CN114694145A - 作为视场识别和瞄准的双照明器 - Google Patents

作为视场识别和瞄准的双照明器 Download PDF

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K·万梅兹
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Abstract

本公开涉及作为视场识别和瞄准的双照明器。公开了一种代码阅读器，包括被配置成以不同的视场捕捉图像的第一成像器和第二成像器，被配置成投射不同的照明图案的第一照明器和第二照明器，和操作上耦接到所述成像器和照明器的处理器。所述处理器被配置成响应于检测到第一条件，激活所述第一成像器和第一照明器作为接收器对，响应于检测到第二条件，激活所述第二成像器和第二照明器作为接收器对，和使用由所选接收器对捕捉的图像对光学代码解码。

Description

作为视场识别和瞄准的双照明器
相关申请的交叉引用
本申请要求2020年12月30日提交的题为“DUAL ILLUMINATOR AS FIELD OF VIEWIDENTIFICATION AND AIMING”的美国临时申请No.63/131,946的权益，该申请的公开内容通过引用整体包含在本文中。
技术领域
本公开一般涉及扫描器或代码阅读器，更特别地，涉及包括基于图像的光学扫描系统的代码阅读器，所述基于图像的光学扫描系统具有多个图像捕捉设备和对应的照明器。
背景技术
基于图像的光学扫描包括各种各样的应用，比如机器可读符号(例如，一维符号、二维符号)的阅读、光学字符识别、物体检测或识别等。通常，此类系统的工作原理是使用带有图像传感器的摄像头捕捉被摄物体的数字图像，并对捕捉的图像进行计算处理，以自主检测、识别或阅读被摄物体。输出通常包括由被摄物体所表示的数据或者描述被摄物体的数据。例如，在阅读一维或二维符号的情况下，输出可以是该符号所表示的数字或字母数字字符串。同样地，在识别印刷或手写的字符或一组字符的情况下，输出可以是该字符或该组字符的文本表示；在物体识别的情况下，输出可以是描述该物体的分类结果(例如，标签)。
在由于一个或多个条件或环境(比如摄像头与被摄物体之间的距离变化、低光、反射、逆光、摄像头定位不稳等)使图像的捕捉变得复杂的情况下，所捕捉图像的质量可能不足以对图像进行有效的后续处理。提出了使用多个摄像头从多个视场捕捉被摄物体的多个图像的光学扫描器。在镜面反射干扰由摄像头之一捕捉的被摄物体的第一图像的情况下，由第二摄像头捕捉的第二图像可能更具可读性。在被摄物体的一部分在第一图像中不可读，而被摄物体的另一部分在第二图像中不可读的情况下，提出了组合这两幅图像，以产生被摄物体的一幅组合的可读图像的图像处理技术。
包括带有多个摄像头的代码阅读器在内的传统代码阅读器一般包括单一的带有透镜的照明器，所述透镜形成宽的矩形区域的照明图案以覆盖大视场(FOV)接收器，和重叠的窄圆形区域的照明图案以覆盖窄FOV。在不给出使用哪个接收器摄像头的指示的情况下，所述单一照明器可能保持不变，但是提供不同视场的粗略识别。另一种传统的方法包括修改激光瞄准器的模式，以便创建帮助识别接收器之一的窄FOV的两条侧线。
发明内容
一种代码阅读器，包括配置成以不同的视场捕捉图像的第一成像器和第二成像器，配置成投射不同的照明图案的第一照明器和第二照明器，和操作上耦接到所述成像器和照明器的处理器。所述处理器被配置成响应于检测到第一条件，激活所述第一成像器和第一照明器作为接收器对，响应于检测到第二条件，激活所述第二成像器和第二照明器作为接收器对，并使用由所选接收器对捕捉的图像对光学代码进行解码。
一种方法，包括响应于检测到第一条件，激活第一成像器和第一照明器作为光学代码阅读器的接收器对，响应于检测到第二条件，激活第二成像器和第二照明器作为所述光学代码阅读器的接收器对，和使用由所选接收器对捕捉的图像对光学代码进行解码。所述第一成像器和第二成像器具有不同的视场，并且所述第一照明器和第二照明器投射与其接收器对的对应视场大体匹配的不同图案。
附图说明
图1是图解说明按照至少一个示例实施例的扫描系统的实现的简化方框图。
图2是图解说明作为扫描系统的一种示例实现的手持式阅读器的示图。
图3是图解说明扫描系统的示例系统体系结构的高级方框图，其中表示了图像处理系统的各个组件。
图4是表示按照本公开的实施例的与光学代码阅读器的成像器协同地照明物体的方法的简化方框图。
图5表示按照本公开的实施例在特定距离处的照明器形状的例子。
图6表示按照本公开的实施例在相同目标距离处的照明器切换的例子。
图7表示按照本公开的实施例的照明器的切换操作的例子。
具体实施方式
随同本文所包含的示图并不是任何特定系统、存储设备、体系结构或处理的实际视图，而仅仅是用于描述本文中的实施例的理想化表示。各个附图之间共有的要素和特征可保留相同的附图标记，只是为了便于理解描述，在大多数情况下，附图标记以引入或最充分地描述所述要素的附图的编号开头。另外，图中图解所示的要素本质上是示意的，关于存储器阵列的物理布局和构造以及/或访问数据所需的所有步骤的许多细节可能不会被描述，因为它们为本领域的普通技术人员所了解。
本文中使用的单数形式“一”、“一个”和“该”意图还包括复数形式，除非上下文明确地另有说明。
本文中使用的“或”包括关联的所列项目中的一个或多个在和取和析取两种意义上的任何及所有组合。“异或”关系的任何有意描述都将会明确地指出。
本文中使用的用语“配置成”涉及的是至少一个结构和至少一个设备的结构布置，比如尺寸、形状、材料组成、物理构造、逻辑构造(例如，编程、操作参数设定)或其他操作布置以规定的方式(例如，执行特定功能或一组功能)便利其操作。
本文中使用的短语“耦接到”或“与…耦接”涉及的是操作上相互连接，比如通过直接连接或通过间接连接(例如，经由其他结构或组件)连接的结构。
本公开的一个或多个实现针对的是光学代码(例如，条形码)阅读器(也称为“扫描器”)。此类扫描器可以包括手持式扫描器、固定式扫描器(例如，固定式零售扫描器)、演示(presentation)扫描器、移动计算机、销售点系统、视觉系统(例如，自动导引车辆(AGV)、机器人、自动驾驶和机器视觉(MV)系统)和/或其中需要光学代码阅读器的功能的其他系统和设备。扫描器可被配置为可以合并到更大的设备或系统中的独立成像器模块(有时称为“扫描引擎”)。扫描器包括捕捉对数据编码的标记的光学传感器(例如，成像器)，和解释所述标记以解码数据的处理器。还可以包括照明源(例如，红色、白色等)以辅助图像捕捉。取决于扫描器的特定应用或所需能力，光学传感器可以是单色成像器或彩色成像器。扫描器可配置成阅读和解码光学代码，比如1D和2D代码以及高密度码、点码(Dot code)、水印(例如，Digimarc)、光学字符识别(OCR)和用于识别物体的其他视觉码和图像识别技术。本文中描述的实施例通常处于视觉符号阅读的上下文中，不过可以预见的是本技术的与定位或测距相关的原理同样适用于众多其他领域，并且同样在本公开的范围之内。在一些实施例中，扫描器可以包括被配置为通过本领域的技术人员已知的通信技术和协议进行通信的通信模块。
在多成像器条形码扫描器(例如，双成像器)中，发明人已意识到为用户提供一种简单的方法来了解如何正确地瞄准光学代码并将其框定在活动接收器的视场(FOV)内的重要性。本公开的实施例可包括光学代码阅读器，所述光学代码阅读器包括与多个接收光学器件和多个照明源对应的多个成像器。接收光学器件可以具有不同的视场(FOV)。例如，第一视场可适合于近距离(即，近场FOV)，而第二视场可适用于远距离(即，远场FOV)。每个照明源也可以对应于具有它们各自的FOV的一组不同的成像器/接收光学器件(有时称为“接收器”)。每个照明器可被配置成投射识别其对应接收器的相关FOV的图案。例如，照明器所投射的图案可以是至少与相关接收器的视场大体匹配的矩形形状。如果接收器的FOV变化，则对应的照明器图案的形状也可相应变化。操作上，照明器可以在不同的时间(即，不是同时地)被激活。扫描引擎可被配置成响应于哪个成像器被选为活动接收器，选择要激活哪个照明器。这种决定可以基于诸如目标距离、代码大小、代码分辨率之类的参数。当扫描器选择接收器成像器时，扫描器还可以激活投射不同的照明图案的对应照明器。结果，扫描器可以向用户识别当前可用的FOV是什么FOV，这可以是相对于传统系统的改进，在传统系统中，用户无法直接看到在给定时刻哪个成像器被选定。
可以预见关于扫描器的构造和组件的不同配置和细节，以及按照本公开的实施例的实现的不同环境。例如，设备的附加特征和配置记载在以下专利和专利申请中：2020年2月18日提交的美国专利申请公开No.2021/0256285，题为“VIRTUAL-FRAME PREPROCESSINGFOR OPTICAL SCANNING”；2020年12月10日提交的美国专利申请序列号No.17/118,374，题为“AIMER LOCALIZATION AND TRIANGULATION IN MULTI-SENSOR SCANNER”；及2019年2月19日发布的美国专利10,210,367，题为“OPTICAL ASSEMBLY FOR SCANNING ENGINE”，这些专利和专利申请中每一个的公开内容均通过引用整体包含在本文中。
图1是图解说明按照本公开的实施例的扫描系统100的实现的简化方框图。如下进一步所述，扫描系统100可以被用来捕捉被摄物体的多个图像，比如机器可读符号或一组符号108(例如，条形码、2D条形码、印刷字符、图形、文本、诸如数字水印之类的图像编码信息等)或机器可检测或可识别物体106。扫描系统100可以捕捉一个或多个图像，并阅读被摄物体、识别被摄物体、检测被摄物体或进行被摄物体的其他自动分析处理。为了简洁起见，诸如此类的操作在本上下文中将被称为“阅读”。
扫描系统100包括多个图像捕捉设备102A、102B(统称为图像捕捉设备102)和对应的照明源121A、121B(统称为照明源121；本文中也称为“照明器”)。尽管图中表示了两个图像捕捉设备102A、102B，不过在一些实施例中，可能存在另外的图像捕捉设备102。同样地，尽管图中表示了两个照明源121A、121B，不过在一些实施例中，可能存在另外的照明源121。
每个图像捕捉设备102可包括图像传感器，所述图像传感器被构造并操作以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”可以可互换地用于指示固定图像或其部分，这两种数据类型之间的任何有意的区别都将明确地指出，如果相关的话。每个图像捕捉设备可以与诸如物镜、微透镜阵列之类的光学组件组装在一起。在其他例子中，不止一个单独的图像捕捉设备可以共享公共的光学系统。图像捕捉设备102可以使用任何合适的技术(无论是已知的还是将来出现的技术)来构建。一些例子包括但不限于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、量子图像传感器、高光谱传感器、偏振传感器、嵌入AI能力的图像传感器等。在相关实现中，在扫描系统100中采用的一组图像捕捉设备102包括各种类型的传感器，例如包括传统图像传感器和HDR图像传感器的分组。
如在图1的例子中所示，图像捕捉设备102A-102B具有相应的视场110A-110B。在相关例子中，各个图像捕捉设备102具有不同的光学特性。例如，图像捕捉设备102A可以是近场摄像头，而图像捕捉设备102B可以是远场摄像头。作为一些实施例中的另一有用特征，图像捕捉设备102处于特定的彼此间隔的关系。
图像捕捉设备102与图像处理系统120通信耦接，图像处理系统120被配置成接收捕捉的图像，并进行用于阅读被摄物体的处理操作。在一些实施例中，如下详细所述，图像处理系统120采用多阶段操作方式，以考虑到被摄物体周围的普遍状况、环境、以及扫描系统100的使用，快速且高效地确定用于捕捉图像的一个或多个操作参数。按照一些例子，可以确定的操作参数包括：
·被认为最佳的图像传感器/摄像头之一的选择；
·图像捕捉的曝光设定；
·图像传感器的增益控制；
·聚焦配置；或
·照明设定。
扫描系统100可被配置成确定到目标表面的距离。例如，扫描系统100还可以包括瞄准器投影仪112(例如，激光发射器)。瞄准器投影仪112可以相对于图像捕捉设备102A-102B(或102N)位于固定位置。在一些实施例中，每个图像捕捉设备102和瞄准器投影仪112之间的位置偏移可便利使用三角测量技术来确定到目标表面的距离。
图像捕捉设备102、照明源121和瞄准器投影仪112与控制器120接口连接，控制器120包括辅助测量控制系统电路122、图像处理系统电路124和照明控制电路128。在一些实施例中，每个图像捕捉设备102、照明源121和瞄准器投影仪112可以通过有线或无线介质与控制器120通信耦接。在相关实施例中，网络(例如，LAN、WAN、PAN、因特网)可以便利通信耦接。在一些实施例中，图像捕捉设备102可以通过适当的本地接口(例如，I2C、USB、SPI、UART、I3C)直接连接到控制器120，或者可以与控制器120集成，并使用内部互连(比如外围组件互连(PCI)的适当变体、串行AT附件(SATA)、移动行业处理器接口(MIPI)或本领域技术人员已知的其他互连)相互连接。
辅助测量控制系统122与图像处理系统124协同工作，以协调瞄准器投影仪112和图像捕捉设备102A-102B的操作，以测量到被摄物体104的目标表面的距离。图像捕捉设备102与图像处理系统124通信耦接并捕捉被摄物体104的图像以进行被摄物体104的阅读，图像处理系统124被配置成接收捕捉的图像，并进行用于确定距离、基于距离设定便利被摄物体104的图像捕捉的操作参数的处理操作，。照明控制系统128与图像处理系统124协同工作，以控制照明源121的操作，如下更充分所述。
图2是图解说明作为扫描系统100的一种示例实现的手持式阅读器200的示图。手持式阅读器200包括壳体202、显示器204及按钮控件206A和206B。如图所示，手持式阅读器200还包括被定位成处于间隔开的关系，以具有部分重叠的视场的前向摄像头208A和208B。在一些例子中，设置前向激光发射器212，以便利测定到被摄物体的距离。激光发射器212可以按照三角测量技术，与摄像头208A和/或208B协同工作，在三角测量技术中，激光光斑在摄像头之一或两者的视场内的位置指示到被摄物体的距离。
在其他例子中，激光发射器(未图示)可以与探测器(未图示)一起工作，以提供飞行时间(TOF)距离测量。距离测量结果可以作为输入(连同其他输入一起)以确定操作参数，比如用于后续信息处理的图像传感器的选择、聚焦设定、照明功率、传感器增益、曝光控制、帧速率和其他设定。
在相关实施例中，手持式阅读器200包括其他类型的传感器，比如能够测量手持式阅读器200的运动的加速度计(未图示)。运动数据可以指示用户的扫描技术，比如用户握住手持式阅读器200的稳定性(或缺乏稳定性)。运动数据同样可以作为输入(连同其他输入一起)以确定操作参数。
按照其他实施例，阅读器可以安装在固定或移动结构上。关于各种扫描应用的安装位置的例子包括车辆、门口、坡道、输送机、建筑物、机器人等。在安装的实现中，摄像头可以具有它们自己各自的壳体，这些壳体可以与图像处理系统硬件分离。
图3是图解说明扫描系统100的示例系统体系结构的高级方框图，同时表示了控制器120的各个组件。控制器120包括操作上耦接到图像捕捉接口304、输入设备308、显示器或指示器310、通信电路314和瞄准器发射器接口306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存储在诸如只读存储器、闪存、随机存取存储器之类的非临时性机器可读介质中。
控制器120包括各种引擎，每个引擎被配置成执行一种功能或一组功能，如下详细所述。本文中使用的术语“引擎”意味着使用硬件实现的有形的设备、组件或组件的布置，比如例如通过专用集成电路(ASIC)或现场可编程门阵列(FPGA)、复杂可编程逻辑器件(CPLD)来实现，或者被实现成硬件和软件的组合，比如通过基于处理器的计算平台和一组程序指令来实现，所述一组程序指令将计算平台变换为实现特定功能的专用设备。引擎也可以被实现成两者的组合，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来实现。
在例子中，软件可以以可执行或不可执行的形式存在于有形的机器可读存储介质上。以不可执行形式存在的软件可以在运行时之前或运行时期间被编译、翻译或以其他方式转换为可执行形式。在例子中，当由引擎的底层硬件执行时，软件使硬件进行指定的操作。因而，引擎是特别配置的(例如，硬连线的)或者临时配置的(例如，编程的)，以按指定方式操作，或进行本文中所述的与该引擎有关的任何操作的部分或全部。
在其中临时配置引擎的例子中，每个引擎可以在不同的时刻被实例化。例如，在引擎包括使用软件配置的通用硬件处理器核心的情况下；通用硬件处理器核心可以在不同的时间被配置为相应的不同引擎。例如，软件可以相应地配置硬件处理器核心，以在一个时刻构成特定的引擎，并在另一个不同的时刻构成不同的引擎。
在某些实现中，引擎的至少一部分(在一些情况下，引擎的全部)可以在一个或多个计算机的处理器上执行，所述一个或多个计算机执行操作系统、系统程序和应用程序，同时还使用多任务、多线程、分布式(例如，集群、对等、云等)处理(适当时)、或其他这样的技术来实现引擎。因而，每个引擎都可以以各种适当的配置来实现，通常不应被局限于本文中例示的任何特定实现，除非明确地指出这样的限制。
另外，引擎本身可以由不止一个子引擎组成，每个子引擎本身可以被视为引擎。此外，在本文中描述的实施例中，各种引擎中的每一个对应于规定的功能；不过，应理解的是在其他设想的实施例中，每种功能可以分布到不止一个引擎上。同样地，在其他设想的实施例中，多个规定的功能可以由一个引擎来实现，所述一个引擎进行这些多个功能，可能同时还进行其他功能，或者与在本文中的例子中示例的不同，多个规定的功能可以分布在一组引擎中。
图像捕捉接口304包括便利处理硬件302和图像传感器305之间的数据交换的电路。在一些例子中，图像捕捉接口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、模数(A/D)转换器电路等。图像捕捉接口304的数据通信部分可以便利有线或无线通信。图像捕捉接口304可操作用于将每个图像传感器305输出的原始格式的视频帧以适当的数据格式传递给处理硬件302，以便由处理硬件302读取。图像捕捉接口304和处理硬件302可以协同工作，以实现图像处理系统124(图1)。
在相关例子中，图像捕捉接口304可以另外被配置成将信息从处理硬件302传递到一个或多个图像传感器305。这些上游信息可包括配置命令，比如传感器增益设定、帧速率、曝光控制、激活/去激活命令等。
在一些实施例中，图像捕捉接口304可以集成为数字信号处理器(DSP)设备或微控制器设备的一部分。在其他实施例中，图像捕捉接口304可以集成为一个或多个传感器305的一部分。
瞄准器发射器接口306包括控制瞄准器投影仪312的操作的电路。瞄准器接口306可包括电流调节器电路、开关电路等。瞄准器发射器312可包括波长在图像传感器305的光探测范围内的固态激光发射器。瞄准器发射器接口306和处理硬件302可以协同工作，以实现辅助测量控制系统122(图1)。
输入设备308包括用户可操作的控件，比如按钮、小键盘、触摸屏等，以及额外的传感器，比如测距传感器、运动传感器、加速度计等。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、以及其他适当的输出设备之类的设备。
通信电路314包括往来于处理硬件302提供输入和输出的有线或无线通信设施。通信电路可以包括以下类型的通信电路中的一种或多种：通用串行总线(USB)、CAN、I2C、SPI、UART、I3C、以太网、诸如按照IEEE802.15标准的蓝牙之类的个域网、按照IEEE 802.11标准的Wi-Fi等。
图4是表示按照本公开的实施例的与光学代码阅读器的成像器协同地照明物体的方法的简化方框图400。特别地，该方法可以确定选择哪个成像器以及期望的照明源。
在操作410，通过瞄准器(例如，TOF传感器、激光三角测量、采用最佳对比度评估的被动聚焦等)可以确定物体离扫描器的距离测量。如果确定的目标距离(D)小于近阈值(D1)，则近场摄像头可能有足够的分辨率来阅读光学代码。结果，在操作416，可以选择近场摄像头和对应的照明器来捕捉图像。如果确定的目标距离(D)大于远阈值(D2)，则远场摄像头可能有足够的分辨率来阅读光学代码。结果，在操作418，可以选择远场摄像头和对应的照明器来捕捉图像。在这种方式中，在当前场景中没有条形码存在，或者条形码上的附加信息由于任何原因而不可用时，使用目标距离作为选择摄像头的粗粒度信息。
如果目标距离(D)介于两个阈值之间(D1<D<D2)，则目标距离单独可能不足以确定最佳的接收器和照明器对。在操作412，可以针对系统的一个或多个图像确定代码大小和分辨率。例如，两个摄像头可以捕捉一个或多个图像，所述图像被发送到解码器，解码器应用解码库来尝试解码。在该解码过程中，针对每个图像可以确定代码大小(例如，通过代码边界框的尺寸)和分辨率(通过每模块像素数(PPM)计算来确定)，以及代码在图像内的绝对位置。在一些实施例中，代码信息(例如，代码大小、分辨率、位置等)可以在代码的实际解码之前确定。在代码的实际解码之前确定的该代码信息可以是可在解码操作之后确定的代码信息的近似值。
可以将从远场成像器捕捉的图像确定的代码大小(例如，代码边界框)与远场成像器FOV(FOV_FAR)进行比较，并且可以将从近场成像器捕捉的图像确定的光学代码的分辨率(Res；例如，代码PPM)与近场成像器的预定最大分辨率(RES_NEAR)进行比较(例如，确定的代码PPM与最大代码PPM相比)。可以依据能够充分解码代码的代码PPM的阈值来设定预定最大分辨率。如果从远场成像器捕捉的图像确定的代码大小大于FOV_FAR，并且确定的分辨率(Res)小于近场成像器的最大分辨率(RES_NEAR)，则在操作416，可以选择近场成像器和对应照明器。如果代码大小小于FOV_FAR，并且确定的分辨率(Res)大于近场成像器的最大分辨率(RES_NEAR)，则在操作418，可以选择远场成像器和对应照明器。
如果不能获得关于代码大小和/或分辨率的附加信息，则在操作420，可以基于介于其他两个阈值之间的第三距离阈值(D3)来选择照明器，然后在操作422、424使用来自两个成像器的帧来尝试进行解码。当目标距离(D)小于第三阈值(D3)时，在操作422，对于尝试的针对两个成像器的解码可以选择近场照明器。当目标距离(D)大于第三阈值(D3)时，在操作424，对于尝试的针对两个成像器的解码可以选择远场照明器。仍然可以实现解码，只是由于检查了两个成像器，性能略有下降，不过在这种情况下，取决于代码分辨率，照明器可能并不总是反映正确的FOV。在操作422期间，在D1<D<D3条件下的高分辨率代码可能用远场成像器但近场照明器解码，而在操作424期间，在D3<D<D2条件下的低分辨率代码可能用近场成像器但远场照明器解码。在这些情况下，呈现给用户的可用FOV的最佳指示可能无法得到保证。
在一些实施例中(例如，在操作416、418)，要激活的成像器和照明源的选择可以部分基于到目标信息的距离，而不利用关于光学代码(例如，条形码)的信息。在一些实施例中(例如，在操作420、422、424)，要激活的成像器和照明源的选择可以部分基于利用关于光学代码(例如，条形码)的信息(例如，大小、分辨率)。在一些实施例中(例如，操作412-424)，要激活的成像器和照明源的选择可以部分基于到目标信息的距离和关于光学代码(例如，条形码)的信息的组合。还可以设想用于成像器和照明源的选择的其他标准，并且这些标准也在本公开的范围之内。
图5中，相对于表示在特定距离处的接收FOV的方框504，用第一区域502(内部阴影区域)表示了照明器形状。如上所述，可存在两个独立的照明器，以匹配它们对应的接收光学器件的FOV。照明器在目标上可具有与对应的接收器FOV的尺寸大体匹配的矩形投影。照明器被主动对准，以补偿安装公差，并改善与接收器光学器件的匹配。在一个实施例中，阅读器可包括两个接收器：具有第一视角(约12°)的远场成像器和具有第二视角(例如，35°)的近场成像器。阅读器还包括与接收器的FOV紧密匹配并与其对准的两个照明器。每个照明器具有边缘清晰的矩形形状。为了降低功耗，以及在获取的图像中避免不规则的照明强度，照明器从不同时活动，而是跟随当前选定的接收器。阅读器可以基于以下信息：目标距离、代码大小和代码分辨率，选择接收器中的哪一个最适合获取目标条形码的图像。
图6中示出了在相同目标距离处的照明器切换的例子。近视场用方框502指示，远视场用方框504指示。在左侧的成像器中，选择近场FOV成像器和照明器，因为条形码太宽，以致无法适应远场FOV 504。在右侧的图像中，如果呈现高分辨率条形码，则选择远场成像器，因为条形码低于近场分辨率限制。在不切换照明器系统的情况下，用户将没有关于当前可用于阅读代码的FOV的明确指示。用于引导用户的切换操作可以以不同的方式进行：
a.为了避免照明器闪烁，需要滞后作用。即使在摄像头选择期间和快速变化场景的情况下，也必须使照明器保持稳定达最小帧数。
b.在需要快速切换的情况下，在下一帧中切换活动照明器即可。
c.在一定的切换延迟可接受的情况下，可以通过使一个照明器逐渐变暗，同时使另一个照明器逐渐变亮来进行照明器切换。这可以通过以不断变化的占空比逐渐混合活动照明器来实现。这示于图7中。
另外的非限制性实施例包括：
实施例1、一种代码阅读器，包括：被配置成以不同的视场捕捉图像的第一成像器和第二成像器；被配置成投射不同的照明图案的第一照明器和第二照明器；可操作地耦接到成像器和照明器的处理器，所述处理器被配置成：响应于检测到第一条件，激活第一成像器和第一照明器作为接收器对；响应于检测到第二条件，激活第二成像器和第二照明器作为接收器对；和使用由所选接收器对捕捉的图像对光学代码解码。
实施例2.按照实施例1所述的代码阅读器，其中所述第一成像器具有近场FOV，而所述第二成像器具有远场FOV。
实施例3.按照实施例1或实施例2所述的代码阅读器，其中所述第一照明器和第二照明器不同时被激活。
实施例4.按照实施例2或实施例2的代码阅读器，其中每个照明器图案投射与其对应的成像器的FOV大体匹配的矩形形状。
实施例5.按照实施例1-4中任一项所述的代码阅读器，其中第一条件和第二条件至少部分基于在其视场内的物体上的光学代码的代码大小的确定。
实施例6.按照实施例1-5中任一项所述的代码阅读器，其中第一条件和第二条件至少部分基于在其视场内的物体的目标距离的确定。
实施例7.按照实施例6所述的代码阅读器，其中所述目标距离是基于飞行时间测量、激光三角测量或采用最佳对比度评估的被动聚焦中的至少一个确定的。
实施例8.按照实施例1-7中任一项所述的代码阅读器，其中第一条件和第二条件至少部分基于在其视场内的物体上的光学代码的代码分辨率的确定。
实施例9.按照实施例1-8中任一项所述的代码阅读器，其中所述代码阅读器被合并到手持式扫描器、演示扫描器、扫描引擎、固定式扫描器、与固定式扫描器关联的自顶向下阅读器、移动计算机、销售点系统、视觉系统、机器人系统、自动驾驶系统或机器视觉系统之一内。
实施例10、按照实施例1-9中任一项所述的代码阅读器，其中所述处理器被配置成响应于检测到变化的条件，进行从激活第一照明器到激活第二照明器，或者从激活第二照明器到激活第一照明器的切换操作。
实施例11、按照实施例10所述的代码阅读器，其中所述切换操作发生在变化的条件之后的多个帧内。
实施例12.按照实施例10所述的代码阅读器，其中所述切换操作发生在变化的条件之后的下一帧内。
实施例13、按照实施例10-12中任一项所述的代码阅读器，其中所述切换操作包括所述处理器使一个照明器逐渐变暗，同时使另一个照明器逐渐变亮。
实施例14.按照实施例13所述的代码阅读器，其中所述处理器通过以不断变化的占空比逐渐混合活动照明器，使所述照明器逐渐改变亮度。
实施例15.一种方法，包括：响应于检测到第一条件，激活第一成像器和第一照明器作为光学代码阅读器的接收器对；响应于检测到第二条件，激活第二成像器和第二照明器作为光学代码阅读器的接收器对，其中：第一成像器和第二成像器具有不同的视场；第一照明器和第二照明器投射与其接收器对的对应视场大体匹配的不同图案；并且选择第一成像器和第一照明器对进行激活是响应于在其视场内的物体的目标距离或对第一成像器或第二成像器捕捉的图像的分析中的一个或多个进行的；和使用由所选接收器对捕捉的图像对光学代码解码。
实施例16.按照实施例15所述的方法，还包括：确定所述物体的目标距离；响应于所述目标距离小于近阈值，选择第一成像器和第一照明器对进行激活；和响应于所述目标距离大于远阈值，选择第二成像器和第二照明器对进行激活。
实施例17.按照实施例16所述的方法，其中如果所述目标距离介于近阈值和远阈值之间，则所述方法还包括：用第一成像器捕捉第一图像，并确定在第一图像中识别的代码的代码分辨率；用第二成像器捕捉第二图像，并确定在第二图像中识别的代码的代码大小；和至少部分基于从第一图像确定的代码分辨率和从第二图像确定的代码大小，选择第一成像器和第一照明器对或第二成像器和第二照明器对进行激活。
实施例18.按照实施例17所述的方法，其中所述代码分辨率是通过计算第一图像的每模块像素(PPM)值确定的。
实施例19.按照实施例17或实施例18所述的方法，其中所述代码大小是通过确定围绕第二图像中识别的代码的边界框来确定的。
实施例20、按照实施例19所述的方法，其中所述选择包括：响应于计算的PPM值小于第一成像器的最大PPM阈值，并且代码大小大于第二成像器的视场大小，选择第一成像器和第一照明器对；和响应于计算的PPM值大于第一成像器的最大PPM阈值，并且代码大小小于第二成像器的视场大小，选择第二成像器和第二照明器对。
实施例21.按照实施例16-20中任一项所述的方法，还包括：比较所述目标距离与介于近阈值和远阈值之间的中间阈值；响应于所述目标距离小于中间阈值，选择第一照明器与第一成像器和第二成像器两者一起激活；和响应于所述目标距离大于中间阈值，选择第二照明器与第一成像器和第二成像器两者一起激活。
实施例22.按照实施例17-20所述的方法，还包括：比较所述目标距离与介于近阈值和远阈值之间的中间阈值；响应于所述目标距离小于中间阈值，选择第一照明器与第一成像器和第二成像器两者一起激活；和响应于所述目标距离大于中间阈值，选择第二照明器与第一成像器和第二成像器两者一起激活，其中只有当针对代码分辨率或代码大小中的至少一个确定代码信息不足时，才比较所述目标距离与中间阈值。
上面的方法描述和处理流程图只是作为说明性例子提供的，并不意图要求或暗示各个实施例的步骤必须按照给出的顺序进行。本领域的技术人员会意识到的是，上述实施例中的步骤可以按任何顺序进行。诸如“然后”、“接下来”之类的词语并不意图限制各个步骤的顺序；这些词语只是用于引导读者理解方法的描述。尽管处理流程图可能将操作描述为顺序处理，不过许多操作可以并行或同时地进行。另外，操作的顺序可以重新排列。处理可以对应于方法、函数、过程、子例程、子函数等。当处理对应于函数时，其终止可对应于函数返回调用函数或主函数。
关于本文中公开的实施例描述的各个示例性的逻辑方框、模块、电路和算法步骤可以作为电子硬件、计算机软件或两者的组合来实现。为了清楚地说明硬件和软件的这种可互换性，上面一般关于其功能说明了各个示例性的组件、方框、模块、电路和步骤。此类功能是作为硬件来实现还是作为软件来实现取决于特定应用和针对整个系统设置的设计约束。对于每种特定的应用，本领域的技术人员能够以不同的方式实现所描述的功能，不过这样的实现决策不应被解释为导致脱离本公开的范围。
用计算机软件实现的实施例可以用软件、固件、中间件、微代码、硬件描述语言或它们的任何组合来实现。代码段或机器可执行指令可以表示过程、函数、子程序、程序、例程、子例程、模块、软件包、类或者指令、数据结构或程序语句的任意组合。通过传递和/或接收信息、数据、变量、参数或存储器内容，一个代码段可以与另一个代码段或硬件电路耦接和/或通信。信息、变量、参数、数据等可以通过任何合适的手段传递、转发或传送，包括存储器共享、消息传递、令牌传递、网络传送等。
用于实现这些系统和方法的实际软件代码或专用控制硬件并不限制本公开。从而，在不参考具体的软件代码的情况下描述系统和方法的操作和行为应被理解为可以设计软件和控制硬件来实现基于本文中的描述的所述系统和方法。
当用软件实现时，功能可以作为一个或多个指令或代码存储在非临时性计算机可读或处理器可读存储介质上。本文中公开的方法或算法的步骤可以包含在处理器可执行的软件模块中，所述软件模块可以驻留在计算机可读或处理器可读存储介质上。非临时性计算机可读或处理器可读介质包括计算机存储介质和便利将计算机程序从一个地方转移到另一个地方的有形存储介质。非临时性处理器可读存储介质可以是计算机可以访问的任何可用介质。举例来说但不是限制，此类非临时性处理器可读介质可以包括RAM、ROM、EEPROM、CD-ROM或其他光盘存储装置、磁盘存储装置或其他磁存储设备、或者可用于存储呈指令或数据结构形式的所需程序代码并且可由计算机或处理器访问的任何其他有形存储介质。本文中使用的磁盘和光盘包括压缩光盘(CD)、激光光盘、光盘、数字通用光盘(DVD)、软盘和蓝光光盘，其中磁盘通常以磁性方式再现数据，而光盘利用激光以光学方式再现数据。上述的组合也应包含在计算机可读介质的范围之内。另外，方法或算法的操作可以作为代码和/或指令的一种或任意组合或者集合驻留在非临时性处理器可读介质和/或计算机可读介质上，所述非临时性处理器可读介质和/或计算机可读介质可以合并到计算机程序产品中。
上面说明了用于实现本公开的各种优选实施例，本发明的范围不一定受此描述的限制。相反，本发明的范围由权利要求书限定。

Claims (20)

1.一种代码阅读器，包括：
被配置成以不同的视场捕捉图像的第一成像器和第二成像器；
被配置成投射不同的照明图案的第一照明器和第二照明器；
可操作地耦接到成像器和照明器的处理器，所述处理器被配置成：
响应于检测到第一条件，激活第一成像器和第一照明器作为接收器对；
响应于检测到第二条件，激活第二成像器和第二照明器作为接收器对；和
使用由所选接收器对捕捉的图像对光学代码解码。
2.按照权利要求1所述的代码阅读器，其中所述第一成像器具有近场FOV，而所述第二成像器具有远场FOV。
3.按照权利要求1所述的代码阅读器，其中第一条件和第二条件至少部分基于在其视场内的物体上的光学代码的代码大小的确定。
4.按照权利要求1所述的代码阅读器，其中第一条件和第二条件至少部分基于在其视场内的物体的目标距离的确定。
5.按照权利要求4所述的代码阅读器，其中所述目标距离是基于飞行时间测量、激光三角测量或采用最佳对比度评估的被动聚焦中的至少一个确定的。
6.按照权利要求1所述的代码阅读器，其中第一条件和第二条件至少部分基于在其视场内的物体上的光学代码的代码分辨率的确定。
7.按照权利要求1所述的代码阅读器，其中所述代码阅读器被合并到手持式扫描器、演示扫描器、扫描引擎、固定式扫描器、与固定式扫描器关联的自顶向下阅读器、移动计算机、销售点系统、视觉系统、机器人系统、自动驾驶系统或机器视觉系统之一内。
8.按照权利要求1所述的代码阅读器，其中所述处理器被配置成响应于检测到变化的条件，进行从激活第一照明器到激活第二照明器，或者从激活第二照明器到激活第一照明器的切换操作。
9.按照权利要求8所述的代码阅读器，其中所述切换操作发生在变化的条件之后的多个帧内。
10.按照权利要求8所述的代码阅读器，其中所述切换操作发生在变化的条件之后的下一帧内。
11.按照权利要求8所述的代码阅读器，其中所述切换操作包括所述处理器使一个照明器逐渐变暗，同时使另一个照明器逐渐变亮。
12.按照权利要求11所述的代码阅读器，其中所述处理器通过以不断变化的占空比逐渐混合活动照明器，使所述照明器逐渐改变亮度。
13.一种方法，包括：
响应于检测到第一条件，激活第一成像器和第一照明器作为光学代码阅读器的接收器对；
响应于检测到第二条件，激活第二成像器和第二照明器作为光学代码阅读器的接收器对，其中：
第一成像器和第二成像器具有不同的视场；
第一照明器和第二照明器投射与其接收器对的对应视场大体匹配的不同图案；并且
选择第一成像器和第一照明器对进行激活是响应于在其视场内的物体的目标距离或对第一成像器或第二成像器捕捉的图像的分析中的一个或多个进行的；和
使用由所选接收器对捕捉的图像对光学代码解码。
14.按照权利要求15所述的方法，还包括：
确定所述物体的目标距离；
响应于所述目标距离小于近阈值，选择第一成像器和第一照明器对进行激活；和
响应于所述目标距离大于远阈值，选择第二成像器和第二照明器对进行激活。
15.按照权利要求16所述的方法，其中如果所述目标距离介于近阈值和远阈值之间，则所述方法还包括：
用第一成像器捕捉第一图像，并确定在第一图像中识别的代码的代码分辨率；
用第二成像器捕捉第二图像，并确定在第二图像中识别的代码的代码大小；和
至少部分基于从第一图像确定的代码分辨率和从第二图像确定的代码大小，选择第一成像器和第一照明器对或第二成像器和第二照明器对进行激活。
16.按照权利要求17所述的方法，其中所述代码分辨率是通过计算第一图像的每模块像素(PPM)值确定的。
17.按照权利要求18所述的方法，其中所述代码大小是通过确定围绕第二图像中识别的代码的边界框来确定的。
18.按照权利要求19所述的方法，其中所述选择包括：
响应于计算的PPM值小于第一成像器的最大PPM阈值，并且代码大小大于第二成像器的视场大小，选择第一成像器和第一照明器对；和
响应于计算的PPM值大于第一成像器的最大PPM阈值，并且代码大小小于第二成像器的视场大小，选择第二成像器和第二照明器对。
19.按照权利要求16所述的方法，还包括：
比较所述目标距离与介于近阈值和远阈值之间的中间阈值；
响应于所述目标距离小于中间阈值，选择第一照明器与第一成像器和第二成像器两者一起激活；和
响应于所述目标距离大于中间阈值，选择第二照明器与第一成像器和第二成像器两者一起激活。
20.按照权利要求17所述的方法，还包括：
比较所述目标距离与介于近阈值和远阈值之间的中间阈值；
响应于所述目标距离小于中间阈值，选择第一照明器与第一成像器和第二成像器两者一起激活；和
响应于所述目标距离大于中间阈值，选择第二照明器与第一成像器和第二成像器两者一起激活，
其中只有当针对代码分辨率或代码大小中的至少一个确定代码信息不足时，才比较所述目标距离与中间阈值。
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