CN112699697A - 读码器和用于读取光学代码的方法 - Google Patents

Abstract

本申请涉及读码器和用于读取光学代码的方法。给出了用于读取光学代码(52)的读码器(10)，该读码器具有：图像传感器(18)，其用于获取具有代码(52)的图像数据；以及控制和评估单元(38)，其被配置用于利用至少一种解码方法读取代码(52)，其中控制和评估单元(38)与距离传感器(24、56)连接，该距离传感器确定关于代码(52)的距离的间距值。控制和评估单元(38)还被配置用于根据间距值为解码方法设置至少一个参数和/或包括解码方法的至少一个附加算法。

Description

读码器和用于读取光学代码的方法

本发明涉及根据权利要求1或15的主题的读码器和用于读取光学代码的方法。

读码器由超市收银台、自动包裹识别、邮件分拣、机场行李处理和从其他物流应用所熟知。在扫码器中，借助旋转反射镜或多面反射镜轮将读取光束横向引导穿过代码。基于相机的读码器借助图像传感器记录其上有代码的对象的图像，并且图像分析软件从这些图像中提取代码信息。基于相机的读码器也可以轻松应对一维条形码以外的其他代码类型，这些其他代码类型与矩阵码一样也被构造成二维的并提供更多信息。

在一组重要的应用中，携带代码的对象被传送经过读码器。在此，扫码器检测分别被依次引导到其读取区域中的代码。可替代地，在基于相机的读码器中，线扫描相机连续且逐行地通过相对运动读入具有代码信息的对象图像。通过二维图像传感器有规律地记录图像数据，这些图像数据根据记录频率和传送速度或多或少地重叠。为了使对象可以以任意取向布置在传送器上，通常在读取通道上设置多个读码器，以便从多个或所有侧面记录对象。

读码器通常是复杂的传感器系统的一部分。例如，在传送带上的读取通道中，通常用分开的激光扫描仪提前测量被传送的对象的几何结构，并由此确定聚焦信息、触发时间点、具有对象的图像区域等。在DE 10 2018 105 301 A1中将距离传感器集成到相机中。

读码系统最重要的特征参数之一是读取速率，这是因为未读取的代码会导致手动后处理步骤甚至分配错误。现在，读取代码失败的原因各种各样。在对象平坦且对象与读码器的间距相应较大的情况下，照明不再充足，而且代码对比度降低。模块大小(即每代码模块的像素数量)减小，而噪声增加。反过来，在对象高且对象间距相对较小的情况下，图像趋向于过度曝光且对比度较低，其效果类似于欠压，即打印的代码太弱。尤其在定焦系统中，根据景深范围记录到至少稍微模糊的图像。

作为另一个示例，可能存在过多的干扰结构，例如托盘分拣机的木制结构。解码器须灵敏地进行参数化，以便也读取平坦对象上的代码。但这也具有副作用：现在干扰结构也被识别为潜在的代码区域并尝试读取它们，为此损失了计算能力。

传统上，解码器算法和图像的预处理针对特定的应用情况来选择和参数化。这目前是手动过程。此外，还已知在操作中的自动设置和调整。目的是限制解码器算法的搜索空间(Suchraum)，从而以尽可能少的解码时间来优化读取速率。在实际操作之前，自动设置自动地尝试测定出良好的参数集。动态调整限于稍微适配该参数集，以便补偿蠕变和漂移。

因此，通过自动设置只为解码器算法一次性地且静态地确定搜索空间。但调整只适用于较缓慢的读取条件变化。然而，在典型的传送带上的读取情况下，读取条件例如仅仅由于不同的对象高度就高度动态地发生变化。自动设置不可能对所有的对象高度而言都是最佳的，而是必须找到一个良好的折中方案。而且，调整并不适用于对象高度的快速变换，并且由于其缓慢的、相当细微的参数调整而太慢。

原则上，当然可以设想相应地以尝试的方式用各种参数设置和算法来处理图像数据。然而，这在大的参数空间和大量可能的图像处理步骤的情况下实际上是不可能完成的。

因此，本发明的任务在于进一步改进光学代码的读取。

该任务通过根据权利要求1或15的读码器和用于读取光学代码的方法来实现。光学代码可以是条形码，但是也可以是根据各种已知标准之一的二维码。图像传感器检测图像数据，无论是在单独一次的记录中还是通过组合一个或更多个图像传感器在相同或不同的时间的图像，特别是连续的逐行检测。为了读取代码，处理图像数据，并随后对在此发现的代码区域进行至少一次解码尝试。此外，内部或外部距离传感器确定关于代码距离的间距值。这也可以是每个图像的间距值或者关于携带代码的对象或另一个更大的面的间距值，因此不必精确地对应于代码距离。可替代地，测量到不同图像区域的多个间距值。

本发明基于以下基本思想，即根据间距值来进行调整。在此，解码方法相应地被优化以与代码距离相匹配。调整可以是动态的自动参数化，即搜索空间调整，该搜索空间调整根据间距值设置解码方法的参数。可替代地或附加地，根据间距值的图像数据的预处理或解码方法的特定步骤(在此被称为附加算法)被包括在内，因此根据代码距离执行或不执行这些特定步骤。

本发明的优点在于，解码方法可以基本上更有效地运行，并且具有更大的读取代码的机会。因此，两个主要的特征参数，读取速率和解码速度，得以优化。通过根据距离进行调整的参数化，搜索空间被限制在一个有成功希望的范围内，这个范围不是预先确定的，而是动态找出的。一些传统上被认为是代码候选的代码区域可以基于调整的参数空间被立即放弃，甚至在进行复杂

的解码尝试之前。例如，通过小间距值的附加标准，可以将弱对比度区域直接作为干扰对比度放弃。由于较窄的参数规范，也能快速地识别出读取代码是没有意义的，因此尽管在这种情况下不能提高读取速率，但至少节省了计算时间，并且甚至未开始复杂的解码。此外，当前还使用了有助于读取或实现读取的附加算法。

根据本发明实现的对解码方法的改进经常允许使用无聚调整的读码器，其中目前只有复杂的自动聚焦系统才能达到足够的读取速率。由此，获得极大的成本优势。

优选地，距离传感器是集成到读码器中的光电距离传感器，特别是根据光飞行时间法的光电距离传感器。由此，间距值总是可供使用，而不需要将读码器结合到具有距离传感器的系统中。然而，可替代地，也可以设想将读码器例如与测量距离轮廓(Abstandsprofil)的激光扫描仪连接。

优选地，参数是以下项中的至少一项：模块大小、对比度、边缘模糊度。模块大小，例如作为每模块的像素数量，有助于在解码方法中识别并区分各个代码模块。例如，对比度被认为是亮代码元素与暗代码元素之间的差异或者亮度的平均值。边缘模糊度是关于例如边缘以像素为单位预期有多宽的度量。对比度和模糊度支持解码方法区分亮代码元素和暗代码元素，并且找到其间的边缘的位置。

优选地，控制和评估单元保存具有间距值和相关参数的参数表，该参数表在成功地读取代码的情况下基于测量到的参数值形成和/或更新。借助于存储的参数表，可以非常容易地根据间距值查找待设置的参数。根据成功的读取尝试来创建并且优选地持续地更新参数表，从而使参数表与实际应用情况相匹配。因此，读码器学习更快且更好地读取代码。参数表的间距值可以被粗略地或精细地分级，其中对于在参数表中无法找到的间距值，也可以设想对参数进行内插法或外推法。

优选地，控制和评估单元被配置用于尝试以不同的参数来读取代码以改进参数表。在此，这并不意味着代码的实际读取。更确切地，如果计算能力为此可供使用，则使用以与目前视作最佳的参数不同的参数来进行读取尝试，特别是选择性地在已经成功读取(GoodRead)的代码区域上和目前尚未成功读取(NoRead)的代码区域上进行读取尝试。通过这种方式，可以填充参数表中的空白，或者可以改进该参数表的条目。

附加算法是以下项中的至少一项：下采样、上采样、超分辨率、局部对比度增强、去模糊、欠压校正。利用下采样和上采样，图像分辨率得到提高，或者在实际上根本不需要原始图像分辨率(例如，代码非常接近)的情况下，人为地降低图像分辨率以加快代码的读取速率。超分辨率是指在算法上提高来自更多次记录的子像素分辨率。局部对比度增强尝试对边缘进行锐化，而对比度扩展在可用亮度范围或灰度值范围的更大部分上重新缩放图像数据。已知用于去模糊的各种算法，其中示例性地提到Lucy-Richardson反卷积。欠压校正是使弱打印的代码可以更好地读取的算法，其中类似的效果也出现在过度曝光中。所提到的附加算法本身是已知的，并且不是本发明的主题。然而，仅仅出于计算能力的原因，这些附加算法无法简单地全部都能应用。此外，读取结果也不一定由此而得到改善，根据情况，附加算法可能产生与期望相反的效果。根据对象距离获得附加算法的特别合适的组合，并且根据间距值来应用该组合。

优选地，控制和评估单元保存具有间距值和相关附加算法的附加算法表，该附加算法表基于利用相应的附加算法读取的代码形成和/或更新。相应地，适应于参数表的也同样适用于附加算法表。

优选地，控制和评估单元被配置用于试验附加算法的不同组合以改进附加算法表，特别是在迄今为止不能读取代码的代码区域中。与参数表相比，附加算法表不能简单地从成功的读取尝试中来进行填充。在读取中至少部分地测量这些参数。相反，在读取尝试之前就已经选择了附加算法。因此，附加算法表优选首先根据一般性经验预先设置。随后，以随机的或根据经验潜在合适的组合来执行样本读取尝试。因此，在其代码已经被读取(GoodRead)的代码区域中，已经已知会导致成功的附加算法的组合。于是通过样本读取尝试只能进一步优化组合，主要是在读取速度方面进行优化。在目前读取失败(NoRead)的代码区中，搜索更有价值，这是因为通过找到附加算法的合适组合来提高读取速率。

优选地，控制和评估单元被配置用于在不读取新的代码的阶段中试验附加算法。在实际解码期间，例如，在携带代码的对象位于读码器的读取区域中的期间，实际解码通常会充分利用计算能力。因此，用于改进附加算法表的样本读取尝试优选在空闲阶段进行，例如在直至下一个对象被传送到读取区域中的时间间隔内。此外，这样的空闲时间也可以用于上面提到的读取尝试，其中在参数表中尚未记录新的参数集。

优选地，控制和评估单元具有用于试验参数和/或附加算法的测试解码器。测试解码器独立于实际解码方法运行，因此不一定依赖于空闲时间。例如，为此使用单独的处理器内核或线程。然而，这具有使计算能力再次被束缚的缺点，这些计算能力可替代地还可以附加于实际的解码方法。然而，至少没有用于测试解码器的时间规范，以便在必要时(例如当实际的解码方法恰好需要特别高的计算能力时)，处理器内核可以被准许用于其他任务，或者线程可以以相应较低的优先级进行操作。

优选地，控制和评估单元被配置用于为代码区域的实际解码选择参数和/或附加算法。在此，假设首先分割图像数据，以便找到代码区域。根据该实施方式，根据本发明基于间距值设置的参数和/或选择的附加算法与分割之后的步骤有关，并且仅与代码区域有关。

优选地，控制和评估单元被配置用于独立于代码区域为图像数据的预处理选择参数和/或附加算法。现在，这涉及分割之前或分割期间的图像数据。以这种方式应用的附加算法或附加算法的组合可以优选地预先进行验证，即在测量到间距值的情况下在应用这些附加算法之后可以成功地读取代码，也可以通过测试解码器进行。

优选地，预处理在FPGA(现场可编程门阵列，Field-Programmable Gate Array)中实施。这种模块非常适于对大量数据以高速度执行相对简单和单调的处理步骤。相反地，实际的解码方法优选地在微处理器上运行，该微处理器可以被更灵活地编程，并且由FPGA减轻负担。

优选地，预处理包括上采样、下采样和/或对比度扩展，其中特别地，对比度扩展包括通过根据间距值选择图像数据的高品质的位范围或低品质的位范围。因此，根据间距值，通过上采样达到了足够的图像分辨率，或者通过下采样提高了后期的处理速度。甚至有可能提高图像记录频率，因为通过下采样在更短的时间内处理更多的图像。对比度扩展更好地利用亮度值或灰度值的可用光谱。特别地，可以设想，图像数据最初以比例如8位的实际解码方法更大的位宽存在，例如12位或16位。在这种情况下，特别简单的对比度扩展是可行的。较高的位宽不会减小到较小的位宽。替代地，根据间距值，高品质的位或低品质的位会被截去。间距值更大的图像通常更暗，因此高品质的位几乎不携带任何真实的图像信息。相应地，这适用于间距值小的图像的低品质的位。

根据本发明的方法可以以类似的方式进一步改进，并显示出类似的优点。这样的有利特征是示例性的，但在从属于独立权利要求的从属权利要求中并非穷尽地描述。

附图说明

下面还根据实施方式并参考附图示例性地对本发明的其他特征和优点进行更详细的阐述。在附图中：

图1示出了具有空间分辨的光电距离传感器的基于相机的读码器的示意性截面图；

图2示出了装配在传送带上的读码器的示例性应用的三维视图；

图3示出了用于解码方法的具有间距值和相关参数的示例性参数表；以及

图4示出了具有间距值和相关待应用的附加算法的示例性附加算法表。

图1示出了光电读码器10的示意性剖视图。来自检测区域14的接收光12射到接收光学器件16上，接收光学器件16将接收光12引导到图像传感器18上。优选地，接收光学器件16的光学元件被设计成由多个透镜和其他光学元件(例如，光圈、棱镜等)组成的物镜，但是为了简化，这里仅由一个透镜表示。优选地，不设置聚焦调节装置，并且特别地不设置自动聚焦系统。虽然本发明也可以与聚焦调节装置一起使用，但是实际上本发明的意图在于即使使用更廉价的固定聚焦系统也可以实现优异的读取结果。

为了在读码器10记录期间用发射光20照亮检测区域14，读码器10包括可选的照明单元22，该照明单元在图1中以简单光源的形式示出，并且没有示出发射光学器件。在其他实施方式中，将多个光源(例如，LED或激光二极管)例如围绕接收路径环形地布置，这些光源也可以是彩色的，并且可以成组地或单独地受到操控，以便与照明单元22的参数(例如，照明单元22的颜色、强度和方向)相匹配。

除了用于获取图像数据的实际的图像传感器18之外，读码器10还具有光电距离传感器24，该光电距离传感器24利用光飞行时间法(ToF，Time of Flight)测量到检测区域14中的对象的距离。距离传感器24包括具有TOF发射光学器件28的TOF光发射器26以及具有TOF接收光学器件32的TOF光接收器30。在此，发射并再次接收TOF光信号34。光飞行时间测量单元36确定TOF光信号34的飞行时间，并由此确定到反射TOF光信号34的对象的距离。借助于光飞行时间法的光电距离测量是众所周知的，因此不详细解释。在此，还存在高度集成的解决方案，其中具有光飞行时间测量单元36的TOF光接收器30或至少其部件，例如用于飞行时间测量的TDC(时间-数字转换器，Time-to-Digital-Converter)被安置在共同的芯片上。构造成SPAD光接收元件30a的矩阵(单光子雪崩二极管)的TOF光接收器30特别适合于此。因此，横向的空间分辨的距离测量是可行的，这些距离测量提供各种图像区域的多个间距值。距离传感器24的结构是纯示例性的，并且可以设想用另一种光学方法或非光学方法来替代地测量一个间距值或更多个间距值。

控制和评估单元38与照明单元22、图像传感器18和距离传感器24连接，并负责读码器10中的控制任务、评估任务及其他协调任务。该控制和评估单元包括一个或更多个处理模块，例如FPGA38a和微处理器38b，并评估图像传感器18的图像数据。在此，找到图像数据中的代码区域并读取它们的代码。距离传感器24的间距值用于对解码方法进行参数化和/或调整解码器算法，如随后参考图3和图4更详细描述的。

读码器10经由端口40输出信息，例如读取的代码或图像数据。可以设想的是，控制和评估单元38并不在实际的读码器10中，而是作为单独的控制设备连接到一个或更多个读码器10。于是，端口40也用作内部控制和外部控制与评估之间的连接。在实践中，控制和评估功能可以任意地分布于内部模块和外部模块，其中外部模块也可以经由网络或云连接。所有这些在这里不做进一步的区分，并且控制和评估单元38被视为读码器10的一部分，而与具体实施方式无关。读码器10由壳体42保护，壳体42在接收光12入射的前部区域中由前面板44封闭。

图2示出了在一个优选的应用情况下装配在传送带46上方的读码器10，该传送带46如由箭头50所示将对象48传送通过读码器10的检测区域14。对象48在其外表面上携带代码区域52，代码区域52被读码器10检测并评估。这些代码区域52只有当它们被安装在顶面上或至少从上方可见时才能被读码器10识别。因此，与图2中的图示不同，为了读取例如安装在侧面或底部的代码54，可以从不同方向装配多个读码器10，以便能够从所有方向进行所谓的全方位读取(Omnilesung)。在实践中，将多个读码器10布置到一个读取系统通常采用读取通道。读码器10在传送带上的这种固定应用在实践中非常普遍。然而，本发明首先涉及读码器10本身或在其中实施的用于对代码进行解码的方法，因此不应以限制性方式理解该示例。

图1中示出了具有集成的距离传感器24的读码器10。可替代地或附加地，几何检测传感器56(例如，激光扫描仪)可以检测对象48的轮廓，并将到对象48或已经到代码区域52的相应的间距值传送给读码器10。

对于本发明来说，具体的成像方法也不重要，因此读码器10可替代地可以根据本身已知的任何原理来构造。例如，借助于行式的图像传感器或扫描方法，一次仅检测一行，其中在后一种情况下，简单的光接收器(如光电二极管)足以作为图像传感器18。可以直接尝试从图像行读取代码，或者控制和评估单元38将在相对运动过程中检测到的行合并成图像数据。利用矩阵形式的图像传感器，在一次记录中就已经可以检测到较大的区域，其中在这里还可以在运动方向上以及在横向于运动方向的方向上对记录进行合并。多个记录被依次地和/或由多个读码器10记录，这些读码器例如以其检测区域14仅共同地覆盖传送带46的整个宽度，其中每个读码器10可以说仅记录整个图像的一个图像块(Kachel)，并且这些图像块通过图像处理(拼接)合并。也可以设想的是，仅在各个图像块内进行带有碎片的解码，随后合并这些代码碎片。

如开篇已经提到的，读取速率是读码器10最重要的特征参数之一。现在，存在各种解码器方法失败(NoRead)的原因。在此首先应注意，控制和评估单元38没有足够的计算能力或者在被检测的对象48之间没有足够的时间来试验大量的参数和预处理步骤。因此，代码通常可以用现有的算法模块和图像数据来读取，然而在这些实际限制下无法应用。

在对比度过低的情况下，无法可靠地找到图像中的代码区域52。智能对比度扩展可能会有所帮助。然而，这对于所有的对象高度来说并不都是有利的，因为相反地，由于一同扩展的噪声分量使得不能再读取原本可以读取的代码。

模块大小，优选以每个代码模块的像素为单位给出，对于解码而言可能太小。然而，由于运行时间的增加，对所有代码区域52和对象高度应用上采样或超分辨率算法的耗费通常是不能承受的。由此，存在本身可避免的解码器中断和未读取的代码。

尤其是在固定聚焦系统中，代码区域52可能被模糊地记录。重新在算法上处理代码区域52(例如，通过迭代去模糊)的耗费通常是不可能的，而且对于所有的对象高度而言是不可能的。

代码区域52可能被过度照射(überstrahlen)，因此必须消除欠压效应。在不存在欠压效应的情况下，这不一定是有帮助的，而且反过来对于无条件的持续应用来说，这又是过于耗费的。

必须灵敏地设置在图像数据中定位代码区域52的搜索对比度，以便在处于较大距离的平坦对象48上找到代码区域52。然而，在理想的聚焦位置附近，干扰对比度也被识别为代码区域52(假阳性)，因此必须在整体上计算过多的代码区域52。

如根据这些示例所示，如果根据具体的对象距离来对解码器模块或附加算法进行参数化和选择，则解码器方法可以得到显著改进和加速。因此，控制和评估单元38根据距离传感器24和/或几何检测传感器56的间距值来执行动态的自动参数化和/或附加算法的选择。

图3示出了参数表，该参数表为不同的距离或间距值的代码区域52分配合适的参数。应纯示例性地来理解具体的数值。有利地，间距值在横向空间上被解析，并且实际上对应于到相应的代码区域52的距离。然而，更粗略的间距值，例如到对象48的单个间距值，同样有很大的贡献。距离方向上的分辨率可以更精细或更粗糙，因此参数表可以具有比图3中更多或更少的行。缺失的行可以通过内插法或外推法来进行补充。

控制和评估单元38可以从参数表中读取与经处理的代码区域52的当前间距值相匹配的解码方法的参数，并从而限制其搜索空间。要考虑的参数特别是模块大小、对比度和被称为Σ(Sigma)的模糊度。可以设想1D代码和2D代码的区别。在解码方法中，通过合适的参数明显简化了区分代码的亮区域和暗区域以及代码模块的识别、定位和测量。目前应用的复杂的解码方法还知道其他参数，这些参数也可以被填入到参数表中。这仅对于表示出显著依赖于间距值的那些参数是有意义的。

原则上，参数表的值可以由专家预先设定。然而，优选地，在操作中建立和改进参数表，尤其根据已经成功读取了代码(GoodRead)的代码区域52来建立和改进参数表。随后，测量成功的参数，并将这些参数填入到参数表中。如果条目已经存在，则优选不对其进行简单的覆盖，而是进行调整，例如通过取平均或改变范围极限来进行调整。因此，在成功读取之后模块大小精确到子像素。对比度可以被指定为被分类为亮或暗的代码区域的平均值，并且可以在识别的边缘过渡处估计模糊度Σ。

特别是在短的操作时间之后，可能会发生元组间距值/参数仍没有值的情况，这用N/A表示。随后，使用最接近的间距值的参数，或者将现有参数中的一个参数内插或外推用于其他间距值。

因此，参数表的分配在操作中被示教和/或进一步改进。解码方法根据当前的间距值动态地重新参数化，为此根据成功的读取尝试学习，并利用最佳的应用知识来工作，以对当前对象高度进行分割和解码。

可以设想再次验证参数表的相应更新。为此，用要存储在参数表中的新的参数集再次读取从图像数据中已经读取的代码。在此，如果代码丢失，则应再次扩大搜索空间，也就是说，应至少部分撤消更新或者用较旧的条目重新计算。这种验证可以在读码器10的空闲阶段在两个依次被传送到检测区域14中的对象48之间进行。典型地，当新的对象48进入到检测区域14中并且再次离开该检测区域时(门开/关，Gate On/OFF)，读码器10获得信号。因此，这种空闲阶段的起始是已知的，并且一旦要处理新的对象48，测试方式的读取尝试就被中断。

也可以设想为这些任务提供测试解码器实例。测试解码器例如在自己的处理器内核上，作为单独的线程或在云等的外部实施，并且优选地其计算能力可用于实际的解码方法(如果在此需要计算能力的话)。在需要时，测试解码器可以访问实际解码方法的中间处理级。验证并非是取决于时间的，因为现有的参数表总是能被继续使用并且无法更新。还可以设想的是，不管是读取(GoodRead)还是未读取(NoRead)，使用空闲阶段或测试解码器来以新的参数组合测试现有图像数据和已经处理过的代码区域52上的参数空间，以便进一步改进参数表。

图4示出了附加算法表，该附加算法表将不同距离或间距值的代码区域52与待应用的(ON)附加算法和不应用的附加算法(OFF)相关联。由此，在每种情况下都应用适当选择的附加算法。应纯示例性地理解附加算法表，并且该附加算法表可以包含更多或更少的行以及待应用的附加算法或不应用的附加算法的其他分配。根据图4的附加算法的取决于距离的选择可以与根据图3的取决于距离的参数化结合或者不结合。

附加算法不是测量值，因此不能直接从成功的读取尝试中确定。只能确定附加算法的特定组合能够实现代码读取，而其他组合则不能，但是不清楚是在一种情况下该组合是否是最佳的，还是在另一种情况下是否存在仍能够实现读取的组合。

可替代方案是用专业知识预设附加算法表。这种专业知识可以通过模拟或评估来自同一应用情况或另外的应用情况的更早的图像数据来获得。然而，优选地，附加算法表也自动地生成和扩展。

为此，如上所述，在空闲时间或在测试解码器中试遍附加算法的各种组合。随着时间的推移，在附加算法表中为相关间距值创建越来越好的优化组合，借助于这些组合提高了读取速率或加速了解码方法。优选地，附加算法的组合不是随机尝试的，而是改变对于相同或相似的间距值的成功的更早的读取尝试。此外还可设想的是，在附加算法表中为一个间距值存储多个组合，解码方法在实际操作中必要时依次尝试(Retry)这些组合。基本配置可以始终在第一次读取尝试中基本上以无附加算法的方式来进行。

如果通过应用附加算法的特定组合实现读取代码，特别是先前不能读取的代码，则可以设想的是也同时用现在成功的读取尝试中测量的值来更新参数表。

图4的附加算法表在其列中包含了附加算法的多个示例。通过上采样或下采样提高了每单位长度像素的分辨率，或者反过来，如果根本不需要原始分辨率，则还降低分辨率以获得运行时间优势。上采样和下采样主要涉及2D代码。超分辨率是一种从多次记录中计算子像素准确的分辨率的方法，并且主要适用于但不仅限于条形码。通过局部对比度增强，可以更精确地找到模块之间的边缘。一般的对比度扩展主要提高了图像数据中代码区域52的初始发现。例如，迭代法(例如Lucy-Richardson反卷积)是可设想的，以用于智能化去模糊。欠压校正实际上涉及打印过弱的代码，但过度曝光的效果是相当的，因此也可以由此进行校正。所有这些附加算法本身是已知的，并不打算穷尽其列举。根据本发明，目的是根据距离找到待应用的合适的附加算法。

出于说明性目的，还应讨论几个更具体的示例。由于过度曝光而导致的欠压效应主要出现在间距值较小的情况中。上采样或超分辨率方法在间距值较大的情况下是特别有用的，以便仍然能够读取代码。这一般是最重要的目的。下采样不会改进读取速率，而是可以在间距值较短的情况下提高工作速度。因此，在使用下采样之前，应由测试解码器或在空闲阶段验证，通过这种方式没有代码丢失。

因此，期望在于，哪些附加算法更适于近距离或远距离。但是这仅仅是在可能预设附加算法表的意义上才令人感兴趣。否则，系统会自主地找到合适的分配和组合。

措施中的几个措施(例如，超分辨率或去模糊)可以归纳通过软件措施来扩展景深，特别是固定聚焦系统的景深，从而限制运行时间损失。

在间距值较大的情况下，许多图像区域是非常暗的。于是，可以应用对比度扩展或事先利用测试解码器进行测试。为了使测试解码器不改变图像数据，对比度扩展优选地经由灰度值的中间插入的查找表来实现。

在例如去模糊这样的迭代的附加算法中，知道所需的迭代次数是有利的。(在图3中被称为Σ的)模糊度越大，通常就需要更多迭代来进行充分的重新锐化。但是，过多的迭代增强了噪声分量，使得图像品质再次下降。由于模糊度取决于间距值，因此必要的迭代次数也可以进行示教并且根据距离进行参数化。

除了上面的示例之外，间距值还可以用作图像区域从一开始就不携带代码的自身准则。如果间距值对应于传送带46的高度，则尤其如此。为此，读码器10应相对于其装配高度进行校准，并且间距值应足够精确地进行测量，以便不忽略任何平坦的对象48。这对于托盘分拣机是特别有利的，该托盘分拣机的托盘具有可能与代码区域52混淆的木质结构。在所提到的条件下，对应于传送带46或空托盘的间距值现在根本不会进行读取尝试以加速解码。

迄今为止，已经描述了优选应用于已经分割的代码区域52的附加算法。然而，一些用于预处理的附加算法也已经可以应用于分割前的图像数据。这优选地在处理模块中发生，该处理模块适于对大量数据快速地应用相对简单的步骤，如在FPGA(现场可编程门阵列，Field-Programmable Gate Array)中。实际的解码方法优选在例如微处理器的灵活模块中实施，该模块通过在FPGA上进行预处理来减轻负担。

这种事先应用的附加算法应优选地以与上述相同的方式根据距离被找到、验证和应用。对于这种情况合适的附加算法的示例是上采样或下采样以及对比度扩展。

例如，测试解码器已经多次验证，从一定距离起必须进行上采样。在进行验证后，FPGA现在得到指示，在从这个距离的间距值相应地对原始图像进行向上插值，并在必要时还进行重新锐化。在相反的情况下，可以验证下采样或统计堆栈(Binning)。因此，测试解码器已经确定，即使以较少的高分辨的图像数据，在一定的距离内仍可以读取代码，而不会降低读取速率。在不超过该距离的情况下，则在FPGA中对输入图像进行缩减，以便改进解码方法的运行时间。为此，前提条件是，测试解码器可以以足够的一致性模仿FPGA的计算，从而使验证也可以进行。

FPGA提供了特别简单地实施根据距离进行对比度扩展的可能性。因为图像传感器18以及FPGA的输入数据通常具有比实际的解码方法更高的位深度，例如12位或16位，实际的解码方法通常在8位灰度值上工作。根据距离值，可以截去8个更高的位或更低的位，而不是现在重新缩放FPGA中更高的位深度，这对应于隐含的简单的对比度扩展。也就是说，在图像暗的大距离的情况下，最高位不再携带任何信息，因此选择低位。相应地，在图像亮的短距离的情况下，低位并非没有信息，而是具有最高的噪声分量不太关键。为了抑制噪声，可以设想其他FPGA操作，例如中值滤波或其他平滑。特别是在模块大小较小的情况下，这种滤波是适得其反的，因此这种滤波器的应用优选地首先由测试解码器进行验证。

Claims (15)

1.一种用于读取光学代码(52)的读码器(10)，所述读码器具有：图像传感器(18)，其用于获取具有所述代码(52)的图像数据；以及控制和评估单元(38)，其被配置用于使用至少一种解码方法来读取所述代码(52)，其中所述控制和评估单元(38)与距离传感器(24、56)连接，所述距离传感器确定关于所述代码(52)的距离的间距值，

其特征在于，

所述控制和评估单元(38)还被配置用于根据所述间距值为所述解码方法设置至少一个参数和/或包括所述解码方法的至少一个附加算法。

2.根据权利要求1所述的读码器(10)，其中，所述距离传感器(24)是集成到所述读码器(10)中的光电距离传感器，特别是根据光飞行时间法的光电距离传感器。

3.根据权利要求1或2所述的读码器(10)，其中，所述参数是以下项中的至少一个：模块大小、对比度、边缘模糊度。

4.根据前述权利要求中任一项所述的读码器(10)，其中，所述控制和评估单元(38)保存具有间距值和相关参数的参数表，所述参数表在成功读取代码(52)的情况下根据测量到的参数值形成和/或更新。

5.根据权利要求4所述的读码器(10)，其中，所述控制和评估单元(38)被配置用于尝试以不同的参数来读取代码(52)以改进所述参数表。

6.根据前述权利要求中任一项所述的读码器(10)，其中，所述附加算法是以下项中的至少一个：下采样、上采样、超分辨率、局部对比度增强、去模糊、欠压校正。

7.根据前述权利要求中任一项所述的读码器(10)，其中，所述控制和评估单元(38)保存具有间距值和相关附加算法的附加算法表，所述附加算法表根据用相应的附加算法读取的代码(52)形成和/或更新。

8.根据权利要求7所述的读码器(10)，其中，所述控制和评估单元(38)被配置用于试验附加算法的不同组合以改进所述附加算法表，特别是在目前不能读取代码(52)的代码区域中进行试验。

9.根据前述权利要求中任一项所述的读码器(10)，其中，所述控制和评估单元(38)被配置用于在不读取新的代码(52)的阶段中试验参数和/或附加算法。

10.根据前述权利要求中任一项所述的读码器(10)，其中，所述控制和评估单元(38)具有用于试验参数和/或附加算法的测试解码器。

11.根据前述权利要求中任一项所述的读码器(10)，其中，所述控制和评估单元(38)被配置用于为代码区域(52)的实际解码选择参数和/或附加算法。

12.根据前述权利要求中任一项所述的读码器(10)，其中，所述控制和评估单元(38)被配置用于独立于代码区域(52)为所述图像数据的预处理选择参数和/或附加算法。

13.根据权利要求12所述的读码器(10)，其中，所述预处理在FPGA(38a)中实施。

14.根据权利要求12或13所述的读码器(10)，其中，所述预处理包括上采样、下采样和/或对比度扩展，其中特别地，所述对比度扩展包括根据间距值选择所述图像数据的高品质的位范围或低品质的位范围。

15.一种用于读取光学代码(52)的方法，其中，获取具有代码(52)的图像数据，并且利用至少一种解码方法来读取所述代码(52)，其中还确定关于所述代码(52)的距离的间距值，

其特征在于，

根据所述间距值为所述解码方法设置至少一个参数和/或包括所述解码方法的至少一个附加算法。

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