于形成所述窗口的玻璃成分的指示源，以使得所述处理器评价所述指示源以从选项表选择性地选定所述第一或第二预设曝光时间。
7.如权利要求6所述的多重成像扫描仪，其特征在于，所述指示源是位于所述一个或更多个透明窗口上的条形码。
8.如权利要求6所述的多重成像扫描仪，其特征在于，所述指示源是由位于所述外壳中的磁传感器检测到的位于所述窗口中的磁体。
9.如权利要求8所述的多重成像扫描仪，其特征在于，所述磁传感器是霍尔效应传感器。
10.如权利要求6所述的多重成像扫描仪，其特征在于，所述指示源是由光学传感器读取的光学可读对象。
11.如权利要求6所述的多重成像扫描仪，其特征在于，所述指示源由所述一个或更多个相机读取。
12.一种操作多重成像扫描仪以用于对位于目标对象上的标记成像的方法，所述方法包括：
在限定内部区域的外壳中支持一个或更多个透明窗口；
在目标对象接近所述多重成像扫描仪的期望范围时用一个或更多个相机对位于所述目标对象上的标记成像；
用与所述一个或更多个相机中的每个相机相关联的传感器阵列捕捉所述一个或更多个相机中的每个相机的相应视场内的一系列帧；
将处理器耦合到所述一个或更多个相机以用于对由所述一个或更多个相机在所述帧中捕捉的所述目标对象上的所述标记进行成像和解码；以及
向所述帧中的第一帧分配第一预设曝光时间以及向第二帧分配第二预设曝光时间，以使得第一和第二预设曝光时间有不同历时。
13.如权利要求12所述的方法，其特征在于，还包括编程所述处理器以选择性地选定所述第一和第二预设曝光时间。
14.如权利要求12所述的方法，其特征在于，还包括用所述处理器评价对所述第一帧中捕捉的所述标记的所述成像和解码，并且若所述标记不可读取，则使用所述处理器从选项表选择性地选定所述第二预设曝光时间。
15.如权利要求12所述的方法，其特征在于，还包括用所述处理器评价对所述第一帧中捕捉的所述标记的所述成像和解码，并且若所述标记不可读取，则在所述第二帧中将所述预设曝光时间增加到大于所述第一帧中的所述预设曝光时间的值。
16.一种用于对位于目标对象上的标记成像的多重成像系统，所述多重成像系统包括：
具有外壳的扫描仪，所述外壳支持一个或更多个透明窗口且限定内部区域，所述内部区域包括用于在目标对象接近所述多重成像扫描仪的期望范围时对所述目标对象上的标记成像的一个或更多个相机；
与所述一个或更多个相机中的每个相机相关联的传感器阵列，用于捕捉所述一个或更多个相机中的每个相机的相应视场内的一系列帧；
耦合到所述一个或更多个相机的处理器，用于对由所述一个或更多个相机在所述帧中捕捉的所述目标对象上的所述标记进行成像和解码；以及
编程到所述多重成像系统中的选项表，所述选项表具有多个预设曝光水平以供所述处理器为所述一个或更多个相机针对所述帧选择性地选定，所述一个或更多个相机各自具有带有第一预设曝光水平的第一帧以及具有后续预设曝光水平的一个或更多个后续帧，其中所述后续曝光水平是从所述多个预设曝光水平中选择的。
17.如权利要求16所述的多重成像系统，其特征在于，所述后续曝光水平是在具有所述预设曝光水平的所述第一帧读取所述目标对象不成功时从所述多个预设曝光水平中选择的。
18.如权利要求16所述的多重成像系统，其特征在于，所述多个预设曝光水平中的一个或多个所述水平、第一预设曝光水平、以及后续预设曝光水平与针对所述一个或更多个相机曝光所述传感器阵列的时间相关联。
19.如权利要求16所述的多重成像系统，其特征在于，所述多个预设曝光水平中的一个或多个所述水平、第一预设曝光水平、以及后续预设曝光水平与针对所述一个或更多个相机在所述传感器阵列上曝光的强度相关联。
20.如权利要求16所述的多重成像系统，其特征在于，针对所述一个或更多个相机中的每个相机的所述第一预设曝光水平和后续曝光水平是从所述多个预设曝光水平中选择的，以使得所述多重成像系统以最大预定曝光水平操作。
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