CN110610108A - 条码扫描器的摄相接口电路 - Google Patents

Abstract

一种条码扫描器的摄相接口电路包括二值转换模块和选择模块。二值转换模块从摄相器接收图像信号，并将每个图像帧的像素的灰度转换为二值码。选择模块交替地将一个图像帧的二值码和后续一个图像帧的图像信号提供为输出。

Description

条码扫描器的摄相接口电路

技术领域

本发明一般涉及条码扫描器。特别地，本发明涉及条码扫描器的摄相接口电路。

背景技术

条码扫描器用于扫描条码，例如一维(1-Dimensional,1D)条码、二维(2-Dimensional,2D)条码、或者QR(Quick Response，快响应)码。条码扫描器通常包括摄相器，以捕获条码图像。摄相器还将捕获的图像转换为图像信号，并将图像信号提供给具有嵌入的软件的处理器。处理器将图像信号转换为二值信号，并将二值信号解码，以恢复包含在条码中的信息。摄相器还将图像信号提供给显示单元，以预览所捕获的条码图像。

典型地，在图像信号的处理中，处理器与一个或多个存储器进行交互。例如，处理器执行写操作以将中间信号存储在存储器中，以及执行读操作以将存储的中间信号恢复并用于下一过程。存储器增加了扫描器的成本，并增大了电路的尺寸，并且读/写操作增加了处理的时间。相应地，需要较少的存储器并执行较少的存储器读/写操作的条码扫描器是有利的。

发明内容

本发明内容被提供以介绍以下具体实施方式部分详述的概念中经选择的简化部分。本发明内容并不意欲确定权利要求中内容的关键或必要特征，亦不意欲使其限制权利要求的范围。

根据一种实施方式，一种条码扫描器的摄相接口电路包括：

二值转换模块，配置为自摄相器接收图像帧的图像信号，以及将图像帧中每个像素的灰度转换为二值码；以及

第一选择模块，连接到二值转换模块并配置为交替地将图像帧的二值码和后续图像帧的图像信号提供给输出。

示例地，所述电路进一步包括连接到第一选择模块的解码器，解码器接收输出的二值码并将其解码为所扫描的条码的信息。

示例地，所述电路进一步包括连接到第一选择模块的显示模块，显示模块预览输出的图像信号。

示例地，二值转换模块配置为：

提取图像帧中各像素的灰度；

将各像素的灰度与阈值比较；以及

基于各像素的灰度高于或低于阈值的比较而产生二值码1或0。

示例地，阈值具有预定值。

示例地，阈值是可调的。

示例地，所述电路进一步包括校准模块，其接收图像帧的图像信号，产生经调整的阈值并提供给二值转换模块用作比较。

示例地，经调整的阈值使用前一图像帧的像素灰度值的直方图而计算。

示例地，第一选择模块为复用器，其具有接收二值码的第一输入端以及接收图像信号的第二输入端。

示例地，所述电路进一步包括与第一选择模块耦接以缓冲第一选择模块的输出的缓冲模块。

示例地，所述电路进一步包括同步模块，其同步来自摄相器的图像信号，将经同步的图像信号提供给二值转换模块和第一选择模块以作为图像信号。

示例地，所述电路进一步包括连接到二值转换模块的封装模块，其配置为将二值码封装为预定的格式。

根据一种实施方式，一种为条码扫描器接口图像信号的方法包括：

从条码扫描器的摄相器接收图像信号；

通过将选定的图像帧中每像素的灰度转换为二值码而将图像信号转换；以及

交替地将选定的图像帧的二值码和后续图像帧的图像信号提供为第一输出和第二输出，

其中第一输出提供给显示设备以预览由图像信号所代表的图像，第二输出提供给解码器以解码图像信号所代表的条码。

示例地，从条码接收器的摄相器接收图像信号包括：

将图像信号同步。

示例地，将图像信号转换为二值码包括：

提取图像帧中每像素的灰度；

将像素的灰度与阈值比较；以及

基于像素的灰度高于或低于阈值的比较而产生二值码1或0。

示例地，所述方法进一步包括：

分析图像信号以产生像素灰度值的直方图；

由直方图计算经调整的阈值；以及

将经调整的阈值提供为用于后一图像帧的比较的阈值。

示例地，所述方法进一步包括：

将二值码封装为预定的格式。

根据一种实施方式，一种为条码扫描器处理图像信号的方法包括：

从条码扫描器的摄相器接收第一图像帧；

将第一图像帧的图像信号作为第一输出提供给显示模块，显示图像信号的预览；

从摄相器接收第二图像帧，第二图像帧与第一图像帧相连续；

将第二图像帧的像素的灰度转换为二值码；以及

将二值码作为第二输出提供给解码器。

示例地，将第二图像帧的像素的灰度转换为二值码包括：

提取第二图像帧的每个像素的灰度；

将提取的像素的灰度与阈值比较；以及

基于像素的灰度高于或低于阈值的比较而产生二值码1或0。

示例地，所述方法进一步包括：

分析第一图像帧以产生像素灰度的直方图；

使用直方图计算经调整的阈值；以及

使用经调整的阈值进行比较。

附图说明

以下将结合附图对于本发明的实施方式进行进一步描述，其中：

图1是根据本发明一种实施方式的条码扫描器的示意框图；以及

图2是根据本发明一种实施方式的摄相接口电路的示例框图。

具体实施方式

图1是根据一种示例的实施方式的条码扫描器的示意框图。条码扫描器100包括摄相器102和摄相接口电路104。摄相器102扫描目标图像或对目标图像摄像，并产生目标图像的图像信号。摄相器102可以是任何类型的图像捕获设备，例如构造在移动设备中的摄相器。图像信号被提供给摄相接口电路104。摄相接口电路104接收图像信号，并一方面将图像信号传输以供后续预览、另一方面将图像信号转换为二值码。由摄相接口电路104所产生的数据提供给存储器108、并存储在存储器108中。在一种实施方式中，存储器108可以是包括在条码扫描器100中；在另一种实施方式中，存储器108与条码扫描器100彼此独立。随后，存储器108将所存储的数据提供给解码器110，以将所扫描的条码图像解码。在其他实施方式中，存储的数据被提供给显示模块或预览模块112，以显示所扫描的图像的预览。在本发明中，每隔一帧的图像被提供给预览模块112，从而将处理负担下降50％，并且由于相邻的图像帧通常只有很少的差异，将不会显著地降低预览图像的分辨率。从而，预览模块112的处理速度得以改善。

摄相器102对于图像进行逐帧的摄相，并且所产生的图像信号被组织为描述各图像帧中的像素的亮度和色度。图像信号的一种示例是YVU格式，其在ITU-R建议BT.709中定义。对于YVU格式的图像信号，每个图像帧具有24位数据，其中开头8位代表亮度分量(Y)，随后的16位代表色度分量(UV)。在将图像信号转换为二值码时，摄相接口电路104对于每个图像帧只取前8位数据，以提取所扫描的图像中像素的灰度值，并将灰度值与预定的阈值进行比较。在本实施方式中，摄相接口电路104将每隔一幅的图像帧转换为二值，以供解码器110进行解码；而未转换的图像帧，即原始的YVU格式数据信号，被直接提供给预览模块112。藉此，摄像接口电路104不将每个图像帧转换为二值码，从而改善了条码扫描器100的处理效率。在本优选实施方式中，奇数图像帧提供给预览模块112，而偶数图像帧转换为二值码并提供给解码器110。

根据本实施方式，用于进行二值转换的阈值是可调的。校准模块106为摄相接口电路104提供动态阈值。校准模块106自摄相器102接收图像信号，并对图像信号进行统计操作，以产生经调整的阈值，其是基于经扫描的图像帧的灰度值的直方图而计算的。经调整的阈值被提供给摄相接口电路104以用于后续的一个或多个图像帧的二值转换操作。在本优选的实施方式中，奇数帧的图像信号被提供给预览模块112、以及被提供用来由校准模块106计算经调整的阈值，从而经调整的阈值被用于后续的偶数图像帧的二值转换。由于连续的图像帧通常只有极小的差异，所计算的阈值对于后续的目标图像帧而言是精确的。

根据本实施方式，图像帧的二值转换是利用摄相接口电路104而不是单独的处理器而进行的，从而需要极少的处理器或不需要处理器。因此，条码扫描器100的无论是尺寸还是成本都得以节约。进一步地，避免了与存储器的过多的交互，从而图像处理时间得以改善。

现在参考图2，其示出了根据本发明一种实施方式的摄相接口电路200的示例框图。摄相接口电路200包括同步模块202，其自摄相器接收图像信号，并产生经同步的图像信号作为响应。同步模块202保证来自摄相器的图像信号与摄相接口电路200的运行频率保持同步。由于摄相器和接口电路200具有各自的时钟，来自摄相器的信号可能具有不同的相位/频率，其需要被同步，以保证适宜于由摄相接口电路200进行处理。同步模块202接收摄相接口电路200的时钟信号，并将图像信号转换到时钟信号的适当频率/相位上，以成为经同步的图像信号。

摄相接口电路200进一步包括第一选择模块204，其在其第一输入端204a上从同步模块202接收经同步的图像信号，并在其第二输入端204b上接收基于经同步的图像信号而产生的封装的二值码。基于所施加的选择信号(SELECTION I)，第一选择模块204将经同步的图像信号或者封装的二值码提供给后续的缓冲器206。缓冲器将经同步的图像信号作为摄相接口电路200的输出信号而提供给例如图1所示的预览模块112的预览模块；以及将封装的二值码作为摄相接口电路200的输出信号而提供给例如图1所示的解码器110的解码器。

如图2所示的，选择模块204可以实施为复用器(Multiplexer,MUX)。第一输入端204a和第二输入端204b为MUX 204的输入线，而选择信号(SELECTION I)被施加到MUX 204的选择线。如前所述地，奇数图像帧未经转换为二值码，而该等奇数图像帧被作为经同步的图像信号而提供给如图1的预览模块112的显示单元以供展示。在另一方面，偶数图像帧被转换为封装的二值码，并经过缓冲器206而被提供给如(图1的)解码器110的解码器以供解码。选择信号可以通过多种方式产生，例如来自控制器或寄存器。以寄存器(图未示)为例，寄存器可以对传输到选择模块204的图像帧中的像素数据进行计数，当计数达到显示一帧中的所有像素均已传输的预定阈值时，寄存器输出一个信号以作为选择信号(SELECTIONI)，其使得选择模块204将经同步的图像信号提供为输出。

摄相接口电路200包括二值转换器208，其自同步模块202接收经同步的图像信号。如上所述地，二值转换器208将包括在图像信号中的灰度分量提取，并将每一像素的灰度值与阈值进行比较。藉此，基于像素的灰度高于或低于阈值的比较而产生二值码“0”或“1”。可选的第二选择模块210在其第一输入端210a上从二值转换器208接收二值码，在其另一第二输入端210b上接收经同步的图像信号(未转换的数据)，在其选择端上接收选择信号(SELECTION II)。当条码扫描器处于待机模式时，选择信号(SELECTION II)使得第二选择模块210将未转换的图像信号提供为输出，从而绕过二值转换和后续的解码。该未转换的图像信号包括灰度值数据，并被提供给输入端210b上，并可被用于备用功能，例如校验二值转换等。摄相接口电路200包括了封装模块212，以将二值码或未转换的灰度数据转换为预定的数据格式，例如每周期32位、64位、或128位。根据本实施方式，示例的提供600kB大小图像的0.3M YUV422CMOS传感摄相器将被转换为37.5kB的二值码，其仅为原始图像数据大小的1/16，节省了可观的存储器空间。

摄相接口电路200还包括校准模块214，其自同步模块202接收经同步的图像信号。校准模块214提取每个图像帧的像素的灰度，以及具有各个相应灰度值的像素的数目。在本实施方式中，灰度值在0-255的范围内，校准模块214对于具有每个灰度值的像素个数进行计数。在所有的像素的灰度均被计数后，产生直方图，其显示当前图像帧的灰度分布。校准模块214接收走廊图数据，并自其确定阈值。在可选的实施方式中，阈值是使用嵌入的软件而确定，其对于直方图执行特定的算法。在相邻图像帧之间的垂直空白期间，阈值被提供给二值转换器208。该确定的阈值被提供给二值转换器208，以作为后续一个或多个图像帧的二值转换的阈值。由于连续的图像帧通常反映相似的灰度分布，因而该阈值是动态的并且是精确的。与图1的校准模块106类似地，该校准模块214亦是可选的。

在此已描述了图2所示的摄相接口电路200的运行。来自摄相器的图像信号被提供给同步模块202，其产生经同步的图像信号。第一选择模块204将奇数帧的图像信号提供给显示器用于预览图像。校准模块214利用奇数图像帧的像素的灰度直方图数据而在例如该奇数帧与后续偶数帧之间的垂直空白期内产生经调整的阈值，并将经调整的阈值提供给二值转换器208。随后的偶数图像帧被输入到二值转换器208，以提取灰度值并通过与经调整的阈值进行比较而转换为二值码。第二选择模块210将所产生的二值码提供给封装模块212，其输出所前所述的格式的封装的二值码作为响应。第一选择模块204将封装的二值码提供给缓冲器206，并随后提供给解码器。可选地，封装的灰度值可以被输出用于备选的功能。

根据如上所述的实施方式的该摄相接口电路200和该图像信号处理方法将连续的图像帧交替地提供给预览模块和二值转换器。由于连续的图像帧通常只有很小的差异，在预览或者二值转换中几乎不会出现失真。进而，摄相接口电路200需要极少的存储器和极少的存储器存取，从而摄相接口电路的规模紧凑，具有快速响应。

在此参考了特定的所示的例子对于各种示例的实施方式进行了描述。所述示例的例子被选择为辅助本领域的技术人员来形成对于各实施方式的清晰理解并得实施。然而，可以构建为包括一个或多个实施方式的系统、结构和器件的范围，以及根据一个或多个实施方式实施的方法的范围，并不为所展示的示例性例子所限制。相反地，所属技术领域的技术人员基于本说明书可以理解：可以根据各实施方式来实施出很多其他的配置、结构和方法。

应当理解的是，就于本发明在前描述中所使用的各种位置指示来说，例如顶、底、上、下，彼等指示仅是参考了相应的附图而给出，并且当器件的朝向在制造或工作中发生变化时，可以代替地具有其他位置关系。如上所述，那些位置关系只是为清楚起见而描述，并非限制。

本说明的前述描述是参考特定的实施方式和特定的附图，但本发明不应当限制于此，而应当由权利要求书所给出。所描述的各附图都是示例性的而非限制性的。在附图中，为示例的目的，各元件的尺寸可能被放大，且可能没有绘制为特定的比例尺。本说明也应当包括各元件、工作方式在容限和属性上的不连续的变换。还应当包括本发明的各种弱化实施。

本说明及权利要求书中所使用的词汇“包括”并不排除其他元件或步骤。除非特别指出，在使用单数形式如“一”、“一个”指代确定或不确定的元件时，应当包括该元件的复数。从而，词汇“包括”不应当被理解为限于在其后所列出的条目，不应当理解为不包括其他元件或步骤；描述“器件包括项目A和B”的范围不应当限制为只包括元件A和B的器件。该描述表示，就于本说明而言，只有器件的元件A和B是相关的。

对于所属领域的技术人员而言，在不背离本发明的权利要求的范畴内可以作出多种具体变化。

Claims (10)

1.一种条码扫描器的摄相接口电路，其特征在于，包括：

二值转换模块，配置为自摄相器接收图像帧的图像信号，以及将图像帧中每个像素的灰度转换为二值码；以及

第一选择模块，连接到二值转换模块并配置为交替地将图像帧的二值码和后续图像帧的图像信号提供给输出。

2.如权利要求1所述的电路，其特征在于，二值转换模块配置为：

提取图像帧中各像素的灰度；

将各像素的灰度与阈值比较；以及

基于各像素的灰度高于或低于阈值的比较而产生二值码1或0。

3.如权利要求2所述的电路，其特征在于：进一步包括校准模块，其接收图像帧的图像信号，产生经调整的阈值并提供给二值转换模块用作比较。

4.如权利要求3所述的电路，其特征在于：经调整的阈值使用前一图像帧的像素灰度值的直方图而计算。

5.一种为条码扫描器接口图像信号的方法，其特征在于，包括：

从条码扫描器的摄相器接收图像信号；

通过将选定的图像帧中每像素的灰度转换为二值码而将图像信号转换；以及

交替地将选定的图像帧的二值码和后续图像帧的图像信号提供为第一输出和第二输出，

其中第一输出提供给显示设备以预览由图像信号所代表的图像，第二输出提供给解码器以解码图像信号所代表的条码。

6.如权利要求5所述的方法，其特征在于，将图像信号转换为二值码包括：

提取图像帧中每像素的灰度；

将像素的灰度与阈值比较；以及

基于像素的灰度高于或低于阈值的比较而产生二值码1或0。

7.如权利要求6所述的方法，其特征在于，进一步包括：

分析图像信号以产生像素灰度值的直方图；

由直方图计算经调整的阈值；以及

将经调整的阈值提供为用于后一图像帧的比较的阈值。

8.一种为条码扫描器处理图像信号的方法，其特征在于，包括：

从条码扫描器的摄相器接收第一图像帧；

将第一图像帧的图像信号作为第一输出提供给显示模块，显示图像信号的预览；

从摄相器接收第二图像帧，第二图像帧与第一图像帧相连续；

将第二图像帧的像素的灰度转换为二值码；以及

将二值码作为第二输出提供给解码器。

9.如权利要求8所述的方法，其特征在于：将第二图像帧的像素的灰度转换为二值码包括：

提取第二图像帧的每个像素的灰度；

将提取的像素的灰度与阈值比较；以及

基于像素的灰度高于或低于阈值的比较而产生二值码1或0。

10.如权利要求9所述的方法，其特征在于，进一步包括：

分析第一图像帧以产生像素灰度的直方图；

使用直方图计算经调整的阈值；以及

使用经调整的阈值进行比较。