CN113347315A - 用于光学扫描的虚拟帧预处理 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及用于光学扫描的虚拟帧预处理。光学扫描仪从多个图像捕获设备捕获多个图像。响应于激活信号，执行评估阶段，并且响应于评估阶段，执行获取阶段。在评估阶段，捕获并处理第一组图像以产生包括多个区域的虚拟帧，其中每个区域包含基于多个图像中对应的一个图像的缩减数据图像帧。另外在评估阶段，根据第一预定义标准评价虚拟帧的多个区域中的每个区域的属性，并且基于评价的结果设置用于获取阶段的操作参数。在获取阶段，根据操作参数的集合，经由多个图像捕获设备中的至少一个来捕获第二组至少一个图像。

Description

用于光学扫描的虚拟帧预处理
技术领域
本公开总体上涉及机器视觉，更具体地，涉及包含诸如机器可读符号或图案的感兴趣主题的图像的捕获和处理。
背景技术
基于图像的光学扫描包括各种不同的应用，例如机器可读符号(例如，一维符号、二维符号)的读取、光学字符识别、对象检测或识别等。通常，这样的系统通过以下方式工作：使用具有图像传感器的相机捕获被摄体(subject)的数字图像，并对所捕获的图像进行计算处理以自主地检测、识别或读取被摄体。输出通常包括由被摄体表示或描述被摄体的数据。例如，在读取一维或二维符号的情况下，输出可以是由该符号表示的数字或字母数字字符串。类似地，在识别打印的或手写的字符或字符集的情况下，输出可以是该字符或字符集的文本表示；而在对象识别的情况下，输出可以是描述对象的分类结果(例如，标签)。
在图像的捕获因一个或多个条件或环境(例如，相机与被摄体之间的距离变化、低光、反射、背光、相机的不稳定定位等)而复杂化的情况下，所捕获的图像的质量可能不足以使图像的后续处理有效。已经提出了使用多个相机从多个视场捕捉被摄体的多个图像的光学扫描仪。在镜面反射与由其中一个相机捕获的被摄体的第一图像相干扰的情况下，由第二相机捕获的第二图像可能更具可读性。在被摄体的一部分在第一图像中不可读并且被摄体的另一部分在第二图像中不可读的情况下，已经提出了组合这两个图像以产生组合的、可读的被摄体图像的图像处理技术。
尽管诸如此类的图像处理技术在读取经图像捕获的被摄体方面提供了一定的优势，但是对多个分离图像的处理增加了计算负担。实际上，增加的计算负担往往会减慢基于图像的光学扫描仪的响应性。作为该延时的结果，扫描仪的用户感知性能降低。虽然可以在扫描仪设备中提供更大的计算资源，例如更快的处理器、更多的存储器等，但是增强计算资源有其自身的缺点，例如增加设备的成本和需要更多的电力，因此会降低电池供电的扫描仪设备的正常运行时间。需要一种解决方案来改进基于图像的光学扫描设备，以应对这些及其他挑战。
发明内容
根据本公开的一些方面，提供了一种用于扫描被摄体的光学扫描仪的装置。在该装置中，接口电路包括用于从各自具有图像传感器的多个图像捕获设备(例如，不同的相机)接收多个图像的输入端。提供了用于接收激活信号的输入端。该装置还包括耦合到接口电路和输入端的电路系统。该电路系统操作为响应于激活信号执行评估阶段，以及响应于评估阶段执行获取阶段。
在评估阶段，经由多个图像捕获设备捕获第一组图像，并对其进行处理以产生包括多个区域的虚拟帧。每个区域包含基于多个图像中对应的一个图像的缩减数据图像帧。此外，在评估阶段，根据第一预定义标准评价虚拟帧的多个区域中的每个区域的属性，并且基于评价的结果设置用于获取阶段的操作参数。在获取阶段，根据操作参数的集合，经由至少一个图像捕获设备捕获第二组至少一个图像。
在相关方面，用于操作光学扫描仪的方法包括响应于激活信号从多个图像捕获设备捕获多个图像。根据该方法，响应于激活信号执行评估阶段，并且响应于评估阶段执行获取阶段。在评估阶段，经由多个图像捕获设备捕获第一组图像，并对其进行处理以产生包括多个区域的虚拟帧，每个区域包含基于多个图像中对应的一个图像的缩减数据图像帧。此外，在评估阶段，根据第一预定义标准评价虚拟帧的多个区域中的每个区域的属性，并且基于评价的结果设置用于获取阶段的操作参数。在获取阶段，根据操作参数的集合，经由至少一个图像捕获设备捕获第二组至少一个图像。
附图说明
图1是示出根据至少一个示例性实施例的扫描系统的实现的简化框图。
图2是示出作为扫描系统的一个示例实现的手持读取器的图。
图3是示出扫描系统的示例系统架构的高级框图，其中示出了图像处理系统的各种组件。
图4A-4D是示出根据各种实施例的可用作一个或多个图像捕获设备的示例的各种光学和图像传感器组合的简化示意图。
图5是示出根据一个示例的图像处理系统的处理硬件的一部分的简化框图。
图6是示出根据一些实施例的用于实现确定用于捕获图像的操作参数的多阶段算法的一部分的测量引擎的简化框图。
图7是示出根据示例性实施例的图像处理系统的多阶段操作机制的状态图。
图8是示出与图7的示例的多阶段操作机制的评估阶段对应的示例操作序列的过程流程图。
图9是示出与图7的示例的多阶段操作机制的获取阶段对应的示例操作序列的过程流程图。
图10A和图10B是示出用于构建虚拟帧的示例算法的图。
图11A-11E示出根据各种相关实施例的用于从全帧图像产生缩减数据图像帧的各种数据缩减技术。
图12是示出根据一些实施例的图8中描绘的过程的某些操作的变体的过程流程图。
具体实施方式
此处包括的图示并不意味着是任何特定系统、存储设备、架构或过程的实际视图，而仅仅是用于描述本文的实施例的理想化表示。附图之间共有的元素和特征可以保留相同的数字指定，除了为了便于后文描述，在大多数情况下，附图标记以在其上引入或最全面描述这些元素的附图的编号开始。此外，附图中所示的元素本质上是示意性的，并且关于存储器阵列的物理布局和构造和/或访问数据所需的所有步骤的许多细节可能未描述，因为本领域普通技术人员都能理解。
如本文所使用的，除非上下文另有明确指示，否则单数形式“一”、“一个”和“这个”也意在包括复数形式。
如本文所使用的，“或”包括一个或多个相关联的列表项在组合意义和分离意义两者中的任何和所有组合。对“互斥或”关系的任何预期描述都将被特别指出。
如本文所使用的，术语“被配置”是指至少一个结构和至少一个装置的结构布置(诸如尺寸、形状、材料组成、物理构造、逻辑构造(例如，编程、操作参数设置))或其他操作布置以限定的方式促进其操作(例如，执行特定的功能或功能集)。
如本文所使用的，短语“耦合到…”或“与…耦合”指的是彼此操作性地连接的结构，例如通过直接连接或通过间接连接(例如，经由另一结构或组件)连接。
本公开的一些方面提供了一种具有多个图像捕获设备的基于图像的光学扫描系统。图1是示出根据至少一个示例的扫描系统100的实现的简化框图。如下面进一步讨论的，扫描系统100可用于捕获被摄体的多个图像，诸如机器可读符号或符号集108(例如，文本)，或机器可检测或可识别的对象106。扫描系统100可以读取、识别、检测或执行被摄体的其他自动分析处理。为简洁起见，在本上下文中将诸如此类的操作称为“读取”。
扫描系统100包括多个图像捕获设备102A、102B和102N(统称为图像捕获设备102)。每个图像捕获设备102可以包括图像传感器，该图像传感器被构造并操作为产生表示图像或视频帧的信号。在本上下文中，术语“图像”和“视频帧”可以互换地用来指代固定图像或其部分，如果需要的话，两种数据类型之间预期的任何区别都会特别指出。
每个图像捕获设备可以与光学组件(诸如物镜、微透镜阵列等)组装在一起。在其他示例中，多于一个单独的图像捕获设备可以共享共同的光学系统。图像捕获设备102A-102N可以使用任何适当的技术(无论是已知的还是将来出现的)来构造。非限制性地，一些示例包括基于互补金属氧化物半导体(CMOS)的传感器、基于电荷耦合器件(CCD)的传感器、针对可见光光谱优化的传感器、针对红外或近红外频率优化的传感器、高动态范围(HDR)传感器、单色传感器、彩色传感器等。在相关实现中，扫描系统100中使用的一组图像捕获设备102包括各种类型的传感器，诸如包括传统图像传感器和HDR图像传感器的分组。
如图1的示例中所示，图像捕获设备102A、102B和102N具有各自的视场110A、110B和110N。在相关示例中，各个图像捕获设备102具有不同的焦距或其他光学特性。
图像捕获设备102通信地耦合到图像处理系统120，图像处理系统120被配置为接收所捕获的图像并执行用于读取被摄体的处理操作。在一些实施例中，如下文详细描述的，图像处理系统120采用多阶段操作机制来在考虑围绕被摄体、环境和扫描系统100的使用的现行条件的情况下快速且高效地确定用于捕获图像的一个或多个操作参数。根据一些示例，可以确定的操作参数包括：
·被认为是最佳的图像传感器/相机之一的选择；
·用于图像捕获的曝光设置；
·用于图像传感器的增益控制；
·聚焦配置；或
·照明设置。
在一些实施例中，每个图像捕获设备102可以通过有线或无线介质通信地耦合到图像处理系统120。在相关实施例中，网络(例如，LAN、WAN、PAN、因特网)可以促进通信耦合。在一些实施例中，图像捕获设备102可以通过适当的本地接口(例如，I2C、USB)直接连接到图像处理系统120，或者可以与图像处理器系统集成并且使用内部互连(诸如外围组件互连(PCI)、串行AT附接(SATA)、移动工业处理器接口(MIPI)或本领域技术人员公知的其他互连的适当变体)来互连。
图2是示出作为扫描系统100的一个示例实现的手持读取器200的图。手持读取器200包括外壳202、显示器204以及按钮控件206A和206B。如图所示，手持读取器200还包括前向的相机208a和208b，它们以间隔开的关系定位，从而具有部分重叠的视场。在一些示例中，提供前向的激光发射器210以促进对被摄体进行测距。激光发射器210可以根据三角测量技术与相机208a、208b中的一个或两者协同工作，在三角测量技术中，激光光点在一个或两个相机的视场内的位置指示到被摄体的距离。
在其他示例中，激光发射器(未示出)可以与检测器(未示出)一起工作以提供飞行时间(TOF)距离测量。测距测量可以用作确定操作参数的输入(在其他输入之中)，例如用于后续信息处理的图像传感器的选择、聚焦设置、照明功率、传感器增益、曝光控制、帧速率和其他设置。
在相关实施例中，手持读取器200包括其他类型的传感器，例如可以测量手持读取器200的运动的加速度计(未示出)。运动数据可以指示用户的扫描技术，例如用户握住手持读取器200的稳定性(或不稳定性)。运动数据同样可以用作确定操作参数的输入(在其他输入之中)。
根据其他实施例，读取器可以安装到固定或移动的结构上。用于各种扫描应用的安装位置的示例包括车辆、门口、坡道、传送带、建筑物、机器人等。在安装的实现中，相机可以具有其各自的外壳，该外壳可以与图像处理系统硬件分离。
图3是示出扫描系统100的示例系统架构的高级框图，其中示出了图像处理系统120的各种组件。图像处理系统120包括操作性地耦合到图像捕获接口304、输入设备308、显示器或指示器310以及通信电路系统312的处理硬件302。处理硬件302包括执行软件或固件指令303的一个或多个处理器电路，软件或固件指令303被存储在诸如只读存储器、闪存、随机存取存储器等的非暂时性机器可读介质中。
图像处理系统120包括各种引擎，每个引擎被配置为执行功能或功能集，如下文所述。本文使用的术语“引擎”指的是使用硬件(例如，通过专用集成电路(ASIC)或现场可编程门阵列(FPGA))或者作为硬件和软件的组合(例如，通过基于处理器的计算平台和将计算平台转换为专用设备以实现特定功能的程序指令集)实现的有形设备、组件或组件的布置。引擎也可以实现为这两者的组合，其中某些功能仅由硬件实现，而其他功能则由硬件和软件的组合实现。
在示例中，软件可以以可执行或不可执行的形式驻留在有形机器可读存储介质上。以不可执行形式驻留的软件可以在运行时间之前或期间被编译、转译或以其他方式转换为可执行形式。在示例中，软件在由引擎的底层硬件执行时使硬件执行指定操作。因此，引擎被专门配置(例如，硬连线)或临时配置(例如，编程)为以指定方式操作或执行本文结合该引擎描述的任何操作的部分或全部。
在引擎被临时配置的示例中，可以在不同的时刻实例化每个引擎。例如，在引擎包括使用软件配置的通用硬件处理器核的情况下，该通用硬件处理器核可以在不同时间被配置成各个不同的引擎。例如，软件可以相应地配置硬件处理器核，以在一个时刻构成特定引擎，而在另一时刻构成另一引擎。
在某些实现中，引擎的至少一部分，并且在某些情况下引擎的全部，可以在执行操作系统、系统程序和应用程序的一个或多个计算机的(多个)处理器上执行，同时在适当的情况下还使用多任务、多线程、分布式(例如，集群、对等、云，等等)处理或其他技术来实现引擎。因此，每个引擎可以以各种适当的配置来实现，并且通常不应限制于本文例示的任何特定实现，除非明确指出这样的限制。
此外，引擎本身可以由多于一个子引擎组成，每个子引擎本身都可以被认为是引擎。此外，在本文描述的实施例中，各种引擎中的每个引擎均对应于所定义的功能；然而，应当理解，在其他想到的实施例中，每个功能可以分布到多于一个引擎。类似地，在其他想到的实施例中，多个定义的功能可以由执行这多个功能(可能还有其他功能)的单个引擎来实现，或者与本文的示例中具体示出的不同地分布在引擎集合中。
图像捕获接口304包括促进处理硬件302和图像传感器306之间的数据交换的一个或多个引擎。在一些示例中，图像捕获接口304包括数据缓冲器、视频解码器、视频编码器、地址和数据总线接口、串行数据接收器/发送器电路系统、模数(A/D)转换器电路系统等。图像捕获接口304的数据通信部分可以促进有线或无线通信。图像捕获接口304操作为以适当的数据格式将从每个图像传感器306输出的原始格式的视频帧传递到处理硬件302，以便由处理硬件302读取。
在相关示例中，图像捕获接口304还可以被配置为将信息从处理硬件302传递到一个或多个图像传感器306。该上游信息可以包括配置命令，例如传感器增益设置、帧速率、曝光控制、激活/去激活命令等。
值得注意的是，在一些实施例中，图像捕获接口304可以被集成作为数字信号处理器(DSP)设备或微控制器设备的一部分。在其他实施例中，图像捕获接口304可以被集成作为一个或多个图像传感器306的一部分。
输入设备308包括用户可操作的控件，诸如按钮、小键盘、触摸屏等，以及附加传感器，诸如测距传感器、运动传感器等。显示器或指示器310包括诸如液晶显示器(LCD)、LED指示器、扬声器或蜂鸣器之类的设备，以及其他适当的输出设备。
通信电路系统312包括向和从处理硬件302提供输入和输出的有线或无线通信设施。通信电路系统可以包括以下类型的通信电路中的一个或多个：通用串行总线(USB)、CAN、I2C、以太网、诸如根据IEEE 802.15标准的蓝牙的个人区域网、根据IEEE 802.11标准的Wi-Fi等。
图4A-4D是示出可用作一个或多个图像捕获设备(例如，图像捕获设备102)的示例的各种光学和图像传感器组合的简化示意图。图4A示出了其中单个物镜406被布置为与多个图像传感器306A和306B一起工作的示例。这些组件容纳在单个外壳402中。
图4B示出了具有分别对应于图像传感器306A和306B的分离的物镜406A和406B的示例。如图所示，这些组件容纳在单个外壳402中。图4C示出了具有分离的外壳402a和402b的示例，每个外壳都具有对应的图像传感器306a、306b和物镜406a、406b。
图4D示出了与上面参照图2描述的手持读取器200一致的示例布置。单个外壳402容纳图像传感器306A和306B，每个图像传感器布置有对应的物镜406A和406B。还示出了激光发射器210。如上文所述，激光发射器210可以用于在包含被摄体412的表面上放置光点，并且由图像传感器306A和306B捕获的视频帧可以被评估以确定对被摄体412的测距。
图5是示出根据一个示例的图像处理系统120的处理硬件302的一部分的简化框图。处理硬件302包括指令处理器510、视频处理器512和输入/输出(I/O)控制器514。指令处理器510被构造为执行软件或固件指令303，软件或固件指令303的执行使得指令处理器510实现用于执行扫描系统100的总体功能的引擎。例如，指令处理器510读取输入设备308并响应于这些输入采取动作；指令处理器510将输出写到显示器或指示器310；并且指令处理器510与通信电路系统312交换数据以向其他设备发送数据或从其他设备接收数据。此外，指令303在由指令处理器510执行时，使得指令处理器510执行扫描优化操作，包括评价与被摄体、环境和扫描系统100的使用相关联的现行条件，并且响应于这些条件，确定和设置用于捕获图像的一个或多个操作参数。
指令处理器510可以是任何适当的架构。作为示例，指令处理器510可以包括中央处理单元(CPU)核、RAM、非易失性存储器、存储器控制器、地址和数据(或共享)总线、诸如通用同步接收器/发送器(UART)之类的串行通信端口、以及诸如定时器、事件计数器、A/D或D/A转换器、脉宽调制(PWM)发生器等外围电路系统。
视频处理器512与指令处理器510接口，并实现引擎以从图像捕获设备102接收所捕获的图像，并进行重采样、裁剪、压缩或图像部分的组合、滤波、评价所捕获的图像的视觉特性，以及执行符号读取或对象检测算法。在一些实施例中，视频处理器512包括数字信号处理器(DSP)核，该DSP核具有针对视频处理优化的计算架构，并且包括附加或专用算术逻辑单元(ALU)、直接存储器存取、定点运算等。
I/O控制器514包括促进指令处理器510、视频处理器512和图像处理系统120的其他组件之间的寻址、数据传输、存储器访问和其他交互的电路系统。作为示例，I/O控制器514可以包括总线或系统互连控制器、串行通信集线器控制器等。
在相关实施例中，指令处理器510和视频处理器512被集成作为单个处理设备，例如被配置为执行上述指令处理器510和视频处理器512的相应功能的数字信号控制器(DSC)。类似地，I/O控制器514也可以被集成作为DSC实现的一部分。
图6是示出根据一些实施例的用于实现确定用于捕获图像的操作参数的多阶段算法的一部分的测量引擎600的简化框图。根据一些实施例，测量引擎600可以使用视频处理器512来实现。如图所示，测量引擎600包括混合器606、特征分析器610和源选择器612。
混合器606从对应的图像捕获设备102A、102B、102N接收缩减数据图像帧604A、604B、604N作为其输入。缩减数据图像帧604A、604B、604N可以使用每个相应的图像捕获设备102的全帧图像传感器的选定子集来捕获，或者它们可以从全帧捕获图像来计算以产生缩减数据版本。作为前一种情况的示例，可以向每个图像捕获设备102A、102B、102N提供图像尺寸控制信号616，以指示或表示要在捕获图像时使用的图像传感器阵列的行或列的特定子集。在后一种情况下，可以对所捕获的全帧图像执行尺寸缩小操作，诸如子集选择、子采样、装仓(bining)或其他操作，下面将更详细地描述。尺寸缩减操作可以在数据捕获设备处执行、通过图像捕获接口304(图3)执行或在其他地方(例如，通过诸如视频处理器512的处理硬件302)执行。为简洁起见，将所捕获、提取或以其他方式计算的尺寸缩减的图像简称为缩减数据图像帧。
缩减数据图像帧604A、604B、604N被馈送到视频混合器606，视频混合器606将缩减数据图像帧合并在一起以产生虚拟帧608。接着，特征分析器610读取并处理虚拟帧608，特征分析器610被配置为基于分析标准611来确定或评价虚拟帧608的一个或多个属性。
值得注意的是，测量引擎600在混合器606的输出端建立单个视频通道，其中来自多个图像传感器的信息可以作为单个虚拟帧608一起分析。在相关实施例中，虚拟帧608小于(即，具有更少的像素)否则可从图像捕获设备604A、604B、604N获得的全帧图像之和。在相关类型实施例的一个这样的示例中，虚拟帧小于单个全帧图像。
在相关实施例中，缩减数据图像帧604A、604B、604N可以同时到达视频混合器606(即，对应的图像捕获设备102A、102B、102N同时被触发产生帧)。混合器606然后将虚拟帧608创建为流，在该示例中，这个流由同步流604A、604B、604N的各部分的实时融合组成。
在另一实施例中，虚拟帧608由来自缩减数据图像帧的交错线组成。该实现不需要混合器606内部的任何缓冲存储器。
分析标准611所基于的一个或多个属性可以包括被摄体的特征、光照/曝光级别、对比度、反射、亮点、阴影、激光光点位置、聚焦质量指数(例如，拉普拉斯能量)等。在一些实施例中，特征分析器610可以使用视频处理器512的DSP核或其他类型的专用图像处理电路系统来实现。在其他实施例中，CPU核可以用于实现特征分析器610。
在相关实施例中，缩减数据图像帧604A、604B、604N的选择或生成是可调整的。例如，作为局部帧提取技术的一部分，要提取的所选图像部分的帧的尺寸或位置可以改变。在所描绘的示例中，图像尺寸控制616可以被提供给图像捕获设备102A、102B、102N。在相关实施例中，合并缩减数据图像帧的技术本身是可调整的。例如，如图所示，图像合并控制信号617可以被提供给混合器606，以选择、调整或以其他方式指示特定的图像合并操作。例如，为了适应操作参数调整，可以从指令处理器510提供控制信令616和617。
源选择器612是从图像捕获设备102A、102B、102N的输出中分别选择全帧图像605A、605B、605N以输出所选择的全帧图像614的多路复用器。例如，可以从指令处理器510提供用于选择全帧图像614的源控制信令618。
图7是示出根据示例实施例的图像处理系统120的多阶段操作机制的状态图。这些状态包括空闲702、评估阶段704、获取阶段706和图像处理708。响应于激活事件712，评估阶段704开始。在诸如手持读取器200之类的手触发式读取器的示例中，激活事件可以是按钮的激活。
评估阶段704涉及使用特征分析器610和分析标准611对虚拟帧608的一些属性执行快速评价，这些属性指示与由不同的图像捕获设备102捕获的数据对应的虚拟帧608的不同部分的质量，或者指示相应图像捕获设备102的物理或光学配置。在本上下文中，快速评价是使用单个虚拟帧而不是一个或多个全帧图像的基于图像处理的评价。
作为在评估阶段对虚拟帧608的快速评价的结果，作为第一调谐714的一部分，确定并设置针对获取阶段706的操作参数。这些操作参数定义一个或多个图像捕获设备102的配置、光照控制等。根据一些示例，可以确定和设置的操作参数包括对被认为最佳的图像传感器之一的选择、用于图像捕获的曝光设置、用于图像传感器的增益控制、到被摄体的焦距、焦深、照明设置、感兴趣区域(ROI)的选择、或者这些和其他可用设置的任意组合。
获取阶段706包括使用基于第一调谐714从评估阶段确定的操作参数来执行图像捕获过程。例如，可以选择最佳图像传感器以及用于该图像传感器的各种设置，例如增益、曝光等。在相关实施例中，当不同图像传感器位于具有不同类型光学系统的相机中时，图像传感器的选择可以基于对相应光学系统的选择。在其他示例中，当相机的光学系统根据配置设置(例如，可变焦距物镜)可变时，对图像传感器/相机的选择可以包括将可变光学系统设置为期望的聚焦配置。此外，如果闪光灯或其他照明控制可用，则同样可以基于第一调谐714来选择和调整其使用。获取阶段706在716产生所捕获的全帧图像作为其输出。此外，获取阶段706还可以包括使用特征分析器610和分析标准611对所捕获的全帧图像进行操作，以评价所捕获的图像的指示图像捕获的质量的一个或多个属性。该操作类似于评估阶段704的快速评价，除了全帧图像而非虚拟帧是评价的对象之外。
如718所示，获取阶段706可以一次或多次迭代地转换到评估阶段704。在一些实施例中，针对每个激活712执行多次迭代。可以根据设置的时间间隔重复这些迭代。在另一示例中，基于需要来执行迭代。例如，如果获取阶段706捕获质量不足的图像(例如，根据在图像属性方面定义一个或多个质量测量的预定义标准来确定)，则可以调用迭代718以通过执行评估阶段704和第一调谐操作714来进一步优化获取阶段的操作参数。
在相关实施例中，作为第二调谐操作722的一部分，对用于评估阶段704的操作参数进行调整。例如，可以响应于在获取阶段706对所捕获的全帧图像的评估而调用第二调谐操作722。作为第二调谐722的一部分，可以改变用于生成缩减数据图像帧的技术类型。类似地，作为局部帧提取技术的一部分，可以改变要提取的所选图像部分的帧的尺寸或位置。
图像处理操作708通常是对从获取阶段706的操作产生的所捕获的全帧图像716执行的。所捕获的全帧图像716包括至少一个被摄体。图像处理操作708包括读取被摄体(例如，读取、文本识别、对象检测、对象识别等)。相比于作为评估阶段704或获取阶段706的一部分执行的属性评价操作，图像处理708是在计算上更昂贵的过程。输出724图像处理708的结果，其可以是指示所识别的文本或对象等的数据的数据对象的形式。
在一些实施例中，作为图像处理708的一部分，可以确定被摄体的图像质量。在一个实施例中，作为图像处理708的一部分，可以进行关于图像充分性的评价。例如，如果图像处理708确定图像不可读，则可以调用迭代720以转换到获取阶段706，从而重新捕获新的图像或经由第一调谐714进一步调谐操作参数。
在一些相关实施例中，评估阶段704可以直接转换到图像处理708，如绕过-解码转换726所指示的，其绕过获取阶段706以及调谐操作714、722中的一个或两个。例如，当虚拟帧608看起来包含质量足够的图像数据以用于708处的图像处理操作时，可以执行该绕过-解码转换。作为可以检测机器可读符号的存在的评估阶段704的一部分，快速评价操作支持绕过-解码转换726。
图8是示出与评估阶段704对应的示例操作序列的过程流程图。这些操作可以用不同的操作顺序来执行，除非特别指出某些操作是按顺序进行的。在一些变体中，可以修改或省略某些操作。
在802，配置用于加窗或图像数据缩减的操作参数。下面参照图11更详细地讨论这种技术的各种示例。在804，从不同的数据捕获设备获得缩减数据图像。如上所述，实现数据缩减图像帧的各种方法包括将图像捕获设备102配置(例如，加窗)为在开始时捕获局部帧图像，或捕获全帧图像，并对其进行处理以产生缩减数据图像。在后一类型的实施例中，应用诸如裁剪、重采样、装仓等数据缩减，以产生与各个初始捕获的全帧图像对应的缩减数据图像帧。缩减数据图像帧可以由不同的技术或技术组合产生，并且根据一些示例，不同的技术可以用于不同的图像捕获设备102。
在806，将缩减数据图像合并在一起以产生诸如虚拟帧608之类的虚拟帧。例如，虚拟帧可以表示为单个位图图像。可以适当地使用其他图像格式来表示虚拟帧。如上所述，虚拟帧可以具有比全帧图像的像素之和少的像素，并且在一些实施例中，虚拟帧可以具有比任何一个全帧图像少的像素。可以丢弃全帧图像以释放存储器资源。
在另一实施例中，缩减数据图像是来自被触发产生时间同步的帧的图像捕获设备的数据的实时视频流。这些帧被组合成虚拟帧，作为视频数据流馈送给信号处理器，该信号处理器实时地执行虚拟帧属性的评价。
在808，经由单个视频通道将虚拟帧馈送到信号处理器，例如实现特征分析器610的处理器。在810，信号处理器执行对虚拟帧的属性的快速评价。如812-814所示，操作810包括对虚拟帧的逐区域评价，其中每个区域对应于特定的图像捕获设备。因此，在812，测试虚拟帧的第一个区域，并且在814，测试下一个区域。对虚拟帧的任何附加区域重复该过程。操作810的结果是表示虚拟帧的每个区域的一组属性评价的数据集。在816，如上所述，基于快速评价来确定第一调谐参数值。
图9是示出对应于获取阶段706的示例操作序列的过程流程图。这些操作可以用不同的操作顺序来执行，除非特别指出某些操作是按顺序进行的。在一些变体中，可以修改或省略某些操作。
在902，根据在操作810确定的第一调谐参数设置图像捕获设备102和诸如光照设备的相关外围设备。第一调谐参数可以包括对特定的图像捕获设备的选择、对用于后续信息处理的图像捕获设备的优先级的确定、基于所确定的从虚拟帧或单独传感器到被摄体的测距的焦距设置、基于虚拟帧中区域的对比度估计的焦距设置、基于与各个图像捕获设备对应的虚拟帧部分的信息的一个或多个图像捕获设备的自动曝光和增益控制设置、光照设备的照明功率设置或其任意组合。
在904，使用第一调谐参数捕获全帧图像。在906，处理所捕获的全帧图像以评价指示被摄体的图像质量的属性。在908，如上所述分析所评价的全帧图像的属性以确定第二调谐参数值。
图10A和图10B是示出用于构造虚拟帧的示例算法的图。如图10A所示，对初始捕获的全帧图像1002A、1002B和1002N进行如上所述的加窗操作，以产生相应的缩减数据图像帧1004A、1004B和1004N。在该说明性示例中，每个缩减数据图像帧1004由具有全帧图像的宽度和作为全帧图像的一小部分的高度的条带组成。此示例中的每个条带都被选择为包括图像帧的中心。
如图所示，缩减数据图像帧1004A、1004B和1004N水平合并在一起以形成虚拟帧1006。虚拟帧1006的宽度等于缩减数据图像帧1004A、1004B和1004N的宽度之和(以像素测量)，高度等于缩减数据图像帧1004A、1004B和1004N之一的高度。
图10B示出了虚拟帧1016的示例，其中如图所示将缩减数据图像帧1004A、1004B和1004N垂直合并在一起。虚拟帧1016的宽度等于缩减数据图像帧1004A、1004B和1004N之一的宽度，高度等于缩减数据图像帧1004A、1004B和1004N的高度之和。
值得注意的是，虚拟帧包括基于由不同图像捕获设备捕获的数据的区域，这取决于用于产生缩减数据图像帧的加窗技术。图11A-11E示出根据各种相关实施例的用于从全帧图像1102产生缩减数据图像帧1104的各种数据缩减技术。图11A示出了缩减数据图像帧1104A是类似于缩减数据图像帧1004A的水平条带的示例，除了缩减数据图像帧1104A从全帧图像1102的中心垂直偏移之外。图11B示出了作为全帧图像1102的水平和垂直裁剪部分的缩减数据图像帧1104B。图11C示出了缩减数据图像帧1104C由作为垂直条带的非邻接子部分1104C-1、1104C-2和1104C-3组成的示例。
图11D示出了通过对全帧图像1102进行子采样来产生缩减数据图像帧1104D的示例。例如，可以通过每隔m个像素进行采样并省略其余像素来实现子采样。
图11E示出了通过将相邻像素块装仓并用具有基于组成该块的各个像素的值的单个像素替换每个块来产生缩减数据图像帧1104E的示例。例如，每个块可以用等于该块的计算平均值的像素值来替换。
图12是示出根据一些实施例的图8的与评估阶段704对应的操作810-816的变体的过程流程图。在1202，作为对虚拟帧的属性的快速评价的一部分，确定在虚拟帧的至少一个区域中是否存在可读被摄体。在肯定的情况下，在1204，绕过第一调谐操作714和获取阶段706，并且将虚拟帧传递到图像处理708，以代替任何随后捕获的全帧图像。此选项通过消除与所绕过的操作相关联的任何延时和能量利用率来提高性能。如果判定1202确定虚拟帧中不存在可读被摄体，则过程前进到1206，其需要执行如上所述的第一调谐操作714和获取阶段706。
虽然本公开容易想到各种修改和备选形式，但是在附图中以示例的方式示出了具体实施例，并在本文中进行了详细描述。然而，本公开不限于所公开的特定形式。相反，本公开将涵盖在所附权利要求及其法律等同的范围内的所有修改、等同和备选方式。
其他注释和示例
示例1是一种用于扫描被摄体的光学扫描仪的装置，所述装置包括：接口电路，包括用于从多个图像捕获设备接收多个图像的输入端；用于接收激活信号的输入端；耦合到接口电路和输入端的电路系统，该电路系统操作为响应于激活信号执行评估阶段，以及响应于评估阶段执行获取阶段，其中：在评估阶段，经由所述多个图像捕获设备捕获第一组图像，并对其进行处理以产生包括多个区域的虚拟帧，每个区域包含基于所述多个图像中对应的一个图像的缩减数据图像帧；在评估阶段，根据第一预定义标准评价虚拟帧的所述多个区域中的每个区域的属性，并基于所述评价的结果设置用于获取阶段的操作参数；以及在获取阶段，根据所设置的操作参数，经由所述多个图像捕获设备中的至少一个捕获第二组至少一个图像。
在示例2中，示例1的主题包括，其中所述多个图像捕获设备包括至少三个图像捕获设备。
在示例3中，示例1-2的主题包括，其中所述多个图像捕获设备包括不同类型的图像传感器。
在示例4中，示例1-3的主题包括，其中在评估阶段，由所述多个图像捕获设备同时捕获所述第一组图像。
在示例5中，示例1-4的主题包括，其中所述多个图像捕获设备中的不同设备包括不同类型的光学系统。
在示例6中，示例1-5的主题包括，其中所述处理硬件还被构造和编程为响应于捕获所述第二组至少一个图像来执行图像处理操作。
在示例7中，示例6的主题包括，其中所述图像处理操作包括选自由以下各项组合的组中的至少一个操作：条形码读取、光学字符识别、对象检测、对象识别、模式识别或其任意组合。
在示例8中，示例1-7的主题包括，其中使用单个视频通道来评价虚拟帧的所述多个区域中的每个区域的属性。
在示例9中，示例1-8的主题包括，其中所述第一预定义标准包括选自由以下各项组成的组中的至少一个标准：被摄体的特征、光照级别、曝光级别、对比度、反射、亮点、阴影、激光光点位置、聚焦质量指数或其任意组合。
在示例10中，示例1-9的主题包括，其中虚拟帧的所述多个区域中的每个区域的属性指示捕获与虚拟帧的所述区域对应的相应图像的图像捕获设备的物理或光学配置。
在示例11中，示例1-10的主题包括，其中用于获取阶段的所述操作参数包括选自由以下各项组成的组中的至少一个参数：图像捕获设备的优选选择、用于图像捕获设备的曝光持续时间设置、用于图像捕获设备的增益设置、到被摄体的焦距、聚焦配置、照明设置、感兴趣区域(ROI)的选择或其任意组合。
在示例12中，示例1-11的主题包括，其中在评估阶段，响应于单个激活信号：经由所述多个图像捕获设备捕获多组图像，并对其进行处理以产生多个虚拟帧；以及根据所述第一预定义标准评价所述多个虚拟帧中的每个虚拟帧的多个区域中的每个区域的属性。
在示例13中，示例1-12的主题包括，其中在获取阶段，根据第二预定义标准评价所述第二组至少一个图像的属性，并且基于所述评价的结果来设置用于评估阶段的操作参数。
在示例14中，示例1-13的主题包括，其中基于所述多个图像中对应的一个图像的缩减数据图像帧通过对所述多个图像中所述对应的一个图像的裁剪操作、加窗操作或其组合来产生。
在示例15中，示例1-14的主题包括，其中基于所述多个图像中对应的一个图像的缩减数据图像帧通过对所述多个图像中所述对应的一个图像的子采样操作、装仓操作或其组合来产生。
示例16是一种操作用于扫描被摄体的光学扫描仪的方法，所述方法包括：响应于激活信号从多个图像捕获设备捕获多个图像；响应于激活信号自主地执行评估阶段；以及响应于评估阶段自主地执行获取阶段，其中：在评估阶段，经由所述多个图像捕获设备捕获第一组图像，并对其进行处理以产生包括多个区域的虚拟帧，每个区域包含基于所述多个图像中对应的一个图像的缩减数据图像帧；在评估阶段，根据第一预定义标准评价所述虚拟帧的所述多个区域中的每个区域的属性，并基于所述评价的结果设置用于获取阶段的操作参数；以及在获取阶段，根据所述操作参数的集合，经由所述多个图像捕获设备中的至少一个捕获第二组至少一个图像。
在示例17中，示例16的主题包括，其中捕获多个图像由至少三个图像捕获设备执行。
在示例18中，示例16-17的主题包括，其中所述多个图像捕获设备包括不同类型的图像传感器。
在示例19中，示例16-18的主题包括，其中在评估阶段，由所述多个图像捕获设备同时捕获所述第一组图像。
在示例20中，示例16-19的主题包括，其中所述多个不同的图像捕获设备包括不同类型的光学系统。
在示例21中，示例16-20的主题包括，响应于捕获所述第二组至少一个图像自主执行图像处理操作。
在示例22中，示例21的主题包括，其中所述图像处理操作包括选自由包括以下各项的组中的至少一个操作：条形码读取、光学字符识别、对象检测、对象识别、模式识别或其任意组合。
在示例23中，示例16-22的主题包括，其中使用单个视频来评价所述虚拟帧的所述多个区域中的每个区域的属性。
在示例24中，示例16-23的主题包括，其中所述第一预定义标准包括选自由以下各项组成的组中的至少一个标准：被摄体的特征、光照级别、曝光级别、对比度、反射、亮点、阴影、激光光点位置、聚焦质量指数或其任意组合。
在示例25中，示例16-24的主题包括，其中虚拟帧的所述多个区域中的每个区域的属性指示捕获与虚拟帧的所述区域对应的相应图像的所述图像捕获设备的物理或光学配置。
在示例26中，示例16-25的主题包括，其中用于获取阶段的操作参数包括选自由以下各项组成的组中的至少一个参数：图像捕获设备的优选选择、用于图像捕获设备的曝光持续时间设置、用于图像捕获设备的增益设置、到被摄体的焦距、聚焦配置、照明设置、感兴趣区域(ROI)的选择或其任意组合。
在示例27中，示例16-26的主题包括，其中在评估阶段，响应于单个激活信号：经由所述多个图像捕获设备捕获多组图像，并对其进行处理以产生多个虚拟帧；以及根据第一预定义标准评价所述多个虚拟帧中的每个虚拟帧的多个区域中的每个区域的属性。
在示例28中，示例16-27的主题包括，其中在获取阶段，根据第二预定义标准评价所述第二组至少一个图像的属性，并且基于所述评价的结果来设置用于评估阶段的操作参数。
在示例29中，示例16-28的主题包括，其中基于所述多个图像中对应的一个图像的缩减数据图像帧通过对所述多个图像中所述对应的一个图像的裁剪操作、加窗操作或其组合来产生。
在示例30中，示例16-29的主题包括，其中基于所述多个图像中对应的一个图像的缩减数据图像帧通过对所述多个图像中所述对应的一个图像的子采样操作、装仓操作或其组合来产生。
示例31是包括指令的至少一个机器可读介质，所述指令当由处理电路系统执行时，使处理电路系统执行操作以实现示例1-30中的任何一个。
示例32是包括实施示例1-30中的任一个的部件的装置。
示例33是实施示例1-30中的任一个的系统。
示例34是实施示例1-30中的任一个的方法。
示例29是包括指令的至少一个机器可读介质，所述指令当由处理电路执行时，使处理电路执行操作以实现示例15-28中的任何一个。
示例30是包括实施示例15-28中的任一个的部件的装置。
相关领域普通技术人员将认识到，本发明可以包括比上述任何单个实施例中所示的更少的特征。本文描述的实施例并不意味着详尽地呈现可以组合本发明的各种特征的方式。因此，实施例不是特征的相互排斥的组合；相反，本发明可以包括从不同的单个实施例中选择的不同的单个特征的组合，如本领域普通技术人员将理解的。
上面任何通过引用文献的并入被限制为使得没有与本文明确公开相反的主题被并入。上面任何通过引用文献的并入还被限制为使得包括在这些文献中的权利要求不通过引用并入本申请的权利要求中。然而，除非特别排除，否则任何文献的权利要求都作为本公开的一部分并入本文。上面任何通过引用文献的并入又被限制为使得除非本文明确包含，否则在这些文献中提供的任何定义都不会通过引用并入本文。
为了解释本发明的权利要求，明确的意图是，除非在权利要求书中记载了特定术语“用于…的装置”或“用于…的步骤”，否则不得援引美国法典35U.S.C.第112节第六段的规定。

Claims (20)

1.一种用于扫描被摄体的光学扫描仪的装置，该装置包括：
接口电路，包括用于从多个图像捕获设备接收多个图像的输入端；
用于接收激活信号的输入端；
耦合到接口电路和输入端的电路系统，所述电路系统操作为响应于激活信号执行评估阶段并响应于评估阶段执行获取阶段，其中：
在评估阶段，经由所述多个图像捕获设备捕获第一组图像并对其进行处理以产生包括多个区域的虚拟帧，每个区域包含基于所述多个图像中对应的一个图像的缩减数据图像帧；
在评估阶段，根据第一预定义标准评价所述虚拟帧的所述多个区域中的每个区域的属性，并基于所述评价的结果设置用于获取阶段的操作参数；以及
在获取阶段，根据操作参数的集合，经由所述多个图像捕获设备中的至少一个捕获第二组至少一个图像。
2.如权利要求1所述的装置，其中所述多个图像捕获设备包括不同类型的图像传感器。
3.如权利要求1所述的装置，其中在评估阶段，由所述多个图像捕获设备同时捕获所述第一组图像。
4.如权利要求1所述的装置，其中所述处理硬件还被构造和编程为响应于所述第二组至少一个图像的捕获来执行图像处理操作。
5.如权利要求1所述的装置，其中使用单个视频通道来评价所述虚拟帧的所述多个区域中的每个区域的属性。
6.如权利要求1所述的装置，其中所述第一预定义标准包括选自由以下各项组成的组中的至少一个标准：被摄体的特征、光照级别、曝光级别、对比度、反射、亮点、阴影、激光光点位置、聚焦质量指数或其任意组合。
7.如权利要求1所述的装置，其中所述虚拟帧的所述多个区域中的每个区域的属性指示捕获与所述虚拟帧的所述区域对应的相应图像的图像捕获设备的物理或光学配置。
8.如权利要求1所述的装置，其中用于获取阶段的操作参数包括选自由以下各项组成的组中的至少一个参数：图像捕获设备的优选选择、用于图像捕获设备的曝光持续时间设置、用于图像捕获设备的增益设置、到被摄体的焦距、聚焦配置、照明设置、感兴趣区域(ROI)的选择、或其任意组合。
9.如权利要求1所述的装置，其中在评估阶段，响应于单个激活信号：
经由所述多个图像捕获设备捕获多组图像，并对其处理以产生多个虚拟帧；以及
根据第一预定义标准评价所述多个虚拟帧中的每个虚拟帧的多个区域中的每个区域的属性。
10.如权利要求1所述的装置，其中在获取阶段，根据第二预定义标准评价所述第二组至少一个图像的属性，并且基于所述评价的结果设置用于评估阶段的操作参数。
11.如权利要求1所述的装置，其中基于所述多个图像中对应的一个图像的缩减数据图像帧是通过对所述多个图像中所述对应的一个图像的裁剪操作、加窗操作或其组合产生的。
12.如权利要求1所述的装置，其中基于所述多个图像中对应的一个图像的缩减数据图像帧是通过对所述多个图像中所述对应的一个图像的子采样操作、装仓操作或其组合产生的。
13.一种操作用于扫描被摄体的光学扫描仪的方法，该方法包括：
响应于激活信号从多个图像捕获设备捕获多个图像；
响应于所述激活信号自主地执行评估阶段；以及
响应于所述评估阶段自主地执行获取阶段，
其中：
在评估阶段，经由所述多个图像捕获设备捕获第一组图像，并对其处理以产生包括多个区域的虚拟帧，每个区域包含基于所述多个图像中对应的一个图像的缩减数据图像帧；
在评估阶段，根据第一预定义标准评价所述虚拟帧的所述多个区域中的每个区域的属性，并基于所述评价的结果设置用于获取阶段的操作参数；以及
在获取阶段，根据操作参数的集合，经由所述多个图像捕获设备中的至少一个捕获第二组至少一个图像。
14.如权利要求13所述的方法，还包括：
响应于所述第二组至少一个图像的捕获，自主地执行图像处理操作。
15.如权利要求14所述的方法，其中所述图像处理操作包括选自由包括以下各项的组中的至少一个操作：条形码读取、光学字符识别、对象检测、对象识别、模式识别或其任意组合。
16.如权利要求13所述的方法，其中使用单个视频来评价所述虚拟帧的所述多个区域中的每个区域的属性。
17.如权利要求13所述的方法，其中所述第一预定义标准包括选自由以下各项组成的组中的至少一个标准：被摄体的特征、光照级别、曝光级别、对比度、反射、亮点、阴影、激光光点位置、聚焦质量指数或其任意组合。
18.如权利要求13所述的方法，其中所述虚拟帧的所述多个区域中的每个区域的属性指示捕获与所述虚拟帧的所述区域对应的相应图像的图像捕获设备的物理或光学配置。
19.如权利要求13所述的方法，其中用于获取阶段的操作参数包括选自由以下各项组成的组中的至少一个参数：图像捕获设备的优选选择、用于图像捕获设备的曝光持续时间设置、用于图像捕获设备的增益设置、到被摄体的焦距、聚焦配置、照明设置、感兴趣区域(ROI)的选择或其任意组合。
20.如权利要求13所述的方法，其中在评估阶段，响应于单个激活信号：
经由所述多个图像捕获设备捕获多组图像，并对其进行处理以产生多个虚拟帧；以及
根据所述第一预定义标准评价所述多个虚拟帧中的每个虚拟帧的所述多个区域中的每个区域的属性。
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