CN106657799A - 基于相位检测的条码扫描装置及扫描方法 - Google Patents

基于相位检测的条码扫描装置及扫描方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种基于相位检测的条码扫描装置及扫描方法。条码扫描装置包括用以对被测条码成像的摄像镜头单元、用以控制摄像镜头单元焦距变化的驱动单元、用以将摄像镜头单元拍摄的被测条码形成数字图像的成像传感单元，相位检测单元用以检测成像传感单元所在的像面上两点之间的相位差以生成偏移信号。处理单元用以根据所述偏移信号生成合焦控制信号。控制单元用以根据所述合焦控制信号控制驱动单元驱动摄像镜头单元完成对被测条码的自动对焦。解码单元用以根据完成自动对焦后的摄像镜头单元拍摄被测条码获得的第一图像进行条码解码。本发明可适用于待扫条码高速运动及扫描装置需要小型化的场景。

Description

基于相位检测的条码扫描装置及扫描方法
技术领域
本发明涉及条码扫描领域，特别是涉及一种通过相位检测实现快速对焦的条码扫描装置及条码扫描方法。
背景技术
目前，条码扫描装置广泛应用于商超、物流、工业识别等领域。条码扫描技术的实现方式一般是基于数字图像采集与处理的方式，通过数字摄像原件采集被标识物的条码影像，经过图像处理与解码，识别为计算机可以直接接受的数字信号。
优良的条码扫描装置必须有足够的图像拍摄能力，以提供清晰的影像用于条码解码。在条码扫描应用的很多场景中，能否快速识别条码非常关键，而快速识别条码的瓶颈往往在于条码扫描装置能否快速对被识别物精准对焦以获得清晰的条码影像。
发明内容
针对上述技术问题，本发明提供一种能够快速实现自动对焦的基于相位检测的条码扫描装置及扫描方法。
本发明的一种基于相位检测的条码扫描装置包括用以对被测条码成像的摄像镜头单元、用以控制摄像镜头单元焦距变化的驱动单元、用以将摄像镜头单元拍摄的被测条码形成数字图像的成像传感单元、相位检测单元、处理单元、控制单元以及解码单元。相位检测单元集成设置于成像传感单元上，相位检测单元用以检测成像传感单元所在的像面上两点之间的相位差以生成偏移信号。处理单元分别数据连接于成像传感单元和相位检测单元，处理单元用以根据所述偏移信号生成合焦控制信号。控制单元分别数据连接于处理单元和驱动单元，控制单元用以根据所述合焦控制信号控制驱动单元驱动摄像镜头单元完成对被测条码的自动对焦。解码单元数据连接于处理单元，解码单元用以根据完成自动对焦后的摄像镜头单元拍摄被测条码获得的第一图像进行条码解码。
较佳地，相位检测单元包括将成像传感单元的部分像素置换而成的像素群。进一步地，相位检测单元包括设置于成像传感单元的感光部前方的具有开口的遮光板。
较佳地，基于相位检测的条码扫描装置还包括存储单元，分别数据连接于处理单元和解码单元，所述存储单元用以存储所述第一图像。
较佳地，驱动单元为闭环式马达。
较佳地，基于相位检测的条码扫描装置还包括辅助照明单元，与摄像镜头单元并排邻近设置。进一步地，基于相位检测的条码扫描装置还包括环境光感测单元，处理单元于环境光感测单元检测的光强小于预设值时控制开启辅助照明单元。
本发明的一种基于相位检测的条码扫描方法包含以下步骤：利用相位检测单元得到被测条码通过摄像镜头单元成像时像面上两点之间的相位差，以生成偏移信号；根据所述偏移信号生成合焦控制信号；根据所述合焦控制信号驱动所述摄像镜头单元完成对被测条码的自动对焦，并拍摄所述被测条码获得第一图像；根据所述第一图像进行被测条码的解码。
较佳地，基于相位检测的条码扫描方法还包括以下步骤：检测环境光的光强，且当检测的光强小于预设值时开启辅助照明。进一步地，仅当检测的光强不小于所述预设值时才开启所述相位检测单元。
与现有技术相比，本发明的基于相位检测的条码扫描装置通过相位检测单元检测到的偏移量和偏移方向，实现条码扫描装置中摄像单元的快速对焦，从而使条码扫描装置快速完成条码识别，特别适用于待扫条码高速运动及扫描装置需要小型化的场景。
附图说明
图1为本发明一实施例的基于相位检测的条码扫描装置的示意图。
图2为本发明一实施例的相位检测单元的工作原理图。
图3为本发明又一实施例的基于相位检测的条码扫描装置的示意图。
图4为本发明一实施例的基于相位检测的条码扫描方法的流程图。
具体实施方式
为使对本发明的目的、构造、特征、及其功能有进一步的了解，兹配合实施例详细说明如下。
请结合参见图1和图2，图1为本发明一实施例的基于相位检测的条码扫描装置1的示意图，图2为本发明一实施例的相位检测单元的工作原理图。基于相位检测的条码扫描装置1包括用以对被测条码2成像的摄像镜头单元11、用以控制摄像镜头单元11焦距变化的驱动单元12、用以将摄像镜头单元11拍摄的被测条码形成数字图像的成像传感单元21、集成设置于成像传感单元21上的相位检测单元22、处理单元30、控制单元40以及解码单元50。相位检测单元22用以检测成像传感单元21所在的像面上两点之间的相位差以生成偏移信号。处理单元30分别数据连接于成像传感单元21和相位检测单元22，处理单元用以根据所述偏移信号生成合焦控制信号。控制单元40分别数据连接于处理单元30和驱动单元12，控制单元40用以根据所述合焦控制信号控制驱动单元12驱动摄像镜头单元11完成对被测条码的自动对焦。解码单元50数据连接于处理单元30，解码单元50用以根据完成自动对焦后的摄像镜头单元11拍摄被测条码2获得的第一图像进行条码解码。
相位检测单元22生成的偏移信号中包含了偏移量和偏移方向信息，根据这些信息即可判断摄像镜头应如何调节焦距以完成自动对焦。本发明的相位检测是从成像传感单元上拿出左右相对的成对像素点，分别对被测条码进行进光量等信息的检测，通过比对左右两侧的相关值情况，便会迅速找出准确的对焦点，之后驱动单元便会一次性将摄像镜头单元的焦距调节至完成对焦。以图2所示的光路原理图为例，假设图2中摄像镜头单元11及光路以实线表示的情况为对焦准确，当对焦不准时，有两种可能，一种是镜头焦点在被测条码之前，如图2中以圆点虚线表示的情况，此时需要向右调节镜头以改变焦距，另一种是镜头焦点在被测条码之后，如图2中以断线虚线表示的情况，此时需要向左调节镜头以改变焦距；需要说明的是，本发明的摄像镜头单元11的焦距具体调节方式并不以此为限。
在一实施例中，相位检测单元22包括将成像传感单元21的部分像素置换而成的像素群。在实际应用中，成像传感单元21可以为CCD阵列。进一步地，相位检测单元22包括设置于成像传感单元21的感光部前方的具有开口的遮光板221。如此设计可以不需要与成像传感器独立设置的相位检测模块，利于条码扫描装置的小型化。
在一实施例中，基于相位检测的条码扫描装置1还包括存储单元(图未示)，分别数据连接于处理单元30和解码单元50，存储单元用以存储所述第一图像。
优选地，驱动单元12为闭环式马达，可进一步加快焦距调节的速度，从而加快条码扫描的执行速度。
请参见图3，图3为本发明又一实施例的基于相位检测的条码扫描装置3示意图。在该实施例中，基于相位检测的条码扫描装置3除了上述实施例中的元件之，还包括辅助照明单元60，辅助照明单元60与摄像镜头单元11并排邻近设置。进一步地，基于相位检测的条码扫描装置3还包括环境光感测单元70，处理单元30于环境光感测单元70检测的光强小于预设值时控制开启辅助照明单元60。优选地，由于相位检测对环境光的要求较高，为避免不必要的时间浪费，仅当环境光感测单元70检测的光强不小于所述预设值时才开启相位检测单元22。
请参见图4，图4为本发明一实施例的基于相位检测的条码扫描方法的流程图。所述基于相位检测的条码扫描方法包含以下步骤。
S1，利用相位检测单元得到被测条码通过摄像镜头单元成像时像面上两点之间的相位差，以生成偏移信号。
S2，根据所述偏移信号生成合焦控制信号。
S3，根据所述合焦控制信号驱动所述摄像镜头单元完成对被测条码的自动对焦，并拍摄所述被测条码获得第一图像。
S4，根据所述第一图像进行被测条码的解码。
优选地，基于相位检测的条码扫描方法还包括以下步骤：检测环境光的光强，且当检测的光强小于预设值时开启辅助照明。由于相位检测对环境光的要求较高，为避免不必要的时间浪费，仅当检测的光强不小于所述预设值时才开启所述相位检测单元。
在前文描述条码扫描装置时已提及的具体工作原理不在此赘述。
本发明的基于相位检测的条码扫描装置通过相位检测单元检测到的偏移量和偏移方向，实现条码扫描装置中摄像单元的快速对焦，从而使条码扫描装置快速完成条码识别，特别适用于待扫条码高速运动及条码扫描装置需要小型化的场景。
本发明已由上述相关实施例加以描述，然而上述实施例仅为实施本发明的范例。必需指出的是，已揭露的实施例并未限制本发明的范围。相反地，在不脱离本发明的精神和范围内所作的更动与润饰，均属本发明的专利保护范围。

Claims (10)

1.一种基于相位检测的条码扫描装置，其特征在于包括：
用以对被测条码成像的摄像镜头单元；
用以控制所述摄像镜头单元焦距变化的驱动单元；
用以将所述摄像镜头单元拍摄的被测条码形成数字图像的成像传感单元；
相位检测单元，集成设置于所述成像传感单元上，所述相位检测单元用以检测所述成像传感单元所在的像面上两点之间的相位差以生成偏移信号；
处理单元，分别数据连接于所述成像传感单元和所述相位检测单元，所述处理单元用以根据所述偏移信号生成合焦控制信号；
控制单元，分别数据连接于所述处理单元和所述驱动单元，所述控制单元用以根据所述合焦控制信号控制所述驱动单元驱动所述摄像镜头单元完成对被测条码的自动对焦；以及
解码单元，数据连接于所述处理单元，所述解码单元用以根据完成自动对焦后的摄像镜头单元拍摄被测条码获得的第一图像进行条码解码。
2.如权利要求1所述的基于相位检测的条码扫描装置，其特征在于，所述相位检测单元包括将所述成像传感单元的部分像素置换而成的像素群。
3.如权利要求2所述的基于相位检测的条码扫描装置，其特征在于，所述相位检测单元包括设置于所述成像传感单元的感光部前方的具有开口的遮光板。
4.如权利要求1所述的基于相位检测的条码扫描装置，其特征在于还包括存储单元，分别数据连接于所述处理单元和所述解码单元，所述存储单元用以存储所述第一图像。
5.如权利要求1所述的基于相位检测的条码扫描装置，其特征在于，所述驱动单元为闭环式马达。
6.如权利要求1所述的基于相位检测的条码扫描装置，其特征在于还包括辅助照明单元，与所述摄像镜头单元并排邻近设置。
7.如权利要求6所述的基于相位检测的条码扫描装置，其特征在于还包括环境光感测单元，所述处理单元于所述环境光感测单元检测的光强小于预设值时控制开启所述辅助照明单元。
8.一种基于相位检测的条码扫描方法，其特征在于包含以下步骤：
利用相位检测单元得到被测条码通过摄像镜头单元成像时像面上两点之间的相位差，以生成偏移信号；
根据所述偏移信号生成合焦控制信号；
根据所述合焦控制信号驱动所述摄像镜头单元完成对被测条码的自动对焦，并拍摄所述被测条码获得第一图像；
根据所述第一图像进行被测条码的解码。
9.如权利要求8所述的基于相位检测的条码扫描方法，其特征在于还包括：检测环境光的光强，且当检测的光强小于预设值时开启辅助照明。
10.如权利要求9所述的基于相位检测的条码扫描方法，其特征在于，仅当检测的光强不小于所述预设值时才开启所述相位检测单元。
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