CN103443802A - 自动化光学代码读取系统中的异常检测和处理 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于读取光学代码的自动系统，其包括自动运输对象的传送带系统，以及沿所述传送带系统被定位的对象测量系统，以便测量所运输的对象。在一种配置中，所述对象测量系统生成表示所述对象的三维模型的模型数据；沿所述传送带系统被定位的多个图像采集装置捕捉在所述对象被运输时的图像，以便能够使光学代码读取系统读取在所述图像中被捕捉的光学代码。一种异常识别系统将光学代码与所述三维模型关联，以便确定是否已经发生异常。

Description

自动化光学代码读取系统中的异常检测和处理

技术领域

本公开主要涉及数据读取系统和方法，尤其是涉及但不限于读取光学代码的系统和方法（例如，条形码）。

背景技术

光学代码编码关于被附着对象或除此以外与所述对象关联的有用的、光学可读的信息。或许，光学代码的最好例子是条形码。条形码在各种类型对象上无处不在，或与其关联，例如零售、批发和库存商品的包装；零售产品展示固定物（例如，货架）；在制造中的物品；个人或公司资产；以及文档。通过编码信息，条形码通常用作对象的识别符，其中所述识别是对象类别（例如，牛奶容器）或独特的项目。

各种光学代码读取器的类型，例如手动读取器，半自动读取器，以及自动读取器可用于对被编码在光学代码中的信息解码。在手动或半自动读取器（例如，手持式读取器，固定位置读取器）中，操作员将对象相对读取器放置，以便读取与所述物体关联的光学代码。在自动读取器（例如，入口或隧道扫描器）中，对象被相对于读取器自动放置（例如，经由传送带），以便读取器读取在所述对象上的光学代码。

当光学代码读取器尝试读取在对象上的代码时，会发生错误。例如，当手动读取器发生错误时，操作员通常再次扫描所述光学代码或手动输入（例如，经由键盘）对应于所述对象的号码（例如，UPC号码）。在自动读取器中，所述读取器需要自动确定是否发生错误或不希望的事件。因此，本发明人已经意识到精确识别和处理在自动读取器中发生的错误和不希望的事件的必要。

发明内容

附图说明

图1示出根据一个实施例的自动光学代码读取系统的框图。

图2示出图1的自动光学代码读取系统的轴测图。

图3示出图1的自动光学代码读取系统的一部分的特写轴测图，其示出根据一个实施例的传送带系统。

图4示出图1的自动光学代码读取系统的轴测图，其示出根据一个实施例的对象测量系统的垂直对象传感器系统。

图5示出图4的垂直对象传感器系统的剖视图的侧视图。

图6示出根据另一个实施例的对象测量系统的垂直对象传感器系统。

图7示出根据一个实施例的对象测量系统的横向对象传感器系统的轴测图。

图8示出根据一个实施例的横向对象传感器系统的轴测图。

图9示出图8的横向对象传感器系统的侧视图。

图10示出由根据一个例子的图8和9的横向对象传感器系统的传感器生成的对象的足迹表示。

图11a、11b、11c和11d示出根据一个实施例的由对象测量系统执行的生成对象的三维模型的方法的图形化表示。

图12a、12b、12c和12d示出由对象测量系统执行的生成对象的三维模型的备选方法的图形化表示。

图13是示出根据一个实施例的光学代码读取系统的图像采集装置的图1的自动光学代码读取系统的轴测图。

图14-18是示出图13的图像采集装置的视场的图1的自动光学代码读取系统的轴测图。

图19示出为图13的图像采集装置生成的双视场的轴测图，以及图20示出为图13的图像采集装置生成的双视场的侧视图。

图21a示出在图1的自动光学代码读取系统的传送带上的对象的照片，以及图21b示出由图13的图像采集装置捕捉的图像。

图22示出图13的图像采集装置的侧视图，其示出其视场以及由光学代码读取系统生成的背面投影射线。

图23示出表示穿过图13的图像采集装置的视场运动的对象的图形。

图24示出表示处于图13的两个图像采集装置的视场中的对象的图形。

图25示出由根据一个例子的图13的两个图像采集装置捕捉的对象的两个图像的绘制。

图26示出捕捉图25的图像的图像采集装置的视场和由图1的自动光学代码读取系统的对象测量系统生成的三维模型的轴测图。

图27包括穿过图1的自动光学代码读取系统的光学代码读取系统的视见体积（view volume）的多个对象的两个轴测图。

图28示出光学代码读取系统的视见体积中的两个对象的轴测图，其中所述对象中的一个以图像采集装置的视场来看阻挡另一个对象的光学代码。

图29示出两个对象并排穿过图1的自动光学代码读取系统的光学代码读取系统的图像采集装置的视场的轴测图。

图30示出为图29的对象生成的三维模型的轴测图。

图31示出由图1的自动光学代码读取系统的异常处理系统执行的过程的流程图。

图32和图33示出由图1的自动光学代码读取系统的对象注释系统生成的注释图像的例子渲染。

图34示出根据一个实施例，用于图7的横向传感器系统的透射光方法的传感器和人工光源的侧视图。

图35示出横向对象传感器系统的传感器以及在传送带上在图34的投射光方法中的传感器中的一个上投射阴影的对象的轴测图。

图36-40示出根据一个实施例，由图4的垂直对象传感器系统和图7的横向对象传感器系统产生的对象的模拟侧面轮廓图像和模拟足迹图像。

图41示出根据一个实施例的图34的传感器的侧视图，其示出各个测量参数，它们被用于计算两个对象之间最小间距以便防止横向对象传感器系统形成合并和幻象的图像。

图42-46示出根据一个实施例，由图4的垂直对象传感器和图7的横向对象传感器系统产生的模拟图像，其表示被距离隔开足以防止横向对象传感器系统形成合并和幻象对象的两个对象。

图47示出和三个模拟相对应的图像，其示出当在图42-46中示出的对象被小于在图41中表示的最小间距计算的距离隔开时，合并和幻象对象的形成的。

图48示出图47的三个模拟，其中，利用来自图4的垂直对象传感器系统的轮廓和由横向对象传感器系统产生的图像，逻辑“与”被执行，以便消除幻象和合并的对象。

图49包括对象的渲染和利用图7的横向对象传感器的透射光方法产生的其相应足迹。

图50示出图1的自动光学代码读取系统的实施例的轴测图，其中，所述横向对象传感器系统包括被定位在传送带之间的间隙正上方和正下方的元件，以便为横向对象传感器系统提供垂直朝向的非倾斜视图平面。

图51示出图50的自动光学代码读取系统的实施例的轴测图，其中，数据采集装置被逆流运动（与传送带运动相反），以便传送带之间的间隙在所述数据采集装置的中的一个的顶部的正下方，以及横向对象传感器系统的元件沿所述数据采集装置的顶部被定位。

图52示出图1的自动光学代码读取系统的处理系统架构的例子。

图53示出根据一个实施例的侧面扫描器和顶部扫描器解码处理器算法的流程图。

图54示出根据一个实施例的底部扫描器解码处理器算法的流程图。

图55示出根据一个实施例的光幕处理器算法的流程图。

图56示出根据一个实施例的互连处理器算法的流程图。

图57示出根据一个实施例的相关处理器算法的流程图。

具体实施方式

/.概述

参考前述绘图，本节描述特定实施例及其详细的构造和操作。这里描述的实施例仅仅通过示例的方式阐述，并不是起限制的作用。鉴于这里所述的教义，应当明白其他的实施例是可能的，并且可以对这里所述的实施例做出改变，并且可以存在构成本实施例所述组件、部件或步骤的等效的组件、部件或步骤。

为了简化和清楚起见，某些实施例的组件或步骤的某些方面未展示不必要的细节，这是由于鉴于这里所述的教义，这样的细节对于的本领域中技术人员来说是显而易见的，和/或这样的细节会混淆实施例的更多有关方面的理解。

这里将描述基于各种成像器的光学代码读取器和关联的方法。在某些实施例中，利用识别和处理异常的改善系统和方法描述基于自动成像器的光学代码读取器。下面将详细描述各种异常类型。在某些实施例中，基于改善的自动成像器的光学代码读取器被描述为允许纵向（沿着运动方向）对象之间的紧密间距，包括对象之间没有纵向对象之间的间距。

图1示出根据一个实施例的自动光学代码读取系统100的框图。系统100经配置自动定位在读取区内的对象或运动穿过读取区的对象，读取被布置在对象上的光学代码，以及当发生异常时识别。异常和理想情况未发生的事件相对应，其中所述理想情况对应于当系统100成功读取光学代码并且有信心关联将所述光学代码和穿过系统100的对象关联（例如，所述光学代码仅和一个对象关联，并且所述对象仅仅具有与其关联的一个光学代码）的时候。各种异常类型是可能的。例如，一种异常类型和对象穿过系统100，但是光学代码未被系统100读取的现象（被称为“无代码”异常）相对应。另一个异常类型和光学代码被读取，但是系统100未检测到已经穿过系统100的对象的现象（被称为“无对象”或“幻象读取”异常）相对应。另一个异常类型和被系统100读取的一个光学代码和穿过系统100的多个对象关联的现象（被称为“多个对象”异常）相对应。另一个异常类型和被系统100读取的多个不同光学代码和穿过系统100的一个对象关联的现象（被称为“多个代码”异常）相对应。上述异常的各种子集，以及其他异常类型是可能的，并且适用于这里所述的系统/方法。

系统100包括执行各种任务的各种模块或子系统。下面将详细描述这些子系统。这些系统中的一个或更多可以包括处理器，关联的软件或硬件构造，实施由所述系统执行的特定功能的和/或存储器。所述系统的处理器可以被嵌入在单个中央处理单元中，或者可以被分发，使得系统具有其自己的专用处理器。而且，某些实施例可以作为计算机程序产品被提供，所述计算机程序产品包括，非暂时性机器可读存储介质，在其上面存储用于对计算机（或其他电子设备）编程以执行这里所述过程或方法的指令（以压缩或非压缩形式）。机器可读存储介质可以包括但不限于，硬盘驱动器，软盘，光盘，CD-ROM，DVD，只读存储器（ROM），随机存取存储器（RAM），EPROM，EEPROM，闪存存储器，磁卡或光卡，固态存储器设备，或适于存储电子指令的其他介质/机器可读介质类型。进一步地，实施例还可以作为包括机器可读信号（以压缩或非压缩形式）的计算机程序产品被提供。无论是否使用载波调制与否，机器可读信号的例子包括但不限于，可以经配置存取支配或运行计算机程序的计算机系统或机器主机的信号，包括通过互联网或其他网络下载的信号。例如，软件的分发可以经由CD-ROM或经由互联网下载。

为了自动运动对象穿过系统100，所述系统100包括传送带系统105。传送带系统105可以包括将对象自动运输穿过三维视见体积的机械传送系统的一个或更多类型，以便被布置在所述对象上的光学代码可以被读取，所述对象被识别，并且所述对象被添加到例如项目办理列表中。图2示出系统100一个实施例的轴测图，以及图3示出系统100的一部分的特写轴测图。如图2和3所示，传送带系统105可以包括一个或更多传送带110（图2和3示出两个传送带110）以及运动传送带110、以便被放置在所述传送带110上的对象以纵轴方向（相对Y轴）穿过系统100的相应驱动机构。在一个例子中，传送带系统105可操作以相对快的速度（例如，200-400毫米/秒（mm/s））沿纵轴方向运动项目，以便对象可以被快速添加到所述项目办理列表中。传送带系统105相对数据采集装置111、112运动项目，所述数据采集装置111、112在传送带110的上方形成拱架。数据采集装置111、112包括捕获和运动穿过所述拱架的对象对应的信息的各种组件。虽然示出的数据采集装置111、112包括在他们之间的空隙，数据采集装置111、112可以被嵌入在传送带110上方形成的狭长隧道中。数据采集系统的细节在2011年1月24日提交的美国专利申请No.61/435777、代理人案卷号no.51306/1500：1以及2012年1月24日提交的美国专利申请No.-/--、代理人案卷号No.51306/1501：1中被进一步描述。这两个申请被合并于此，仅供参考。

如图1所示，系统100还包括沿传送带系统105被定位以测量被传送带系统105运输的对象的对象测量系统115。对象测量系统115生成表示被传送带系统105运输的对象的三维模型的模型数据。下面通过参考图7-12和34-51，将详细描述对象测量系统115。

系统100还可以包括在图1中示出的光学代码读取系统120，所述光学代码读取系统120可操作捕捉当所述对象被传送带系统105运输时的对象的图像。光学代码读取系统120识别被布置在所述对象上的光学代码是否被捕捉为图像，以及解码被捕捉的那些光学代码的那些图像。本领域的技术人员应当明白，光学代码读取系统120可以包括对各种光学代码解码的不同解码器（例如，软件算法，硬件构造）所述各种光学代码包括一维（例如，线性）代码（例如，UPC，条形码，代码25，代码39，代码93，代码128，代码11，EAN8，EAN13，普莱西系统，POSTNET），堆叠线性码（例如，GS1Databar，PDF417），以及二维（例如，矩阵）代码（例如，aztec代码，maxicode，QR代码，高容量彩色条形码，数据矩阵）。

光学代码读取系统120可操作为其捕捉的图像中的光学代码生成投影数据。投影数据表示投射到光学代码读取系统120的三维视见体积中的背面投影射线。这些背面投影射线和所述图像中的光学代码的表示的位置关联。下面通过参考图14-24，将详细描述光学代码读取系统120。

系统100还可以包括光学代码交叉系统125，所述光学代码交叉系统125经配置接收对象测量系统115的模型数据和光学代码读取系统120的投影数据。光学代码交叉系统125使用所述模型数据和投影数据确定为所解码的光学代码生成的背面投影射线是否和三维模型交叉。-下面通过参考图25和26，将详细描述光学代码交叉系统125。

系统100包括与光学代码交叉系统125通信的可选的异常识别系统130。异常识别系统130经配置确定由光学代码读取系统120读取的光学代码是否和由对象测量系统115生成的三维模型关联。在一个例子中，基于由光学代码交叉系统125确定的交叉，异常识别系统130确定所述光学代码和三维模型关联。利用所述光学代码和三维模型的关联（或缺少关联），异常识别系统130可以确定是否发生异常。例如，如果对象穿过系统100并且对象测量系统115生成对象的三维模型，但是没有光学代码和所述三维模型关联（例如，没有光学代码的背面投影射线和三维模型交叉），异常识别系统130将这种现象识别为“无代码”异常。异常识别系统130还可操作按照类型和子类型对异常分类，以便生成表示异常类型和/或子类型的异常类别识别信息。下面通过参考图25和28，将详细描述异常识别系统130。

系统100还可以包括与异常识别系统130通信的可选的异常处理系统135。异常处理系统135确定以什么方式处理（例如，解决）由异常识别系统130基于所述异常类型识别的异常。为此，由异常识别系统130生成的异常类别识别信息被传递到异常处理系统135。异常处理系统135可操作确定异常应当以多种方式中的哪一种解决。例如，异常处理系统135可以确定要被自动解决的异常（例如，忽视所述异常）或由操作员手动解决的异常。异常处理系统135可以和存储与异常关联的各种信息类型的可选的存储装置140通信。下面通过参考图31，将详细描述异常处理系统135。

系统100还可以包括可选的对象注释系统145，所述对象注释系统145可操作生成和异常的可视表示相对应的注释图像数据，以便操作员能够轻易识别被运输穿过系统100的哪个对象具有和他们关联的异常。由对象注释系统145生成的注释图像数据被传递给显示屏150，显示屏150显示所述异常的可视表示。下面通过参考图30和31，将详细描述对象注释系统145。

//.对象测量系统

对象测量系统115包括沿传送带系统105被定位的一个或更多传感器，以及测量沿传送带系统105运动的对象的一个或更多尺寸的关联处理器。在一个实施例中，对象测量系统115包括垂直对象传感器。在另一个实施例中，对象测量系统115包括横向对象传感器。在另一个实施例中，对象测量系统115包括垂直对象传感器和横向对象传感器两者。

图4示出根据一个实施例的系统100的对象测量系统115的垂直对象传感器系统410的轴测图，以及图5示出系统100的对象测量系统115的垂直对象传感器系统410的剖切侧视图。垂直对象传感器系统410包括双光幕415、420，所述双光幕415、420由沿数据采集装置111、112的侧臂425、430、435、440分隔开的感测元件422（例如，传感器）制成。图6示出侧臂425、430、435、440的备选设计和双光幕415、420的元件422的备选布置的轴测图。在一个实施例中，光幕415、420弹回以及进入所述对象的图像被光学代码读取系统120捕捉在三维视见体积445中的垂直面中。所述具有在视见体积445中反弹的双光幕415、420能够让对象测量系统115检测物体何时进入和退出视见体积445。双光幕415、420还可以允许系统100在传送带110改变速度或甚至停止或启动时能正确起作用。虽然图4、5和6的实施例示出双光幕415、420，但是垂直对象传感器系统410不必包括两个光幕。例如，垂直对象传感器系统410可以仅包括光幕415、420中的一个（例如，返回光幕415），或可以包括三个或更多的垂直光幕。

光幕415、420的元件422可以以各种排列对齐。例如，图4和5的元件422沿着跟随臂425、430、435、440的侧面轮廓形状的弧线被布置。可供选择地，元件422可以沿着直线或不规则形状的线被布置。而且，元件422可以沿着臂425、430、435、440被垂直均匀隔开。可供选择地，元件422可以沿着臂425、430、435、440被垂直不均匀隔开。例如，元件422在接近臂425、430、435、440的底部比在顶部的间隔更加密集，以便增加相对短对象的高度分辨率。传感器元件442可以包括在传送带110一个侧面上的发送器，其中所述发送器可以是携带在红外线波长带内（例如，950nm的波长）的传输波长的红外发光二极管，以及在传送带110反面上的接收器，其中所述接收器可以可操作检测红外波长的光电二极管。光幕415、420的发送器的合适例子是德国慕尼黑奥斯拉姆公司的型号SFH-4555，以及光幕415、420的接收器的合适例子是宾夕法尼亚州莫尔文Vishay Intertechnology有限公司的型号TEMD1000。

垂直对象传感器系统410可操作提供对应于穿过视见体积445的对象的若干测量结果。例如，垂直对象传感器系统410测量高度（H），纵向位置（其能够确定纵向长度（L）），以及如图5所示对象的对象间纵向间距（S）参数。在一个例子中，基于对象以所测量的或估算的速度沿着传送带110运动的航位推测法，垂直对象传感器系统410测量这些参数。在对象穿过相反的臂425、430和相反的臂435、440的时候，在相反的臂上的特定垂直关联元件422之间的一个或更多路径被所述对象阻塞。垂直对象传感器系统410测量在光幕415、420中的哪些元件422随着时间被阻塞。由所阻塞的元件422创建的图案被对应于由垂直对象传感器系统410除以传送带110的速度捕捉的测量结果之间时间的纵向距离传播。基于元件422随着时间被阻塞和所计算的纵向距离，Y-Z映象（纵向长度（L）对高度（H））被生成。元件422的物理Y-Z坐标被用于制作Y-Z映象。通过使用双光幕415、420和补偿所述双光幕之间的距离创建的这个Y-Z映象，对象测量系统115可操作确定对象是否已经以恒定的速度在光幕415、420之间运动。

在一个实施例中，双光幕415、420使得垂直对象传感器系统能够确定对象是否滚入或落入所述对象进入和退出视见体积445的时间之间。例如，为每个光幕415、420生成Y-Z映象。光幕415、420之间的物理距离被补偿，以便光幕415、420之间的Y-Z映象可以被比较。利用Y-Z映象的比较，可以确定所述对象是否已经以恒定的速度在光幕415、420之间运动。如果所述对象滚入或落入光幕415、420之间，对应于所述对象的形状的Y-Z映象可以是不同的。垂直对象传感器系统410可操作检测Y-Z映象之间的不同，以及补偿滚入或落入视见体积445中的对象。在滚动对象的一个例子中，由于所述对象可以以恒定的速度运动（滚动），但不一定以传送带110的速度运动（滚动），所以，光幕415、420阻塞和不阻塞之间的时间差异可以是大致相同的。如果光幕415、420的时间差异（例如，纵向长度（L）测量结果）是大致相同的，所述对象的滚动速度可以通过计算光幕415、420之间的距离除以每个光幕415、420的阻塞之间的时间差异来计算。在下降对象的例子中，如果对象从其进入光幕（例如，光幕415）以所期望的时间延迟（例如，光幕415、420之间的距离除以传送带的速度）出现在退出光幕（例如，光幕420）时，那么光幕415、420之间的任何形状（例如，长度（L），高度（H））测量结果差异可以被假设为是由所述对象下降导致的。通常，如果对象下降，所述下降发生在传送带110之间的转换。在这样的情况下，所述对象可以被建模为以传送带的速度运动的进入光幕测量的形状直到所述对象到达传送带110之间的转换。接着，所述对象被建模为落在传送带之上，接着以传送带的速度在退出传送带上运动，并且具有由退出光幕测量的形状。

图7和8示出系统100的对象测量系统115的横向对象传感器系统705的系统100的轴测图，以及图9示出系统100的对象测量系统115的横向对象传感器系统705的侧视图。横向对象传感器系统705可以包括被定位在传送带110下面的一个或更多传感器710a、710b。在一个例子中，传感器710a、710b可以被嵌入在线扫描照相机系统中。传感器710a、710b的线扫描数据被二值化（例如，阀值化），以便得出在横跨传送带110（例如，对应于X轴）的离散位置的对象的存在或不存在。在所述对象沿传送带110纵向运动的时候，传感器710a、710b的连续扫描能够使所述对象的X-Y映象或足迹被生成。横向对象传感器系统705可以实施反射光技术，以创建所述对象的足迹。例如，横向对象传感器系统705可以包括被定位接近传感器710a、710b的人工照明源711，其产生光并将对象反射再照射到传感器710a、710b上。

在对象穿过传送带110之间的间隙7115时，传感器710a、710b是为了查看所述对象的底部。在图7、8和9的实施例中，传感器710a、710b被定位纵向远离间隙715，以便不被定位在所述间隙的正下方。因此，传感器710a、710b可以避免被阻塞或除此以外被落入间隙715的碎片污染。传感器710a、710b可以对准和传送带110的相对主平面形成非直角的方向。在备选实施例中，传感器可以放置在间隙715的正下方并直接向上对准，以及传感器可以看穿的防护屏可以被定位在所述传感器与间隙715之间。

在图7的例子中，横向对象传感器系统705包括以一个方向对准的一个或更多传感器710a，以便提供所述对象的前缘视图或后缘视图。在图8和9的例子中，横向对象传感器系统705包括以两个方向对准的多个传感器710a、710b，以便提供对象的正向视图和后向视图。传感器710a被后向对准，这将照射对象20的后缘32；传感器710b被正向对准，这将照射对象20的前缘30。由于在图8和9的实施例中，传感器710不直接向上对准，对象20的前缘30和后缘32会被误认为所述对象的足迹的一部分。所述被定位提供在如图8和9所示的对象的前缘30和后缘32视图的传感器710a、710b允许对潜在的不正确足迹的确定进行补偿。例如，横向对象传感器系统705可操作执行“与”逻辑操作，其中，对象20的足迹和由正向视图传感器710b确定的足迹与由后向视图传感器710a确定的足迹“与”后相对应，同时所述对象随着时间的纵向位置被考虑在内。图10示出当对象的前缘和后缘和图7所示的X轴对齐（例如，平行于图7所示的X轴）时，由横向对象传感器系统705执行的“与”操作的图形化表示。图10示出由正向视图传感器710b产生的足迹1001。足迹1001从点Y2沿着Y轴向点Y4延伸。图10示出由后向视图传感器710a产生的足迹1002。足迹1002从点Y1沿着Y轴向点Y3延伸。“与”操作在Y轴方向被执行，以便产生从Y2沿着Y轴向Y3延伸的结果足迹1003。“与”操作还可以在X方向被执行，以便计算所述对象不和X轴对齐的情况。

图11a、11b、11c和11d是对象测量系统115如何基于垂直对象传感器系统410和横向对象传感器系统705生成三维模型的图形化表示。图11a示出在传送带110上的对象的轴测图。图11b示出由垂直对象传感器系统410生成的对象的Y-Z映象（或VOS轮廓）。图11c示出由横向对象传感器系统705生成的对象的X-Y映象（或LOS轮廓）。对象测量系统115合并对应于Y-Z映象和X-Y映象的数据，以便生成表示如图11d所示对象的三维模型的模型数据。在一个例子中，所述对象的三维模型通过生成VOS轮廓，接着生成LOS轮廓而生成。当LOS轮廓被生成时，对应于所述对象的区域被给出对应于在LOS轮廓中的对象的纵向扩展内VOS轮廓的中间高度。可供选择地，向对应于所述对象的区域给出的高度可以给出所述VOS轮廓在所述对象的纵向扩展内的平均高度，或向所述对象区域给出的高度可以和在所述对象区域内的位置的VOS轮廓的实际高度相对应。在另一个实施例中，三维模型可以在一个或更多方向被扩展（例如，扩展0.5-4厘米（cm）），以便补偿系统的不精确（例如，传送带计算错误，光幕元件422之间的间距，等等）。

图12a、12b、12c和12d示出用于生成对象的三维模型的备选实施例的图形化表示。图12a和图11a相对应，以及图12b和图11d相对应。图12c示出根据一个备选实施例生成的对象的三维模型。在这个备选实施例中，对象测量系统115使用垂直对象传感器系统410，但是不使用横向对象传感器系统705。对象测量系统115使用由垂直对象传感器系统410生成的VOS轮廓，并且生成假设对象从传送带边缘延伸到传送带边缘的所述对象的三维模型。在这个备选实施例中，如果对象不被彼此纵向隔开，垂直对象传感器系统410可以将多个对象折叠到单个三维模型中，如两个最左边的对象所示。

图12d示出根据另一个备选实施例生成的对象的三维模型。在这个备选实施例中，对象测量系统115使用横向对象传感器系统705，但是不使用垂直对象传感器系统410。对象测量系统115使用由横向对象传感器系统705生成的LOS轮廓，并且生成假设对象从传送带110的顶部表面延伸到视见体积445顶部的所述对象的三维模型。

///.光学代码读取系统

光学代码读取系统120包括沿传送带110被定位的一个或更多图像采集装置，在对象穿过光学代码读取系统120的视见体积445的时候，所述图像采集装置捕捉所述对象的图像。在一个实施例中，光学代码读取系统120包括沿传送带110的不同位置被定位，以便提供视见体积445的不同视场的多个图像采集装置。例如，光学代码读取系统120可以包括如图13所示的14个图像采集装置。根据图13的例子，四个图像采集装置1305沿着数据采集装置111的顶部1306被定位；四个图像采集装置1310沿着数据采集装置112的顶部1311被定位；一个图像采集装置1315沿着数据采集装置111的侧臂425被定位；一个图像采集装置1320沿着数据采集装置111的侧臂430被定位；一个图像采集装置1325沿着数据采集装置112的侧臂435被定位；一个图像采集装置1330沿着数据采集装置112的侧臂440被定位；以及两个图像采集装置1335、1340被定位传送带110下面，在间隙715的一个或更多侧面上。图像采集装置1335、1340被示出在图13的间隙715的相对侧面上，但是图像采集装置1335、1340可以被定位在远离间隙715的相同侧面上。在图13中示出的图像采集装置的布置仅仅是一个例子；各种其他布置是可能的和可以想象的。图像采集装置1305、1310、1315、1320、1325、1330、1335和1340中的每个可以包括以不同方向照射视见体积445的关联人工照明源。所述关联的人工照明源可以位于密切接近他们的相应图像采集装置，或所述照明源可以离得有一些距离。例如，用于图像采集装置1305的照明源可以被安装在数据采集装置111的顶部1306，或他们可以被安装在数据采集装置112的顶部1311，或他们可以被安装在上述两个位置。

图像采集装置1305、1310、1315、1320、1325、1330、1335和1340可以经配置在特定时间捕捉图像。例如，他们可以经配置捕捉当对象测量系统115检测对象进入视见体积445直到对象测量系统115检测到所述对象已经离开视见体积445时的图像。图像采集装置1305、1310、1315、1320、1325、1330、1335和1340（以及他们的关联人工照明源）可以像另一个一样在相同时间被同步捕捉图像（以及照亮视见体积445）或在不同的时间被同步捕捉图像（以及照亮视见体积445）。图像采集装置1305、1310、1315、1320、1325、1330、1335和1340在各个方向被对准，以便他们的视场覆盖至少某些视见体积445。图像采集装置1305、1310、1315、1320、1325、1330、1335和1340的视场可以彼此重叠。图14-18示出图像采集装置的视场的各个例子。图14示出沿侧臂430和440被定位的图像采集装置1320和1330的视场。图15示出沿侧臂425和435被定位的图像采集装置1315和1325的视场。图16示出被定位在传送带110下面的图像采集装置1335和1340的视场。图像采集装置1335和1340还可以充当横向对象传感器系统705的传感器710a、710b。图17示出沿顶部1306被定位的图像采集装置1305的视场。图18示出沿顶部1311被定位的图像采集装置1310的视场。

在一个实施例中，图像采集装置1305、1310、1315、1320、1325、1330、1335和1340包括将图像采集装置的视场分割为两个或更多视场的光引导光学器件。例如，图19和20分别示出图像采集装置1305的分割后视场的轴测图和侧视图。在这个例子中，图像采集装置的视场被分割为两个-一个高视场和一个低视场。图像采集装置1305、1310、1315、1320、1325、1330、1335和1340的分割后的视场能够使他们潜在捕捉在不止一个一个对象上，甚至在相同帧中的光学代码例如，图21a示出携带小盒子、大盒子以及被定位在他们上的瓶状物的传送带110的渲染。图21b示出由具有分割后视场的图像采集装置1310中的一个捕捉的图像的渲染。图像采集装置1310的低视场能够捕捉在图21b的下半部分示出的瓶状物上的光学代码2105的图像，以及图像采集装置1310的低视场能够捕捉在图21b的上半部分示出的大盒子上的光学代码2110的图像。图像采集装置的细节在美国专利申请61/435777、代理人案卷编号No.51306/1500：1以及美国专利申请No._/_、代理人案卷编号No.51306/1501：1中进一步描述，上述两个申请仅供参考。

如果光学代码在图像中被捕捉，并且如果光学代码的图像是可接受的质量（例如，分辨率，大小），光学代码读取系统120读取所述光学代码并将其解码，以便将关联的对象添加到例如办理列表中。在优选实施例中，光学代码读取系统120还计算环绕光学代码的边界框。例如，在图21b中，边界框2115、2120被示出环绕光学代码2105、2110。光学代码读取系统120经配置使用边界框2115、2120使图像中光学代码的位置相关到从虚拟成像器投影到视见体积445中的背面投影射线。

图22示出捕捉图21b的图像的图像采集装置1310的侧视图。图像采集装置1310包括将光从视见体积445引导到成像器2225的镜面2205、2210、2215和2220。镜面2205、2210、2215和2220被安排为成像器2225提供两个视场。镜面2205、2210、2215和2220折射或反射光，并且应当理解镜面2205、2210、2215和2220的布置可以被用于（例如，位置，对准方向）将视场建模为虚拟的成像器2227和2228。虚拟成像器2227和低视场对齐，以及虚拟成像器2228和高视场对齐。图22示出对应于光学代码2105的背面投影射线2230和对应于光学代码2110的背面投影射线2235。背面投影射线2230、2235从他们相应的虚拟成像器2227、2228上的位置（或在镜面2205、2220上的位置）延伸到在他们的相应视场内的视见体积445中。光学代码2105、2110的物理位置呈沿着他们相应背面投影射线2230、2235的状态。这些光学代码2105、2110的物理位置由将在下面详细描述的光学代码交叉系统125确定。

为了计算背面投影射线2230、2235，根据一个实施例，光学代码读取系统120使用针孔照相机模型，以及动态数据和静态信息。所述动态数据包括，例如边界框2115、2120的坐标（例如，像素位置）以及所述图像的帧编号（其指示图像帧被捕捉的时间）。在一个例子中，边界框2115、2120的矩心（例如，几何中心）被计算并且用作边界框2115、2120的坐标。静态信息包括图像采集装置1310的透镜的位置，其焦距和其对准矢量。

下列例子示出使用针孔照相机模型，背面投影射线可以被计算的一个例子方法。为了简化起见，下列使用二维仿射空间中的一维成像器的例子被给出。不过，应当明白，在这里给出的在这些例子中提供的原理、方法和计算的所述描述可以被应用于三维仿射空间中的二维成像器。图23示出从光学代码读取系统120的图像采集装置的视场左边运动到右边的对象B的图形。对象B包含光学代码，并且图像采集装置包括在透镜点L的透镜和成像器。图像采集装置捕捉当光学代码的位置B1（例如，光学代码矩心的位置）在（-4，0）cm时的第一图像，当光学代码的位置B2在（0，0）cm时的第二图像，以及当光学代码的位置B3在（4，0）cm时的第三图像。图像采集装置的透镜点L位于（0，-10）cm。针孔照相机模型使用对应于透镜到成像器距离的焦距参数f，在这个例子中，焦距参数f是2cm。在这个例子中也和I2对应的成像器的l0位于（0，-12）cm.成像器平面从点I0并和正交于矢量的平面相对应：

$\stackrel{\→}{n}=L-I_0---\left(1\right)$

当第一图像由图像采集装置捕捉时，在第一图像中的对象B的光学代码被表示为在成像器平面中的位置I1。位置I1可以被计算为将透镜点L连接到光学代码位置B1和成像器平面的交叉线。可以说成像器平面上的点p是：

$(p-I_0)\·\stackrel{\→}{n}=0---\left(2\right)$

其中，·是两个矢量的点积。包括透镜点L和位置B1的线的方程式可以是下列的形式：

$p=L+d\stackrel{\→}{v}---\left(3\right)$

其中，

是被定义为下列的线方向矢量：

$\stackrel{\→}{v}=B1-L---\left(4\right)$

以及d是沿包括透镜点L和位置B1的线的距离（以

的长度为单位）。如果d=0，在方程式3中的点p是透镜点L，如果d=1，在方程式3中的点p和位置B1相对应。设定在方程式2和3中的点p等于（即，在包括L和B1的线上的点等于在成像器平面上的点）d值的产出，其中所述d值限定沿包括L和B1的线的距离。设定在方程式2和3中的点p等于下列形式的方程式的d的产出：

$d=\frac{(I_0-L)\·\stackrel{\→}{n}}{\stackrel{\→}{v}\·\stackrel{\→}{n}}---\left(5\right)$

通过将d替换到方程式3-线性方程中，和成像器平面交叉的点被发现。具体地，对于图23的例子，其中参数是B1=（-4，0）cm，L=（0，-10）cm，f=2，n=（0，2）cm，

求解d的产出d=-0.2cm。因此，在成像器平面上的位置I1等于（0.8，-12）cm。在这个例子中，对应于光学代码位置B2的位置I2等于（0，-12）cm，以及对应于光学代码位置B3的位置I3等于（-0.8，-12）cm。

上述为成像器平面中的点p的计算可以通过相反计算从成像器平面，穿过透镜点L到光学代码位置B1、B2和B3的背面投影射线被执行。例如，如果在成像器上的光学代码的图像的矩心的像素坐标是已知的，从成像器的中心偏移的像素可以被计算。这种像素偏移可以被转换为像素偏移乘以像素大小的距离。这个像素偏移的距离可以被用于其他已知的参数（例如，L，f，

）和上述方程式，以便计算从像素坐标穿过透镜到光学代码的背面投影射线。

图23的例子包括一个图像捕捉装置。在图24中示出的下列例子和两个图像采集装置2405、2410捕捉对象B上光学代码的图像以及为两个装置2405、2410计算背面投影射线相对应。图24示出装置2405、2410的几何形状，其中装置2405的透镜点L1在（3，-10）cm，以及装置2410的透镜点L2在（-2，-8）cm。装置2405、2410的成像器1和成像器2被布置提供2cm的焦距f。从成像器1的中心点I01到透镜点L1的矢量2415指示装置2405的对准方向，以及从成像器2的中心点I02到透镜点L2的矢量2420指示装置2410的对准方向。装置2405垂直对准矢量方向（0，1）cm，以及装置2410用（1，1）cm的矢量方向对准45°角。利用上述的方程式（1）-（5），对应于对象B在成像器1上的光学代码矩心的图像的位置I1等于大约（3.6，-12）cm，以及对应于对象B在成像器2上的光学代码矩心的图像的位置I2等于大约（-2.57，-10.26）cm。矢量（I1-I01）和（I2-02）定义从成像器1和成像器2的中心到对象B上光学代码矩心的图像的偏移距离。在这个简化的例子中，装置2405的距离偏移是0.6cm，以及装置2410的距离偏移是1.2cm。所述距离偏移除以像素大小，得出像素从成像器1、2的中心像素的偏移。利用方程式（1）-（5）中的一个或更多和已知的参数（例如，I1和I2距离中心像素、焦距、装置的对准方向），从位置I1穿过L1到对象B上光学代码的矩心的背面投影射线以及从位置I2穿过L2到对象B上光学代码的矩心的背面投影射线可以被计算出来。

虽然光学代码读取系统120已经被描述为包括捕捉光学代码的图像以解码他们的图像采集装置，但是除了或替换所述图像采集装置以外，光学代码读取系统120可以包括检测和解码对象的光学代码的基于激光的扫描系统。基于激光的扫描系统的激光定位和对准方向可以被用于生成沿着对应于由所述激光生成的那些激光束的路径，投影到视见体积445中的背面投影射线。

IV.光学代码交叉系统

在光学代码读取系统120计算光学代码的背面投影射线后，表示背面投影射线的投影数据被传递到光学代码交叉系统125。光学代码交叉系统125还接收由对象测量系统115生成的对象的模型数据。利用投影数据和模型数据，光学代码交叉系统125确定背面投影射线是否和对象的三维模型交叉。

在优选实施例中，在对象离开视见体积445后，光学代码交叉系统125尝试让背面投影射线和对象的三维模型交叉。在备选实施例中，光学代码交叉系统125可以在三维模型由对象测量系统115生成和背面投影射线由光学代码读取系统120生成后，立即尝试所述交叉。背面投影射线可以在光学代码从图像解码后立即生成。三维模型和其位置可以基于从由对象测量系统115产生的不完全模型数据到高达背面投影射线被生成的点获得的估算生成，以及光学代码交叉系统125可以确定所述背面投影射线是否和所述三维模型交叉。在对象运动穿过视见体积445的时候和光学代码的新可解码图像被捕捉的时候，所述交叉确定可以被多次执行，这可以改善系统100处理滚入或落入视见体积445中的对象的能力。

下列描述属于在对象离开视见体积445后所述交叉被尝试的优选实施例。如果对象足够高足以阻塞垂直对象传感器系统410的一个或更多元件422，那么一旦退出光幕415或420变成不阻塞时，光学代码交叉系统125尝试交叉。如果所述对象相对短，（例如，贺卡），使得元件422不被阻塞，那么在所述对象不堵塞横向对象传感器系统705的后缘传感器后，光学代码交叉系统125在特定的时间延迟后尝试交叉（例如和传送带110的速度协调的时间延迟）。

除了在所述对象离开视见体积445后尝试交叉以外，在所述对象离开视见体积445后，还可以发生背面投影射线和三维模型的生成。在一个例子中，光学代码读取系统120中的每个图像采集装置被分配照相机识别号码。对于捕捉光学代码被解码的图像的每个图像采集装置，光学代码读取系统120实时记录照相机识别号码，图像帧号码，以及光学代码在图像中的位置（例如，矩心位置）。当对象退出视见体积445时，在考虑图像采集装置的透镜位置、对准方向和焦距后，这个被记录的信息被用于获得所述图像的背面投影射线。利用为被解码光学代码记录的图像帧号码信息，从光学代码被解码的时间到背面投影射线被计算的时间逝去的时间量（例如，当对象离开视见体积445和三维模型被生成的时间）被确定。所述逝去的时间可以由航位推算法转换为距离-假设所述对象以恒定的速度已经运动逝去的时间。所述背面投影射线前进这个距离，以便使所述对象的当前位置和其三维模型匹配。接着，光学代码交叉系统125确定背面投影射线是否和对象的三维模型交叉。如果多个背面投影射线被生成（从相同的图像采集装置或从多个图像采集装置），所述背面投影射线应当和三维模型交叉，或者如果他们和相同的光学代码相对应，他们应当接近相同的点。

图25和26和由对象测量系统115、光学代码读取系统120以及光学代码交叉系统125执行的过程和方法的一个例子相对应。图25示出对应于由图13所示的图像采集装置1320和1330捕捉图像的两个渲染。右边的渲染和在光学代码处于装置1330的视场时，由图像采集装置1330捕捉的图像相对应，以及左边的渲染和在光学代码处于装置1320的视场时，由图像采集装置1320捕捉的图像相对应。图26示出图像采集装置1330的视场2600、2601，以及图像采集装置1320的视场2602、2603。在图25左边的渲染的上半部分和视场2603相对应；在图25左边的渲染的下半部分和视场2602相对应；在图25右边的渲染的上半部分和视场2601相对应；以及在图25右边的渲染的下半部分和视场2600相对应。如图25和26所示，图像采集装置1320、1330的视场被分割为两个。

在对象2605沿传送带110运动并且穿过视场2600、2601、2602、2603时，装置1320、1330捕捉如图25所示的对象2605的图像。对应于视场2600、2601、2602的图像包括在对象2605上光学代码2610的可解码图像，而对应于视场2603的图像仅包括光学代码2610的一部分。光学代码读取系统120解码对应于视场2600、2601、2602的图像的光学代码2610，并且记录光学代码2610在成像器中的位置。在一个例子中，光学代码读取系统120计算边界框2611、2612、2613和光学代码2610的矩心2614、2615、2616，并且使用矩心2614、2615、2616作为光学代码2610在图像中的位置。

在对象2605沿着传送带110运动的时候，使用垂直对象传感器系统410和横向对象传感器系统705中的一个或全部两个，对象测量系统115测量对象2605。利用测量结果，对象测量系统115生成对象2605的三维模型2618。对象测量系统115使用已知的参数，例如传送带速度，将沿传送带110的三维模型2618转化为对应于参考位置，例如视见体积的顺流边缘的位置2625。

一旦对象2605离开视见体积，光学代码读取系统120计算背面投影射线2630、2635、2640。图25的图像被捕捉的帧号码以及传送带110的速度被用于确定将沿传送带110的背面投影射线2630、2635、2640纵向转化为和参考位置，例如视见体积的顺流边缘相对应；以及背面投影射线2630、2635、2640被转化为和对象2605的已转化三维模型2618的位置2625一致的距离（由相应的背面投影射线2641、2642、2643表示）。接着，光学代码交叉系统125确定背面投影射线2641、2642、2643是否和三维模型2618交叉。如图26所示，背面投影射线2641、2642、2643在三维模型2618上的点2645和三维模型2618交叉。

利用这里给出的描述，应当明白如果从不同图像采集装置或从由相同图像采集装置捕捉的多个帧的多个背面投影射线计算，则三角测量可以被用于确定光学代码的物理位置，即使没有所述背面投影射线和对象的三维模型交叉。例如，背面投影射线2641、2642、2643交叉的点2645和光学代码2610在对象2605上的物理位置相对应。得知光学代码2610的物理位置以及捕捉光学代码2610的图像采集装置向系统100提供关于对象2605的空间信息，即使系统不实施对象测量系统115。

在某些应用中，两个或更多背面投影射线的交叉是不太可能的，这是由于数值精度问题，噪音以及其他系统缺陷。在这样的情况下，非交叉背面投影射线（例如，歪斜线）之间的最小距离可以如下面的例子所述被计算出来，以便确定所述最小距离是否在给定的公差或在给定的公差以下。如果所述最小距离小于给定的公差，则系统100确定所述背面投影射线和相同的光学代码相对应。例如，如果图24的装置2405的背面投影射线是下列的线性方程式：

$p1=L1+d1\stackrel{\→}{v1}---\left(6\right)$

其中，

$\stackrel{\→}{v1}=L1-I1,---\left(7\right)$

以及装置2410的背面投影射线是下列的线性方程式：

$p2=L2+d2\stackrel{\→}{v2}---\left(8\right)$

其中，

$\stackrel{\→}{v2}=L2-I2,---\left(9\right)$

接着，垂直于所述背面投影射线的是：

$\stackrel{\→}{m}=\frac{\stackrel{\→}{v1}\×\stackrel{\→}{v2}}{\mathrm{norm}(\stackrel{\→}{v1}\×\stackrel{\→}{v2})}---\left(10\right)$

其中x是矢量叉积。所述背面投影射线之间的距离d3是：

$d3=\mathrm{norm}(\stackrel{\→}{m}\·(L1-L2))---\left(11\right)$

如果d3是在给定的公差或在给定的公差以下（1-10mm的公差），那么，光学代码交叉系统125确定所述背面投影射线和相同的光学代码相对应。

V.异常识别系统

利用光学代码交叉系统125的结果，异常识别系统130可以确定发生的异常的一个或更多类型。如果发生与单个对象的三维模型交叉的所有背面投影射线和所述对象上相同位置的的相同光学代码相对应的理想情况，并且如果存在与所述对象的三维模型交叉的至少一个背面投影射线，则异常识别系统130可以指示已经发生正常的“良好读取”（例如，通过一个或更多的可视指示器或音频指示器）。不过，会发生对于理想情况的各种异常类型，其可以由异常识别系统130识别。异常识别系统130可以经程序化识别各种异常类型，并且分配异常类别和子类别。下列列表包括可以由异常识别系统130识别的某些异常类型和子类型：

1）由对象测量系统115建模的对象号码不等于由光学代码读取系统120解码的光学代码的号码；

a）“无代码”异常：三维模型由对象测量系统115生成，但是没有背面投影射线和三维模型交叉（例如，对象穿过视见体积445，但是光学代码未被光学代码读取系统120解码）；

b）“多个代码”异常：多个背面投影射线和单个三维模型交叉，以及不同的光学代码和所述背面投影射线关联（例如，对象穿过视见体积445，以及多个不同的光学代码和其关联）；

c）“无对象”异常：不与对象的三维模型交叉的背面投影射线被生成（例如，光学代码被光学代码读取系统120解码，但是对象测量系统115未检测出对象）；

d）“多个对象”异常：和不止一个三维模型交叉的背面投影射线被生成（例如，在相同时间，多个紧密间隔的对象处于视见体积445中）。

2)与对象关联的光学代码突然在对象上运动；

a）背面投影射线不与在相同位置的对象的三维模型交叉（例如，所述对象滚入或落入视见体积45中）；

3)两个或更多对象彼此太靠近。

其他异常类型可以被监测和处理，并且在新的异常引起操作员注意的时候，异常识别系统130可以经程序化识别这些新的异常。在一个例子中，异常识别系统130可以经配置识别不符合与可解码光学代码关联的对象的物理尺寸的对象的尺寸。例如，三维模型被用于计算对象的测量后的尺寸或大小（size）（例如，体积，足迹面积，侧面轮廓面积）。与所述对象关联的解码后的光学代码（例如，通过价格查询单元）被用于搜索不同对象的包括所期望尺寸或大小（size）（例如，体积，足迹面积，侧面轮廓面积）的已存储对象信息。与光学代码关联的所期望的对象大小和测量后的大小作比较，以便确定所期望的大小和所测量的大小是一致的（例如，所期望大小和所测量大小之间的绝对差异是在选择的阀值或低于选择的阀值）。例如，如果对象的体积被测量并且和所期望体积的存储值作比较，如果所测量的体积不同于所期望的体积超过25%，则异常可以被指示出来。25%的阀值仅仅是一个例子，其他的阀值是可以设想的。如果大小是不一致的（例如，所测量的大小相对大，像电视机一样，但是光学代码和贺卡相对应），异常识别系统130生成异常，并且所述对象可以被标记为可疑的对象。

对象的所期望大小可以被手动输入到系统100并存储在系统100中（例如，被存储在数据库140或另一个数据库中），或者在对象测量系统115测量对象，并且光学代码交叉系统125将读取的光学代码和测量结果关联的时候，在此训练例程期间，不同对象的期望大小的数据库可以由系统100自动创建。所期望的大小还可以在系统100对不同对象实施交易的时候的实时操作期间，随着时间的推移被生成（或更新）。

在另一个例子中，异常识别系统130不是100%确信光学代码和对象相对应。例如，只有一个光学代码和对象关联，但是光学代码的背面投影射线在不同位置和三维模型交叉。因此，异常识别系统130可以生成指示异常识别系统130如何有信心决定异常存在或不存在的置信水平。

在另一个例子中，异常识别系统130还可以识别当多个对象在视见体积445中时的同时，这些对象中的每个是否仅仅具有与其关联的光学代码。图27包括从右边沿着传送带110穿过视见体积445到左边的四个对象A、B、C、D的两个轴测图。在左轴测图中，在对象A、B上的光学代码同时在视见体积445中。在右轴测图中，在对象C、D上的光学代码同时在视见体积445中。对象测量系统115生成对象A、B、C、D的三维模型。当对象A、B的光学代码在视见体积445中时，光学代码读取系统120的不同图像采集装置捕捉光学代码的图像，以及系统120解码所述光学代码并且为他们生成背面投影射线。当对象C、D的光学代码在视见体积445中时，光学代码读取系统120的不同图像采集装置捕捉光学代码的图像，以及系统120解码所述光学代码并且为他们生成背面投影射线。光学代码交叉系统125用相应的三维模型和背面投影射线交叉。在这个例子中，背面投影射线仅仅与三维模型中的一个交叉。异常识别系统130识别同时在视见体积445中的对象A、B以及同时在视见体积445中的对象C、D，但是仅有一个背面投影射线和对象A、B、C、D的三维模型中的每个交叉。异常识别系统130识别这个例子作为多次“良好读取”。

异常识别系统130还可以识别多个对象何时在视见体积445中，以及背面投影射线和对象的不止一个三维模型交叉。例如，图28示出从传送带110的左边穿过视见体积445运动到右边的对象2800、2805的轴测图。对象2805的光学代码2810在光学代码读取系统120的图像采集装置的视场2815中。对象2800的光学代码2820也可以在视场2815中，但是对象2805堵塞视场2815。与两个对象2800、2805都交叉的背面投影射线2825为光学代码2810生成。

在一个实施例中，对象2800将首先退出视见体积445，以及在对象2805退出视见体积445之前，将生成对象2800的三维模型。因为射线2825和对象2800交叉，光学代码交叉系统125可以向对象2800正确地分配光学代码2810。如果光学代码读取系统120的另一个图像采集装置捕捉光学代码2820的可解码图像，以及背面投影射线从所述图像生成，对象2800可以具有与其关联的两个光学代码。因此，异常识别系统130可以生成对象2800的“多个代码”异常。而且，因为光学代码2810可以与对象2800关联，当对象2805离开视见体积445时，没有光学代码可以与对象2805关联，并且异常识别系统130可以生成对象2805的“无代码”异常。

为了避免对象2800的“多个代码”异常和对象2805的“无代码”异常，通过对象测量系统115生成的测量数据，异常识别系统130识别出对象2800、2805同时在视见体积445中，以及光学代码交叉系统125延迟尝试让射线2825（以及与光学代码2820的图像关联的任意其他射线）和对象2800的三维模型交叉，直到对象2805的三维模型生成（例如，直到对象2805退出视见体积445）。因此，光学代码交叉系统125可以经配置确定射线2825与两个对象2800和2805都交叉。异常识别系统130识别出射线2825与两个对象2800、2805都交叉，并且生成光学代码2815的“多个对象”异常。如果从光学代码2810的图像生成的包括射线2825的背面投影射线仅仅是与对象2805的三维模型交叉的背面投影射线，通过向对象2805分配光学代码2810，下面将要详细描述的异常处理系统135会自动解决“多个对象”的异常。

在另一个例子中，当多个对象同时在视见体积445中时，对象测量系统115不一定能够生成有把握的测量结果。图29示出肩并肩穿过侧面图像采集装置的视场2910、2915的对象2900、2905的轴测图。垂直对象传感器系统410测量对象2900、2905的高度，但是不能测量他们的横向位置。横向对象传感器系统710测量对象2900、2905的横向位置，但是不能测量他们的高度。当对象2900、2905不是相同高度，并且他们的光学代码2920、2925正面向如图29所示的侧面图像采集装置时，这些测量局限会导致不明确性。例如，当生成如图30所示的对象2900、2905的三维模型3000、3005时，对象测量系统115会不正确地假设对象2900、2905是相同高度，并且光学代码交叉系统125可以将两个光学代码2920、2925与对象2905交叉。不过，这个异常可以通过考虑两个侧面图像采集装置捕捉的图像产生的背面投影射线和识别三维模型3000或3005在三维模型上的相同位置最好交叉所述背面投影射线来解决。这个异常还可以由能够区别对象2900、2905的高度差异的附加对象感测硬件来解决（例如，光条纹三角测距仪）。

当异常识别系统130识别出异常时，异常识别系统130可操作生成对应于所述异常的异常类别识别信息。所述异常类别识别信息可以包括各种数据和信息类型。在一个例子中，所述异常类别识别信息包括识别由系统115、120、125生成的异常和数据类型，例如：三维模型数据、识别光学代码是否被解码的数据、基于所解码的光学代码识别对象类型的数据、表示光学代码的图像的图像数据、表示所述对象的图像的图像数据、表示异常识别系统130如何有信心识别光学代码与对象关联的置信水平等的类别标签。

VI.异常处理系统

一旦异常识别系统130识别出异常并且生成异常类别识别信息，异常处理系统135确定如何解决所述异常。异常可以以各种方式解决，例如：忽视所述异常，自动解决所述异常，和/或手动解决所述异常。异常处理系统135可以是用户可编程的，以便以不同方式处理各种异常。

图31示出可以由异常处理系统135和系统100的其他部分一起实施的过程3100的一个例子的流程图。首先，对象穿过视见体积445（步骤3105）。对象测量系统115尝试生成所述对象的三维模型；通过捕捉所述对象的图像，如果存在可解码的图像，由光学代码读取系统120尝试解码所述光学代码；以及光学代码交叉系统125尝试将由光学代码读取系统120生成的背面投影射线与所述对象的三维模型交叉，如果存在的话。如果单个光学代码与所述对象关联的理想情况未发生，并且所述单个光学代码被发现在所述对象上的固定位置，则异常识别系统130可以检测出所发生的的异常（步骤3110）。异常识别系统130将所述异常分类到一个或更多类别和/或子类别，并且生成所述异常的异常类别识别信息（步骤3115）。

异常处理系统135接收异常类别识别信息并且使用所述异常的类别标签确定如何解决所述异常（步骤3120）。在一个例子中，异常处理系统135确定所述异常应当基于异常类型手动解决（步骤3125）。在另一个例子中，异常处理系统135确定所述异常应当基于异常类型自动解决（步骤3130）。异常处理系统135可以经程序化解决不同应用的不同异常。例如，异常处理系统135解决所述异常的方式可以经配置考虑所述异常发生的位置（例如，最终用户设备，杂货店，汽车配件商店），一天中所发生异常的时间，在特定的时间段内是否已经发生其他异常（例如，异常率），所述对象的价格，或者某些其他合适的标准。根据一个例子，系统100被部署在4-7pm之间具有高客户量的杂货店中，异常处理系统135可以经程序化自动解决（例如，忽视）在4-7pm之间发生的特定异常类型，例如与价格为一美元或更少的对象关联的异常。在商店其他营业时间，异常处理系统135可以确定所有异常，包括与价格为一美元或更少的对象关联的异常应当被手动解决（例如，系统100要求操作员辅助手动输入对象信息）。在另一个例子中，异常处理系统135可以经程序化忽视对应于低价格对象的异常，直到那些异常中选择数量（例如，5）的异常在选择的时间段内（例如，30秒钟）发生。

如果异常处理系统135确定所述异常应当被手动解决，操作员（例如，收银员）被通知（例如，对象缺乏“良好读取”的报警，或通过声音或视觉异常报警）所述异常需要由操作员解决。所述操作员以几个方式中的一种解决。例如，操作员可以选择忽视所述异常，操作员可以用光学代码扫描器扫描光学代码，或操作员可以输入与光学代码关联的号码（例如，UPC号码）。对应于操作员解决所述异常的方式的信息被存储在存储装置140中，供异常处理系统135使用（步骤3135）。此外，异常类别识别信息可以被存储在存储装置140中。

当异常处理系统135确定所述异常应当被手动解决时，所述异常可以以各种方式解决。例如，所述异常可以被忽视。在另一个例子中，传送带110可以被停止和/或反向运动，以便对象可以再次穿过视见体积445。在另一个例子中，备选的系统，例如使用提取的视觉特征（例如，尺度不变特征，例如尺度不变特征变换（SIFT）特征）识别对象的对象识别系统可以被用于自动解决异常。在另一个例子中，机械臂或其他装置可以将所述对象自动推动到传送带110的另一面（例如，在异常箱中），供进一步处理。在另一个例子中，视觉指示可以由对象注释系统145生成，并显示在显示器150上，下面将详细描述其细节。当异常被自动解决时，异常类别识别信息被存储在存储装置140中（步骤3140）。在一个例子中，对应于所述异常被自动解决的方式的信息被存储在存储装置140中。

在另一个例子中，通过考虑与三维模型关联的大小（例如，体积）数据以及背面投影射线与三维模型交叉的光学代码，异常处理系统135可以经配置自动解决“多个代码”异常。例如，如果三个对象在传送带110上被定位紧靠在一起，对象测量系统115可以生成包含所述三个对象的单个三维模型。光学代码读取系统120可以读取三个光学代码，以及光学代码交叉系统125可以用所述的单个三维模型与三个光学代码的背面投影射线交叉。通过检索与所述三个光学代码关联的所期望大小（例如，体积）的数据库并计算所期望大小的总和，异常处理系统135可以解决这个“多个代码”异常。接着，异常处理系统135可以将所累积的大小与所述单个三维模型所测量大小作比较。如果所累积大小与所测量大小之间的绝对差异是在选择的阀值或低于所选择的阀值（意味着所有的三个对象由单个三维的对象表示），接着通过将所述三个对象添加到交易中，异常处理系统135可以自动解决所述“多个代码”异常。例如，假设两个对象，例如两个汤罐，每个具有大约32立方英寸的体积，被彼此叠加放置在传送带110上。假设由对象测量系统115计算的测量体积是60立方英寸，并且假设所选择的阀值是25%。所测量的体积在单个对象体积总和（64立方英寸）的25%内，因此，异常处理系统135可以通过将两个对象添加到交易中，自动解决所述“多个代码”异常。

异常处理系统135经配置分析对应于解决所述异常的被存储在存储装置140中的信息，以便确定是否修改要被解决的未来异常（例如，具有相同类别标签的未来异常）（步骤3145）。例如，如果特定的异常类型被手动解决，以及操作员大多数时候忽视异常（例如，>70%的时间），异常处理系统135可以决定自动忽视所述类型的未来异常。在另一个例子中，如果被存储在数据存储系统140中的信息的分析指示特定大小的对象正发生高百分比异常（例如，>50%异常），则异常处理系统135可以被自动配置为确保对应于所述大小对象的异常被手动解决。

而且，存储在存储装置140中的信息可以被分析，以便确定是否改善系统100的其他部件，其中所述系统100包括，例如传送带系统105（例如，调整传送带速度），对象测量系统115（例如，调整垂直对象传感器系统410和/或横向对象传感器系统705的传感器），光学代码读取系统120（例如，调整图像采集装置），光学代码交叉系统125，以及异常识别系统130。存储在存储装置140中的信息还可以被分析，以便检测可以指示客户和/或系统操作员尝试妥协解决系统100的方式的特定模式（例如，以特定方式安排对象，以便窃取他们中的一个或更多）。接着，异常处理系统135可以经程序化特别注意指示系统100正被妥协解决的异常。

在另一个例子中，存储在存储装置140中的信息可以被用于辅助操作员（例如，店经理）管理清单文件。例如，异常识别系统130可以识别光学代码与对象关联，但是所述光学代码还没有被建立在用户的清单文件中。对象的图像和光学代码的被解码信息可以被存储在存储装置140中，并且被用于通知操作员需要将所述对象及其关联的光学代码信息添加到操作员的清单文件中。

VII.对象注释系统

一旦异常被异常识别系统130识别，异常处理系统135可以确定要生成所述异常的视觉指示，以便辅助操作员识别与所述异常关联的对象。当要生成视觉指示时，异常处理系统135请求对象注释系统145创建视觉指示。对象注释系统145接收图像采集装置，例如光学代码读取系统120的图像采集装置中的一个，或如图2所示被定位在数据采集装置111、112上的安全图像采集装置3200、3205中的一个的图像数据。安全图像采集装置3200、3205优选包括产生视见体积445的彩色图像的彩色成像器。一个或更多人工照明源可以被定位接近安全图像采集装置3200、3205，以及照亮当图像采集装置3200、3205捕捉对象的图像时的对象。对象测量系统115的模型数据可以被用于确定使用哪个图像采集装置创建视觉指示。例如，对象的形状和大小可以指示具有所述对象最佳视图的一个图像采集装置。

下列的安全图像采集装置3200被对象注释系统145使用的这个例子被引导为实施例。不过，这个例子也可以适用于安全图像采集装置3205和光学代码读取系统120的图像采集装置。最初，安全图像采集装置3200的视场、位置以及方向被记录。被传递到对象注释系统145的图像数据表示由安全图像采集装置3200捕捉的场景的一个或更多图像。对象注释系统145还接收由对象测量系统115生成的模型数据。安全图像采集装置3200相对对象测量系统115的元件422和传感器710的定位被确定。基于相对于装置3200和元件422以及传感器710的定位、由装置3200捕捉的图像的时间、当元件422和传感器710测量对象的时间以及传送带速度的参数，模型数据与由装置3200捕捉的图像相关，以便识别所述对象在图像中的位置。异常识别系统130通知对象注释系统145在所述图像中的对象是否具有与其关联的异常。

通过知道对象位于图像中的什么位置以及哪个对象具有异常，对象注释系统145能够生成表示由安全图像采集装置3200捕捉的场景的注释图像的注释图像数据。接着，所述注释图像数据被传递到显示屏，以便显示所述场景的注释图像。安全图像采集装置3200可以捕捉多个视频图像，以及所述注释图像数据可以表示当对象穿过所述场景时的视频剪辑。

对象注释系统145可以生成注释图像的两个例子将参考图32和33进行描述。图32示出存在具有与其关联的异常的对象3210的场景的注释图像。所述注释图像包括环绕对象3210的轮廓线，其中所述对象3210和由对象测量系统115生成的对象3210的三维模型相对应。换句话说，所述对象的三维模型被投影到由安全图像采集装置3200捕捉的场景的图像上，以便以直观的方式指示对象3210具有与其关联的延迟。而且，不和对象3210相对应的图像的部分被变黑，以便进一步突出对象3210。

图33示出存在三个对象3300、3305、3310的场景的注释图像。对象3300具有与其关联的异常，以及对象3305、3310不具有与其关联的异常。注释图像包括环绕对象3300、3305、3310的轮廓线3315、3320、3325，其中所述3300、3305、3310和被投影到由安全图像采集装置3200捕捉的图像上的三维模型相对应。轮廓线3315可以是指示异常与对象3300关联的一个颜色（例如，红色），以及轮廓线3320可以是指示对象3305、3310不具有与其关联的异常的不同颜色（例如，绿色）。

VII.横向对象传感器系统的备选实施例

如上面参考图7-9所述，横向对象传感器系统705可以包括被定位在传送带110下面的710a、710b，以及从底部照亮穿过间隙715的对象的照明源711。由照明源711产生的光从所述对象朝传感器710a、710b反射，使得传感器能够710a、710b产生所述对象的足迹图像。

在备选实施例中，横向对象传感器系统705可以使用替换反射光方法的透射光（例如，背光照明）方法产生所述对象的侧影（silhouette）足迹图像。当对象是深色的（例如，黑色）、、发光/反光（例如，金属表面）和/或透明时，透射光的方法是有利的。例如，图49示出由透射光方法产生的各种对象类型的足迹。左列的图像是对象的渲染，以及右列的图像是对象的足迹。在这些例子中的透射光方法提供所述对象的足迹形状的明显区别，即使当所述对象是反射的、发光的或深色的时候。

所述透射光的方法可以被实施为：通过具有在传送带110下面像传感器710a、710b的传感器（例如，照相机），以及在所述对象上方的人工照明源，例如从顶部照亮所述对象、沿数据采集装置111、112的顶部1306、1311被定位的照明源。例如，与图像采集装置1305、1310或安全图像采集装置3200、3205关联的照明源可以照亮当传感器710a、710b捕捉所述对象的图像时的对象的顶面。可供选择地，传感器（例如，像光电二极管的光接收器）可以被定位在所述对象（例如，沿数据采集装置111、112的顶部1306、1311）的上方，以及照明源可以被定位在传送带110下面，以便从底部照亮所述对象。例如，与图像采集装置1335、1340关联的照明源可以照亮当头顶传感器捕捉所述对象的图像时的对象的底面。

图34示出用于横向对象传感器系统705的透射光方法的侧视图，其中，退出和进入传感器3400、3405对准朝向传送带110之间间隙715的角度。人工照明源3410、3415（例如，线照明器）被提供在传送带110下面，以便提供传感器3400、3405的背光（例如像光电二极管的光接收器）。具体地，照明源3410为传感器3400提供背光，以及照明源3415为传感器3405提供背光。传感器3400、3405捕捉通过传送带110之间的间隙715所看见的背光照明的线扫描或面积图像。线扫描图像可以由线性传感器（例如，线扫描照相机）或由面积传感器的线性部分产生。传感器3400、3405可以如图13所示沿数据采集装置111、112的顶部1306、1311被定位。图35示出对象已经穿过传送带110之间的间隙715，但是仍然遮挡由照明源3410产生并向传感器3400对准的光时的传感器3400、3405和传送带110的轴测图。

图34示出被定位在传送带110之间的间隙715的正上方的可选的头顶传感器3420和相应的人工照明源3425，所述人工照明源3425被定位在间隙715的正下方，以便向传感器3420提供背光照明。在一个例子中，传感器3420可以连接到被定位在间隙715的正上方的顶部1306、1311中的一个，并从所述顶部1306、1311中的一个延伸。

下列的传感器3420和照明源3425未被使用的例子和一个实施例相对应。在操作中，当没有对象在间隙715上方时，照明源3410、3415可以被照亮，以及参考线扫描图像可以由传感器3400、3405捕捉。不过，当例如由传感器3400、3405捕捉的背景图像是饱和（例如，照明源3410、3415的背光强度是相对强时）时，参考图像不需要被捕捉。当对象的足迹要被捕捉时，背光线扫描图像被传感器3400、3405连续和同时捕捉。接着，通过检测从所述参考图像改变的足够强度，在所述线扫描图像中表示的被捕捉行可以被二值化，以便创建二值化的行数据。根据系统100被使用的应用，足够的强度变化可以被确定。在一个例子中，透明的对象，例如具有丙烯酸塑料或玻璃的一个透明对象可以具有穿过每个表面的大约8%的透射损耗。典型的塑料袋或瓶子可以具有两个这样的照明源的光透射穿过到达传感器的表面，其具有约16％的总透射损耗。因此，在这个例子中，大约16%或更多的强度降低可以指示对象的存在。在另一个例子中，为了考虑噪音和单面透明物体，例如透明塑料卡的可能性，大约5%的阀值强度变化可以被用于指示对象的存在。

随后的二值化行可以被依次列入2D光栅图像中。每个传感器3400、3405的二值化行数据表示在对象穿过间隙715的上方并穿过传感器3400、3405的视场的时候，所述对象的遮蔽。对于相对短的对象，每个传感器3400、3405的二值化行数据可以是相同的。不过，对于相对高的对象，在对象到达间隙715之前，进入传感器3405将被所述对象遮蔽，以及在对象已经穿过间隙715后，退出传感器3400将被所述对象遮蔽一段时间。由传感器3400、3405产生的光栅图像的逻辑“与”可以被计算，以便得出所述对象的足迹的密切近似。逻辑“与”操作已经在上面参考图10进行了详细解释。

图37-40示出利用透射光的方法，由横向对象传感器系统705产生的随着时间的推移，矩形对象的模拟光栅图像。图37-40的垂直程度表示由横向对象传感器系统705捕捉的横跨传送带110的位置，以及图37-40的水平长度表示时间。图36表示在对象穿过参考图4-6描述的一个或更多光幕415、420的时候，由垂直对象传感器系统410产生的对象的VOS轮廓。

图37表示由进入传感器3405产生的背光2D二值化光栅图像。进入传感器3405首先感测对象前缘的顶部，接着感测沿着所述对象顶面的长度直到后缘的顶部。接着传感器3405逐渐向下感测后缘，在传感器3405向下感测后缘的时候，所述向下的后沿显得越来越窄。传感器3405感测所述后缘的底部，接着不再感测所述对象。

图38表示由退出传感器3400产生的背光2-D二值化光栅图像。在对象运动穿过间隙715的时候，退出传感器3400首先感测所述对象前缘的底部，接着向上感测所述对象的前缘。在传感器3400逐渐向上感测前缘的时候，由于所述对象变得更靠近传感器3400，所述对象显得越来越宽。在传感器3400感测所述前缘顶部的时候，传感器3400沿所述对象顶面的长度感测。所述对象的顶面呈现给传感器3400的是在整个顶面的长度上具有恒定的宽度。在传感器3400感测所述对象后缘的顶部后，传感器3400不再感测所述对象。

图39表示由传感器3400、3405产生的2-D二值化光栅图像的逻辑“与”。所述逻辑“与”产生所述对象足迹的密切近似。仅供参考，图40示出被定位在间隙715正上方的，由传感器3420产生的对象的背光2D二值化光栅图像。

传感器3400、3405具有倾斜的视图平面，当两个或更多对象间隔接近时，这会导致合并的或幻象对象的产生。例如，如果进入传感器3405在观看第一对象的后缘底部之前观看第二对象的前缘的顶部，则传感器3405不能区分两个对象。图41是示出被用于计算两个对象之间最小间距的各种测量参数，以便防止合并的和幻象对象的形成的传感器3400、3405的示例图。如果传感器3400、3405以相对垂直线的角度θ对准，防止合并和幻象对象的形成的对象之间的最小间距可以由下列方程式确定：

间距=（H1+H2）tanθ    （12）

其中H1表示所述对象中的一个的高度，以及H2表示另一个对象的高度。例如，当θ=30°，H1=29.2cm（11.5英寸（in.）），以及H2=10.2cm（4in.），防止合并和幻象对象的对象之间的最小间距大约是22.7cm（8.9in.）。

图42-46示出仿真的一个例子，其中，如图42表示的VOS轮廓所示，两个对象具有100mm的长度L，150mm的高度H，以及两个对象之间225mm的间距S。在这个例子中，退出和进入传感器3400、3405的角度θ大约是34°。图43示出由退出传感器3400随着时间推移生成的2-D二值化光栅图像的表示，图44示出由进入传感器3405随着时间推移生成的2-D二值化光栅图像的表示，图45示出由退出和进入传感器3400、3405生成的2-D光栅图像的逻辑“与”，以及图46示出由头顶传感器3420随着时间推移生成的2-D二值化光栅图像的表示。利用方程式12，用于这个例子的最小间距大约是202.4mm。图43和44示出不仅观看两个对象的足迹，而且观看所述对象前缘或后缘中任意一个的底边，这是因为所述间距S不小于利用方程式12所计算的最小间距。如图45所示，传感器3400、3405的2-D光栅图像的逻辑“与”产生被区分彼此没有重叠表示的两个对象。

相反，图47示出当在图42-46中表示的对象之间的间距S小于202.4mm的间距时的三个模拟。最左列图像示出当间距S大约是175mm时的模拟结果，这在由传感器3400、3405产生的图像的逻辑“与”中产生幻象对象4700。中间列图像示出当间距大约是125mm时的模拟结果，这产生比幻象对象4700更宽的幻象对象4705。最右列图像示出当间距S大约是75mm时的模拟结果，这在由传感器3400、3405产生的图像的逻辑“与”中产生合并对象4710。幻象对象4700、4705和合并的对象4710会导致寄生异常。例如，幻象对象4700、4705可以被识别为不包括与其关联的光学代码的对象。在另一个例子中，合并对象4710可以被识别为具有与其关联的多个光学代码的对象（例如，两个对象的光学代码）。

在一个实施例中，通过使用由垂直对象传感器系统410产生的VOS轮廓，幻象对象4700、4705和合并的对象4710可以被消除。例如，VOS轮廓与由传感器3400、3405产生的2-D光栅图像的逻辑“与”可以消除幻象对象4700、4705和合并的对象4710。图48示出图47的三个模拟，其中，如所述图像的第二底部行所示，VOS轮廓与由传感器3400、3405产生的光栅图像的逻辑“与”被执行。这个图像行示出幻象对象4700、4705和合并的对象4710被消除，这是因为VOS轮廓在幻象对象4700、4705和合并对象4710的位置的高度大约是0。

在另一个实施例中，被定位在间隙715正上方和/或正下方的传感器，例如头顶传感器3420或光幕可以被用于避免产生幻象和合并的对象。图50示出包括传感器5000的系统100的实施例的轴测图，其中，所述传感器5000包括被定位在间隙715正上方和/或正下方，为传感器5000提供垂直方向的、非倾斜视图平面5005的元件（例如，光接收器，人工照明源）。传感器5000可以使用如上所述的反射光方法或透射光方法检测对象的足迹。例如，在反射光方法中，传感器5000可以包括一个或更多光接收器以及被定位在间隙正上方或正下方的一个或更多人工照明源。在透射光方法中，传感器5000可以包括被定位在间隙715正上方的一个或更多光接收器，以及被定位在间隙715正下方的一个或更多人工照明源。可供选择地，一个或更多光接收器可以被定位在间隙715正下方，以及一个或更多人工照明源可以被定位在间隙715正上方。在另一个例子中，传感器5000可以包括被定位在间隙715正上方或正下方的一组横向间隔开的发射器（例如，红外发射器），以及被定位在间隙715正上方或下方的一组横向间隔开的光接收器（例如，光电二极管）以及反向的光发射器，以便形成光幕。

在图50所示的备选实施例中，传送带110和数据采集装置111、112可以被定位为，使得间隙715平躺在数据采集装置111、112的顶部1306、1311中的一个的正下方。例如，图51示出数据采集装置111、112被逆流运动（与传送带运动方向相反），以便间隙715在顶部1306正下方的实施例的轴测图。数据采集装置111、112可以距离间隙715逆流定位，以便在对象穿过间隙715之前，所述对象的图像和测量结果可以被获得，其中所述对象穿过间隙715会导致对象滚动、跌落或除此以外的偏移。在图51的例子中，传感器5000的元件沿数据采集装置111的顶部1306被定位在间隙715正上方，替换如图50所示的情况一样，被定位在数据采集装置111、112之间。在图51的实施例中，传感器5000可以实施如上所述的反射光或透射光方法或光幕方法。如图51所示，系统100保留开口的外观（在顶部1306、1311之间没有定位传感器）。通过具有用于横向对象传感器系统705的垂直方向、非倾斜视图平面5005，系统100还允许对象的横向存在、位置和大小检测。

VII.系统架构的例子

图52示出根据一个实施例，系统100的示例性系统架构5200，其中，一个或更多底部图像采集装置1335、1340被用作横向对象传感器系统705中的传感器。鉴于本公开，应当明白，系统100的架构可以以各种I其他方式被实施。图像采集装置1305、1310、1315、1320、1325、1330、1335和1340的图像经由解码处理器被解码，以及被解码的信息（解码包和横向传感器包（例如，横向对象传感器系统705的信息））被发送到互连处理器5205。垂直对象传感器系统410的光幕信息（与正穿过读取区域的项目的大小和位置有关系）由光幕处理器处理，以及相应的信息（光幕状态包）也被发送到互连处理器5205。互连处理器5205给所述包打上时间戳，并将时间戳的包数据发送到相关处理器5210。相关处理器5210从所述光幕和横向传感器包生成对象模型（例如，对象的三维模型），并且使对象数据与所述解码包相关，以便确定哪个对象和所解码的数据相对应。接着，成功相关的条形码信息以及异常数据被发射到销售点（POS）主机。当对象模型和解码包指示已经发生错误时，异常数据和任何数量的事件相对应。异常的例子包括，但不限于：（a）不止一个条形码与对象相关；以及（2）没有条形码与对象模型相关；（3）条形码被读取但是不与对象模型相关。

图53示出根据实施例的侧面扫描器和顶部扫描器（对应于侧面和顶部图像采集装置1305、1310、1315、1320、1325以及1330的）解码处理器算法5300的流程图，其具有下列步骤：

步骤5305--配置用于触发模式的图像采集装置1305、1310、1315、1320、1325和1330。

步骤5310--检查互连处理器5205的同步信号。

步骤5315--如果同步信号被检测，（“是”的话）进行到步骤5320；如果“否”的话，返回步骤5310。

步骤5320--捕捉图像（触发所述图像采集装置捕捉图像）。

步骤5325--将从成像器读出的图像存储在处理器的存储器图像缓冲区中。

步骤5330--处理图像，照出图像缓冲区中光学代码的位置并对其解码。所述图像可以使用合适的图像处理算法处理。

步骤5335--确定条形码是否被成功解码：如果“是”的话，进行到步骤5340，如果“否”的话，返回步骤5310处理附加的图像。对于在图像缓冲区中发现的每个光学代码，记录符号（UPC，代码39等）类型，所解码的数据，以及定位所述图像中所解码的光学代码的边界框转角的坐标。边界框的矩心的坐标也可以被记录。

步骤5340--创建解码包（具有所记录的符号类型，所解码的数据和坐标）。

步骤5345--将所记录的数据（解码包）发送到互连处理器5205，接着返回到步骤5310处理附加的图像。

图54示出根据实施例的底部扫描器（对应于图像采集装置1335和1340以及横向对象传感器系统705的）解码处理器算法的流程图，其具有下列步骤：

步骤5405--配置图像采集装置连续捕捉图像以及读取4行数据。在优选的读取方法中，读取每4行帧的帧速率是2.5KHz（2500帧/秒）。

步骤5410--设定解码和横向传感器计数器为零。

步骤5415--设定L等于创建横向传感器包所需的周期。在一个例子中，L值=20。

步骤5420--捕捉图像，并将每4行的数据从成像器（例如，图像采集装置1335、1340的成像器）读取到临时缓冲区中。

步骤5425--将每行数据存储到包含2N行的四个循环图像缓冲区中，以便在处理器的存储器中生成4个单独的线扫描图像。

步骤5430--递增解码和横向传感器的计数器。

步骤5435--确定解码计数器是否=N：如果“是”的话，进行到步骤5440；如果“否”的话，进行到步骤5445。N表示解码缓冲区有多高。在一个例子中，N=512，这和大约2.5英寸的带运动相对应（例如，12英寸/秒的带速度除以2500Hz乘以N为512的线速度，等于2.5英寸）。

步骤5440--处理连续4个图像缓冲区中的每个（利用图像处理算法），以便寻找条形码的位置并对其解码。利用水平和垂直扫描线，图像处理算法分析图像，以便发现光学代码的开始和/或停止模式。接着，所述算法粗糙地穿过所述光学代码的方向中的图像（在必要的时候，也以横向方向运动），以便对类似于自适应VSL算法的光学代码的数字解码。

步骤5445--如果所述解码是成功的，则创建解码包。如果在循环缓冲区中的行数等于2N，那么，对于每N行，之前的2N像素的图像被解码为帧。对于在图像缓冲区中发现的每个条形码，记录符号（UPC，代码39等）类型，所解码的数据，以及定位所述图像中所解码的标签的边界框转角的坐标。所记录的符号类型，所解码的数据和坐标构成解码包。

步骤5450--设定解码计数器为零。所述解码计数器表示对已经被放到循环缓冲区中的行数计数的变量。

步骤5455--确定横向传感器计数器是否=L：如果“是”的话，进行到步骤5460；如果“否”的话，进行到步骤5470。L表示在输出横向传感器数据之间跳过的行数。在一个例子中，横向对象传感器系统705的横向对象传感器的分辨率大约是5毫升（例如，12英寸/秒被2500Hz除）。20的L值提供大约0.1英寸的横向传感器数据的间距。

步骤5460--创建横向传感器包。作为例子，跳过下列方式周期性地创建横向传感器包（例如，所捕捉的每20行数据）：在所述4行数据中选择列的子集（例如，每20列），以及将像素强度和固定的阀值比较，对所述数据二值化。这种横向传感器包处理的创建提供穿过底部扫描器的对象的粗分辨率二进制表示。这种二进制表示和所述对象的足迹相对应。对于横向对象传感器看得见的任何对象，所述对象的纵向长度由对象足迹中的行数和所述对象足迹像素的大小的乘积确定。

步骤5465--设定横向传感器计数器为零。

步骤5470--将所记录的数据（解码包和横向传感器包）发送到互连处理器5205，接着返回到步骤5420，捕捉/读取更多的图像。

图55示出根据实施例的与垂直对象传感器系统410相关的光幕处理器算法5500的流程图，其具有下列步骤：

步骤5505-检查互连处理器5205的同步信号。光幕传感器元件422被监测，以便确定对象的高度。例如，对象的高度由当对象穿过时被阻塞的最高光幕传感器的元件确定。光幕传感器元件422还可以被用于确定所述对象的纵向长度。例如，对于高到足以阻塞光幕中的至少一个光束的对象，对象长度由首先被阻塞的光幕的后缘到未被阻塞的时间差（就像通过帧计数差异测量一样）乘以假设的对象速度（通常是传送带的速度）确定。

步骤5510--监测光幕光束并等待状态的变化（在光束刚被中断或刚清除的时候）

步骤5515--确定是否已经发生状态的变化：如果“否”的话，返回步骤5505；如果“是”的话，进行到步骤5520。

步骤5520--创建表示当前光幕状态的光幕状态包（例如，对应于位模式的（例如，1=被阻塞的垂直对齐传感器，0=未被阻塞的垂直对齐传感器））。

步骤5525--将光幕状态包（指示光幕光束的当前状态）发射到互连处理器，接着返回步骤5505。

图56示出根据一个实施例的互连处理器算法的流程图。

步骤5605--生成周期性的同步信号，并将其发送到解码处理器。这个周期性的同步信号设定系统的帧速率。在这里的优选例子中，周期性同步信号是30Hz（30帧/秒）。

步骤5610--在每次同步脉冲被发射的时候，递增计数器（帧计数器）。在一个例子中，同步脉冲以30Hz被周期性地发射。

步骤5615--如果数据是否是可用的，如果“是”的话，进行到步骤5620；如果“否”的话，返回步骤5605。

步骤5620--从顶部、侧面和底部解码处理器接收解码包；以及从底部解码处理器接收横向传感器包和从光幕处理器接收光幕状态包。

步骤5625--记录解码包和横向传感器包，以及记录当所述包被接收时的帧计数值（被称为所述包的时间戳）。

步骤5630--将带时间戳的包数据发送到相关处理器。

图57示出根据实施例的例子相关处理器算法5700的流程图，其具有下列步骤：

步骤5705--等待从互连处理器5205接收包（即，与顶部和侧面扫描器关联的解码处理器的解码包，与底部扫描器关联的解码包和横向传感器包，光幕处理器的光幕状态包）。

步骤5710--从光幕状态包和横向传感器包生成三维对象模型（例如，从对象的足迹和侧面轮廓（LOS和VOS轮廓））。对象模型可以是等于对象足迹的基础固态体积或其简化表示（例如矩形）和由光幕传感器数据测量的高度。

步骤5715--确定所述对象是否已经离开读取区域：如果“否”的话，返回步骤5705；如果“是”的话，进行到步骤5720。所述对象是否已经离开所述读取区域可以以各种方式确定。例如，光幕状态包或横向传感器包可以指示对象已经离开扫描体积。在一个例子中，后缘的光幕从阻塞状态到未阻塞状态的转变指示对象已经离开所述扫描体积。在其他例子中，前缘光幕和/或横向对象传感器可以被用于确定对象何时离开所述读取区域。如果前缘光幕或横向对象传感器的数据被使用，所述对象模型的位置由所述前缘光幕（和/或横向对象传感器）与后缘光幕之间的距离转化，以便所述对象模型在所述后缘光幕的边缘。

步骤5720--分析解码包位置，以便确定所述位置中的任意一个和所述对象相对应。例如，通过考虑对条形码和边界框坐标解码的照相机的照相机参数，为每个解码包生成解码轨迹或背面投影射线。背面投影射线被假设的从解码时间已经发生的对象运动转化，直到当前的运动（通过计算由所述对象离开扫描体积的时刻与发生解码时的时刻之间的帧计数差测量的时间差异）。在背面投影射线被转化后，可以确定任何背面投影射线是否和所述对象模型交叉。

步骤5725--将光学代码数据和异常信息发射到主机处理器。如果单个条形码值与对象关联，那么，“良好读取”指示可以被发送到主机处理器。所述异常信息可以和各种异常的一个或更多相对应。在一个例子中，异常信息可以指示多个不同的光学代码值与对象关联（例如，“多个代码”异常）。在另一个例子中，异常信息可以指示对象被看见，但是没有条形码与其关联（例如，“无代码”异常）。在另一个例子中，异常信息可以指示条形码被解码，但是没有对象与其关联（例如，“无对象”或“幻象读取”异常）。

上述使用的术语和描述仅仅通过说明的方式加以阐述，并不起限制本发明的作用。本领域的技术人员应当明白，在没有偏离本发明基本原理的情况下，本文所述原理的许多变化、加强和修改是可能的。因此，本发明的范围应当仅由附属权利要求确定。

Claims (33)

1.一种用于读取对象的光学代码的自动系统，其包括：

传送带系统，其经配置运输所述对象穿过视见体积；

对象测量系统，其沿所述传送带系统被定位，以便在所述对象被所述传送带系统运输的时候，测量所述对象，所述对象测量系统可操作生成表示所述对象的三维模型的模型数据；

光学代码读取系统，其提供所述视见体积并且包括在沿所述传送带系统的不同位置被定位的多个图像采集装置，以便提供所述视见体积的不同视场，所述光学代码读取系统可操作以便在所述对象被运输穿过视见体积时捕捉图像，并且读取被捕捉在所述图像中的光学代码，所述光学代码读取系统可操作生成光学代码数据，作为对读取被捕捉在所述图像中的光学代码的响应；以及

与所述光学代码读取系统和所述对象测量系统通信的异常识别系统，所述异常识别系统可操作将所述光学代码数据和在所述模型数据中表示的所述对象的三维模型关联，以便确定是否已经发生异常。

2.根据权利要求1所述的系统，其进一步包括沿所述传送带系统被定位的安全图像采集装置，以便捕捉存在所述对象的场景的安全图像，所述安全图像采集装置可操作产生表示所述场景的安全图像的图像数据。

3.根据权利要求2所述的系统，其进一步包括：

对象注释系统，其经配置与所述安全图像采集装置和所述异常识别系统通信，所述对象注释系统经配置由所述图像数据产生表示场景的注释图像的注释图像数据，其中所述注释图像数据包括指示异常是否与所述场景中的对象关联的标记，所述对象注释系统可操作与所述对象测量系统通信，其中所述注释图像的标记和叠加在所述对象的安全图像的三维模型的彩色轮廓线相对应；以及

可操作接收所述注释图像数据并显示所述场景的注释图像的显示屏。

4.根据权利要求1所述的系统，其中所述对象测量系统包括垂直对象传感器和横向对象传感器。

5.根据权利要求4所述的系统，其中所述垂直对象传感器是约束所述视见体积的垂直侧面的双光幕。

6.根据权利要求4所述的系统，其中所述对象测量系统包括照亮所述对象的人工照明源，以便促进所述横向对象传感器生成所述对象的足迹表示。

7.根据权利要求6所述的系统，其中所述人工照明源经配置向所述横向对象传感器提供背光照明，以便使所述横向对象传感器能够生成所述对象的侧影足迹表示。

8.根据权利要求4所述的系统，其中所述传送带系统包括彼此隔开形成间隙的第一和第二传送带。

9.根据权利要求8所述的系统，其中所述横向对象传感器包括被定位在所述第一和第二传送带之间形成的间隙正上方的传感器元件，以便向所述横向对象传感器提供垂直方向的非倾斜视图平面。

10.根据权利要求8所述的系统，其中所述横向对象传感器包括被定位在所述第一和第二传送带下方和所述间隙正下方的传感器元件，以便向所述横向对象传感器提供垂直方向的非倾斜视图平面。

11.根据权利要求8所述的系统，其进一步包括容纳所述对象测量系统的至少一部分和所述光学代码读取系统的图像采集装置中的一个或更多的数据采集装置，所述数据采集装置经配置形成在所述第一和第二传送带中的一个或更多的上方的拱架，所述数据采集装置包括顶部，所述横向对象传感器的第一元件沿其被定位，所述横向对象传感器系统包括被定位在所述第一和第二传送带中的一个或更多的下方的第二元件。

12.根据权利要求11所述的系统，其中：

所述横向对象传感器具有由所述第一和第二元件提供的视图平面；

所述数据采集装置沿所述第一和第二传送带被定位，以便所述横向对象传感器的第一元件在所述第一与第二传送带之间间隙的正上方；以及

所述横向对象传感器的第二元件被定位在所述间隙的正下方，并和所述第一元件成一直线，以便所述横向对象传感器的视图平面具有垂直的、未倾斜的方向。

13.根据权利要求1所述的系统，其中所述光学代码读取系统包括光引导光学器件，其将所述图像采集装置的视场分割为被引导到所述视见体积的不同区域的多个部分。

14.根据权利要求1所述的系统，其中所述光学代码读取系统可操作生成在所述图像中被捕捉的光学代码的投影数据，所述投影数据表示投影到所述视见体积并与所述图像中的光学代码的位置关联的背面投影射线，所述自动系统进一步包括：

光学代码交叉系统，其可操作接收所述模型数据和所述投影数据，并且确定所述由光学代码读取系统生成的背面投影射线是否和由所述对象测量系统生成的三维模型交叉，所述异常识别系统经配置基于所述光学代码交叉系统确定的交叉，将所述光学代码数据和所述对象的三维模型关联。

15.根据权利要求14所述的系统，其中所述光学代码交叉系统可操作确定在所述对象退出所述视见体积后，所述背面投影射线是否和所述三维模型交叉。

16.根据权利要求14所述的系统，其中所述光学代码读取系统可操作计算在所述图像中被捕捉的光学代码的边界框以及所述边界框的矩心，以及其中所述光学代码读取系统使用所述矩心产生所述背面投影射线。

17.根据权利要求1所述的系统，其中所述异常识别系统可操作识别下列中的一个或更多：

第一异常类型，其中由所述对象测量系统生成的三维模型不具有关联的光学代码；

第二异常类型，其中由所述光学代码读取系统读取的不同光学代码与由所述对象测量系统生成的单个三维模型关联；

第三异常类型，其中由所述光学代码读取系统读取的光学代码不与三维模型关联；以及

第四异常类型，其中由所述光学代码读取系统读取的单个光学代码与由所述对象测量系统生成的多个三维模型关联。

18.根据权利要求1所述的系统，其中所述异常识别系统可操作识别异常类型，其中该异常类型具有的下列两项之间的差异大于选择的阀值：（a）由所述对象测量系统生成的三维模型的大小，以及（b）被存储在数据库中并由与所述三维模型关联的光学代码识别的所期望的大小。

19.根据权利要求1所述的系统，其中所述异常识别系统可操作根据异常类型对异常分类并且产生与所述异常关联的异常类型识别信息。

20.根据权利要求19所述的系统，其中所述异常类别识别信息包括对应于所述异常类型的类别标签。

21.根据权利要求19所述的系统，其进一步包括经配置接收所述异常类别识别信息的异常处理系统，所述异常处理系统可操作自动确定如何基于所述异常类型解决所述异常。

22.根据权利要求21所述的系统，其中所述异常处理系统经配置忽视所述异常类型中的第一个类型的异常。

23.根据权利要求21所述的系统，其中所述异常处理系统经配置自动解决所述异常类型中的第一个类型的异常。

24.根据权利要求23所述的系统，其中：

所述第一异常类型的异常和由所述光学代码读取系统读取的不同光学代码与由所述对象测量系统生成的单个三维模型关联的事件相对应，所述不同光学代码识别被存储在数据库中的对象信息，以及所述对象信息包括与所述不同光学代码关联的对象的期望大小；以及

所述异常处理系统经配置通过下列方式自动解决所述第一异常类型的异常：

确定与所述不同光学代码关联的对象的期望大小的总和；

将期望大小的总和与由所述对象测量系统生成的单个三维模型的测量尺寸作比较；以及

识别期望大小的总和与测量大小之间的差异低于选择的阀值。

25.根据权利要求21所述的系统，其中所述异常处理系统经配置确定所述异常类型的第一个的异常要被手动解决。

26.根据权利要求25所述的系统，其中所述异常处理系统经配置接收所产生的反馈信息，作为对用户手动解决所述第一异常类型的异常的响应，并且其中所述异常处理系统可操作使用所述反馈信息适应所述第一异常类型的异常如何被解决。

27.根据权利要求26所述的系统，其中所述异常处理系统经配置自动忽视所述第一异常类型的异常，作为对用户手动忽视所述第一异常类型的所选择数量异常的响应。

28.根据权利要求21所述的系统，其进一步包括经配置存储与被解决的异常关联的信息的存储装置。

29.一种识别自动光学代码读取系统中的异常的方法，其中携带光学代码的对象沿路径被自动移动，所述方法包括：

测量在所述对象沿所述路径运动时的对象，以便生成所述对象的三维模型；

捕捉所述对象沿所述路径运动并穿过视见体积时的所述对象的图像，所述图像包括所述光学代码的表示；

基于所述图像的分析，读取所述光学代码；以及

确定所述光学代码是否与所述对象的三维模型关联，从而识别异常是否与所述对象关联。

30.根据权利要求29所述的方法，其进一步包括：

计算和一相关相对应的所述光学代码的背面投影射线，其中所述相关是所述图像中光学代码的表示的位置与所述视见体积中三维坐标点的数量的相关；

计算从所述读取步骤到所述确定步骤逝去的时间量；

获取在逝去的所述时间量期间，所述对象已经沿所述路径行进的距离；以及

将所述背面投影射线偏移所述对象已经行进的距离，以便确定所述背面投影射线是否和所述三维模型交叉。

31.根据权利要求30所述的方法，其中所述确定步骤在所述对象离开所述视见体积后被执行。

32.根据权利要求29所述的方法，其中所述三维模型具有所测量的大小，所述方法进一步包括：

检索被存储在数据库中并与所述光学代码关联的期望的对象大小；

将期望的对象大小和所测量的大小作比较，以便确定其之间的差异；

响应所述差异超出所选择阀值，识别异常与所述对象关联。

33.根据权利要求29所述的方法，其中所述三维模型具有所测量的大小，所述方法进一步包括：

确定不同的光学代码与所述三维模型关联，从而生成多个代码异常；

检索被存储在数据库中并与所述不同光学代码关联的多个期望的对象大小；

计算期望的对象大小的总和，以便生成总和；

将所述总和和所述三维模型的所测量的大小作比较，以便确定所述总和与所测量的大小之间的差异；以及

响应于所述差异小于选择的阀值，自动解决所述多个光学代码异常。

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