DE202008016129U1 - Optoelektronischer Sensor zum Erfassen von Codes - Google Patents

Optoelektronischer Sensor zum Erfassen von Codes Download PDF

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Abstract

Optoelektronischer Sensor (10) zum Erfassen von Codes (20) mit einem Lichtempfänger (22) für ein abschnittweises Einlesen von Bilddaten und mit einer Kompressionseinheit (24), welche für eine Echtzeitkompression der Bilddaten ausgebildet ist, bei der die eingelesenen Bilddaten bereits während des Einlesens weiterer Abschnitte komprimiert werden, dadurch gekennzeichnet, dass die Kompressionseinheit (24) mindestens zwei Kompressionskanäle (26a–c) aufweist, welche jeweils für eine Echtzeitkompression der Bilddaten ausgebildet sind, wobei die Kompressionskanäle (26a–c) komprimierte Bilddaten nach unterschiedlichen Kompressionsverfahren und/oder mit unterschiedlichen Kompressionsparametern erzeugen können.

Description

  • Die Erfindung betrifft einen optoelektronischen Sensor zum Erfassen von Codes mit abschnittsweisem Einlesen und Echtzeitkompression von Bilddaten nach dem Oberbegriff von Anspruch 1.
  • Zur optischen Erfassung von Codes werden schon seit längerem scannende Codeleser eingesetzt, welche mit einem Lichtstrahl den Code zeilenweise abtasten. Zunehmend basieren Codeleser aber auch auf Kamerachips, welche Bilddaten der mit den Codes versehenen Objekte liefern. Dies gilt besonders dann, wenn neben eindimensionalen Barcodes auch zweidimensionale Matrixcodes optisch erfasst werden sollen.
  • Dabei genügt es, wenn der Bildsensor der Kamera statt einer Matrix lediglich eine Zeile umfasst. Das Bild wird dann zusammengesetzt, während ein mobiler Codeleser über das zu lesende Objekt bewegt wird, oder die zu erfassenden Objekte mit den Codes werden an einem stationären Codeleser vorbeigeführt. Eine häufige Anwendung ist das automatische Sortieren von Paketen in Logistikzentren oder von Gepäckstücken in Flughäfen.
  • Die Kamera liefert dabei eine große Bilddatenmenge, deren Weiterverarbeitung entsprechende Anforderungen an die Auswertungskapazitäten, Speichermöglichkeiten und Bandbreiten für die Datenweitergabe stellt. Daher ist es vorteilhaft, wenn die Bilddaten zur Datenreduktion komprimiert werden. Sofern durch die Kompression an der Schnittstelle zwischen Kamera und nachgeordneten Systemen ein Bandbreitenvorteil erzielt werden soll, müssen die Bilddaten bereits in der Kamera komprimiert werden. Dies wiederum verzögert die Ausgabe der Bilder, weil die Verarbeitungszeit des Kompressionsalgorithmus zu den sonstigen Auswertungsaufgaben in dem Codeleser hinzukommt.
  • Aus der DE 102 22 281 A1 ist ein Verfahren zum Betrieb eines optoelektronischen Sensors bekannt, welcher für eine schnelle Kompression von Bilddaten ausgebildet ist. Dabei werden empfangene Bildzeilen bereits während des Einlesens der nachfolgenden Bildzeilen komprimiert, so dass die Verzögerung durch die Verarbeitungszeit des Kompressionsalgorithmus nur noch von den wenigen zuletzt gelesenen Zeilen des Bildes und nicht mehr von dem Gesamtbild als solchem abhängt. Der Nachteil hierbei ist, dass die komprimiert ausgegebenen Bilder eine feste zugeordnete Qualität aufweisen, welche nicht allen Anwendungen gleichermaßen gerecht wird.
  • Da die eigentlichen Codeinformationen bereits in dem kamerabasierten Codeleser dekodiert und demnach im Klartext ausgegeben werden, wird die Ausgabe der komprimierten Bilddaten hauptsächlich noch für zwei externe Anwendungen benötigt. Einerseits werden hochaufgelöste Bilder einem System zur Texterkennung zugeführt (OCR, optical character recognition), andererseits Bilder von geringerer Qualität archiviert oder von Hand ausgewertet (video coding). Letzteres ist vor allem dann erforderlich, wenn der Codeleser nicht in der Lage war, sämtliche Informationen automatisch zu erfassen. Bei diesen in der Praxis nur bei einem sehr kleinen Bruchteil der Fälle auftretenden Lesefehlern (No Read) ist Personal gefordert, die Erkennung der Codeinformation und die nachfolgende Sortierung manuell zu steuern.
  • Um das OCR-System bedienen zu können, müssen die Daten also mit einem relativ geringen Kompressionsgrad und in hoher Bildqualität ausgegeben werden. Möchte man später, beispielsweise um in einem Archivierungssystem mit geringeren Speicherressourcen auszukommen, Bilddaten in einem höheren Kompressionsgrad gewinnen, so bleibt nur die Möglichkeit, die Daten extern zu entpacken und in der gewünschten anderen Qualität erneut zu komprimieren. Dieses Verfahren ist zeitaufwändig und benötigt zusätzliche eigene Auswertungskapazitäten. In vielen bestehenden Sortieranlagen ist aber selbst dieser umständlichere Umweg verbaut, weil das OCR-System gar keine Datenverbindung zum Archivierungssystem hat, sich räumlich entfernt oder in einem anderen Subnetz befindet, und weil die gewünschte Lebensdauer der Bilddaten sich stark unterscheiden kann. Beispielsweise kann das OCR-System die Bilddaten unmittelbar nach der Texterkennung verwerfen, und sie stehen danach für eine Umkompression in eine andere Qualität zur Archivierung nicht mehr zur Verfügung.
  • Die Erzeugung von Bilddaten in dem jeweils gewünschten Kompressionsgrad der nachgeordneten Anwendungen lässt sich somit herkömmlich nur unter erheblichem Zusatzaufwand oder gar nicht lösen.
  • Es ist daher Aufgabe der Erfindung, eine schnelle, echtzeitfähige Erfassung von Bilddaten anzugeben, welche flexibel mit unterschiedlichen Anforderungen an die Bildqualität umgehen kann.
  • Diese Aufgabe wird durch einen optoelektronischen Sensor mit einer Kompressionseinheit mit mindestens zwei Kompressionskanälen gemäß Anspruch 1 gelöst.
  • Dabei geht die erfindungsgemäße Lösung von dem Prinzip aus, die hochaufgelösten Rohdaten für jede benötigte Qualität bereits intern in dem Codeleser zu erzeugen. Zwischenschritte in Form eines Entpackens und erneuten Komprimierens werden so vermieden. Jede nachgeordnete Anwendung erhält unmittelbar aus dem Codeleser diejenigen Daten, welche sie benötigt.
  • Daraus ergibt sich der Vorteil einer sehr einfachen Einbindung in und Umrüstung von bestehenden Sortieranlagen, beispielsweise wenn nachträglich eine zusätzliche Anwendung wie Archivierung, video coding oder OCR eingefügt werden soll. Erfindungsgemäß stehen die hierfür erforderlichen komprimierten Bilddaten unmittelbar zur Verfügung. Zusätzliche Schnittstellen innerhalb dieser Anwendungen oder Rechenkapazitäten zum Umcodieren der Bilddaten in benötigte Qualitäten sind nicht erforderlich. Die Komprimierung der Bilddaten erfolgt dennoch ohne Zeitverlust und in Echtzeit bereits während der Aufnahme.
  • Indem die komprimierten Bilddaten anders als bei einem herkömmlichen System mit Ausgabe von komprimierten Bilddaten in nur einer Bildqualität unabhängig an verschiedene nachgeordnete Anwendungen ausgegeben werden, entfallen jegliche Anpassungen dieser Anwendungen aneinander und Abhängigkeiten voneinander, um die Datenweitergabe und Konvertierung zu unterstützen, da sie unabhängig mit den erforderlichen Bilddaten versorgt werden. Dabei werden auch Zeitverluste vermieden, welche durch das Entpacken, erneute Komprimieren und Weiterleiten an solche Anwendungen entstehen, die mit dem ursprünglichen Kompressionsgrad des herkömmlichen Codelesers nicht zusammenarbeiten. Anwendungen, welche mit Bilddaten geringerer Qualität auskommen, müssen gar nicht erst dafür ausgelegt sein, mit einem höheren Datenaufkommen umzugehen. Schließlich ist auch die Zuverlässigkeit erhöht, weil beide Anwendungen unabhängig Bilddaten erhalten. Im herkömmlichen System könnte die erste Anwendung ausfallen, stellt damit keine umkonvertierten oder überhaupt keine Bilddaten mehr bereit und verhindert damit auch Arbeiten der anderen Anwendung.
  • In den Kompressionskanälen ist bevorzugt als Kompressionsverfahren JPEG implementiert. Dieser Standard ist schnell, robust und erhält zumindest bei nicht allzu starken Kompressionsgraden eine gute Bildqualität.
  • Die Kompressionsparameter umfassen bevorzugt Bildanfang, Bildende, Bildbreite, Farbtiefe, Kompressionsgrad und/oder Bildqualität, wobei die Kompressionsparameter konfigurierbar sind. Damit lassen sich in den beiden Kompressionskanälen eine große Zahl von Freiheitsgraden einstellen und somit eine Vielzahl von Anwendungen unterstützen. Durch die Einstellbarkeit, etwa durch Bedienknöpfe an dem Sensor oder eine Benutzeroberfläche eines angeschlossenen Computers, Notebooks, PDAs, Mobiltelefons oder dergleichen ist die Parametrierung beider Kanäle sehr komfortabel.
  • Vorteilhafterweise ist eine Auswertungseinheit vorgesehen, welche die abschnittsweise eingelesenen und komprimierten Bilddaten jedes Kompressionskanals zu jeweils einem komprimierten Gesamtbild zusammensetzen kann. Damit ist an den Ausgängen des Sensors jeweils ein vollständiges Gesamtbild je Kompressionskanal in der zugehörigen Qualität verfügbar.
  • In einer bevorzugten Ausführungsform ist ein gemeinsamer Anschluss vorgesehen, um die komprimierten Bilddaten und/oder die komprimierten Gesamtbilder auszugeben. Die Ausgabe erfolgt über eine gemeinsame Schnittstelle, wobei die komprimierten Bilddaten entweder einem gemeinsamen System zugeführt werden, auf welchem Anwendungen für die verschiedenen Bildqualitäten implementiert sind, oder die Trennung der verschiedenen Bilder erfolgt in einem nachgeordneten Netzwerkbaustein oder Knoten mit bekannten Verfahren wie Multiplexing oder einer Zuordnung anhand von Protokollen oder Adressierungen der Datenpakete.
  • In einer alternativen bevorzugten Ausführungsform sind mehrere Anschlüsse vorgesehen, um die komprimierten Bilddaten und/oder die komprimierten Gesamtbilder der verschiedenen Kompressionskanäle an verschiedene Zielsysteme ausgeben zu können. Damit können auch voneinander völlig unabhängige Systeme angeschlossen werden, so dass die Weiterverarbeitung der Bilddaten unterschiedlicher Kompressionsqualität in Anwendungen erfolgen kann, welche dann untereinander keine Bandbreite für die Kommunikation von Bilddaten benötigen oder sogar überhaupt nicht miteinander verbunden sind.
  • Der Sensor ist bevorzugt ein kamerabasierter Codeleser, dessen Komponenten in einem gemeinsamen Gehäuse integriert sind. Damit muss lediglich eine Einheit, nämlich die Kamera, in einem System angeschlossen werden, um Bilddaten in unterschiedlicher Kompressionsqualität verfügbar zu haben. Komponenten des Sensors sind insbesondere ein Zeilenbildsensor, die Kompressionseinheit, die Auswertungseinheit und ein oder mehrere Anschlüsse zur Bildausgabe.
  • Die Kompressionseinheit ist vorteilhafterweise auf einem digitalen Logikbaustein implementiert, insbesondere einem FPGA (Field Programmable Gate Array), einem PLD (Programmable Logic Device) oder in ASIC (Application Specific Integrated Circuit). Es wäre weiterhin auch denkbar, einen Mikroprozessor einzusetzen oder jeden Kanal auf einem eigenen Baustein zu implementieren. Ein einziger digitaler Logikbaustein ist aber kostengünstiger und kann besser integriert werden. Der Logikbaustein ermöglicht, die empfangenen Rohbilddaten aus dem Bildsensor direkt in Echtzeit „on the fly” zu komprimieren.
  • Die Kompressionseinheit ist bevorzugt dafür ausgebildet, einen ersten Teil von Verarbeitungsschritten für die Kompression vorab gemeinsam auszuführen, wobei die einzelnen Kompressionskanäle dafür ausgebildet sind, die weiteren Verarbeitungsschritte auszuführen und wobei insbesondere der erste Teil eine diskrete Cosinustransformation und die weiteren Verarbeitungsschritte eine Quantisierung und/oder eine Huffman-Codierung umfassen. Indem die Kanäle erst nach einem gemeinsamen Verarbeitungsanteil kaskadiert werden, kann die Kompressionseinheit noch höher integriert ausgebildet werden, die räumliche Anordnung auf dem Logikbaustein als besonders klein gehalten werden. Alle kaskadierten Kanäle laufen absolut synchron und werden aus dem gemeinsamen Verarbeitungspfad mit vorverarbeiteten Bilddaten versorgt. In der Konkretisierung der Kompressionseinheit auf das JPEG-Format kann die anfängliche verlustfreie diskrete Cosinustransformation (DCT, discrete cosine transformation) noch unabhängig von den Kompressionsparametern ausgeführt werden. Die auf den individuellen Verlustgrad abgestimmte Quantisierung und abschließende Huffman-Codierung erfolgt dann in den einzelnen Kompressionskanälen, so dass hier jeder JPEG-Kanal über seine eigene Quantisierungstabelle einen Ausgangsdatenstrom erzeugt. Die Kompressionskanäle werden zur Einsparung redundanter Auswertungskapazitäten so spät wie möglich im Datenfluss verzweigt.
  • Alternativ ist auch denkbar, die Kompressionskanäle komplett voneinander zu trennen, sei es in verschiedenen Funktionsblöcken auf demselben oder sogar in jeweils eigenen Logikbausteinen. Sämtliche Kompressionsparameter wie Bildanfang, Bildende und Bildbreite und sogar das Kompressionsverfahren an sich ist dann für jeden Kompressionskanal unabhängig frei wählbar.
  • Der Lichtempfänger ist bevorzugt ein Zeilensensor und das abschnittsweise Einlesen von Bilddaten erfolgt somit zeilenweise, wobei die Kompressionseinheit dafür ausgebildet ist, jede empfangene Zeile oder jeweils einen Block aus mehreren empfangenen Zeilen zu komprimieren. Für eine maximale Zeiteinsparung ist vorteilhaft, jede Zeile sofort zu komprimieren, denn dann ist die Verzögerung zwischen Empfang von Bilddaten und Ausgabe von komprimierten Bilddaten besonders gering. Der Zeitverlust bis zu einer blockweisen Verarbeitung mit mehreren Zeilen spielt aber meist keine Rolle. Das JPEG-Format fordert in seiner üblichen Form eine Verarbeitung von 8×8-Pixelblocks, so dass hierfür vorteilhaft ist, jeweils acht Zeilen einzulesen und gemeinsam zu komprimieren.
  • Vorteilhafterweise werden die Kompressionsverfahren und/oder die Kompressionsparameter von Hand oder aufgrund von Parametern bei der Gewinnung der Bilddaten eingestellt. Damit können Anpassungen an bestimmte Codes oder Lesesituationen vorgenommen werden. Diese Erfordernisse kann der Sensor teilweise selbst erkennen, beispielsweise indem Referenzbilder angeboten werden oder bestimmte Parameter wie die Beleuchtungssituation, die Perspektive oder Orientierung des Sensors oder dergleichen verarbeitet werden.
  • Bevorzugt sind ein erster Kompressionskanal für die Erzeugung von ersten Gesamtbildern hoher Bildqualität, ein zweiter Kompressionskanal für die Erzeugung von zweiten Gesamtbildern geringerer Bildqualität und ein dritter Kompressionskanal für die Erzeugung von Miniaturbildern vorgesehen, wobei die ersten Gesamtbilder per Texterkennung, die zweiten Gesamtbilder archiviert oder manuell ausgewertet und die dritten Gesamtbilder in einem Übersichtsverzeichnis der erzeugten Bilder verarbeitet werden, wobei insbesondere die Texterkennung und die Archivierung in voneinander getrennten Systemen erfolgt. Für automatische Texterkennung ist zumeist eine hohe Bildqua lität erforderlich, besonders in den Bereichen, in denen Textfelder liegen. Für eine Archivierung oder manuelle Nachbearbeitung genügen auch höhere Kompressionsgrade von 50 oder höher, zumindest um offensichtliche Fehler im Druck, zerstörte oder fehlende Codelabel zu erkennen. Miniaturbilder schließlich kommen mit sehr hohen Kompressionsgraden aus, da sie lediglich einen in wenigen Pixel aufgelösten Überblick verschaffen sollen. Für die Aufbereitung von Miniaturbildern ist JPEG nicht unbedingt der geeignetste Standard, weil starke Blockartefakte auftreten und ein Herabskalieren, also Auslassen zahlreicher nicht benötigter Pixel bessere Ergebnisse liefern kann.
  • Die Erfindung wird nachstehend auch hinsichtlich weiterer Vorteile und Merkmale unter Bezugnahme auf die beigefügte Zeichnung anhand von Ausführungsbeispielen erläutert. Die Figuren der Zeichnung zeigen in:
  • 1 eine schematische dreidimensionale Übersichtsdarstellung der Montage des erfindungsgemäßen optoelektronischen Sensors über einem Förderband, welches Objekte mit zu lesenden Codes durch das Sichtfeld des Sensors fördert;
  • 2 ein Blockschaltbild einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen optoelektronischen Sensors; und
  • 3 eine schematische Darstellung des Bilddatenflusses in einer erfindungsgemäß vorgesehenen Kompressionseinheit.
  • 1 zeigt einen erfindungsgemäßen optoelektronischen Sensor 10, der über einem Förderband 12 montiert ist, welches Objekte 14, wie durch den Pfeil 16 angedeutet, durch das Sichtfeld 18 des Sensors 10 fördert. Die Objekte 14 tragen an ihren Außenflächen Codebereiche 20, die von dem Sensor 10 gelesen und ausgewertet werden. Diese Codebereiche 20 können von dem Sensor 10 nur dann gelesen werden, wenn sie auf der Oberseite oder zumindest von oben erkennbar angebracht sind. Daher kann entgegen der Darstellung in 1 zum Lesen eines etwa seitlich oder unten angebrachten Codes 21 eine Mehrzahl von Sensoren 10 aus verschiedenen Richtungen montiert sein, um eine sogenannte Omnilesung aus allen Richtungen zu ermöglichen.
  • Das Sichtfeld 18 des Sensors 10 ist hier als eine einzige Ebene dargestellt, die einem zeilenförmigen Bildsensor entspricht. Diese Lesezeile kann durch einen Scanner realisiert sein. In einer bevorzugten Ausführungsform basiert der Sensor 10 aber auf einem Kamerachip, also beispielsweise einem CCD- oder CMOS-Chip mit einer matrixförmigen oder einer zeilenförmigen Anordnung von lichtempfindlichen Pixelelementen. Indem die Objekte 14 in der Förderrichtung 16 zeilenweise aufgenommen oder abge tastet werden, entsteht nach und nach ein Gesamtbild der vorbeigeförderten Objekte 18 und der aufgeklebten Codes 20. Alternativ zu dieser zeilenweisen Abtastung können aber auch andere Abschnitte aufgenommen werden. So ist zum Beispiel denkbar, größere Bereiche aus mehreren Zeilen gleichzeitig aufzunehmen oder, den Zusatzaufwand beim Zusammenfügen eines Gesamtbilds in Kauf nehmend, auch eine beliebige andere Geometrie der jeweils einzelnen aufgenommenen Abschnitte. Das Zusammenfügen zu einem Gesamtbild ist bei einer gleichmäßigen Förderung der Objekte 14 in stationärem Aufbau relativ einfach zu lösen, besonders wenn die Fördereinrichtung 16 Weg- oder Geschwindigkeitsmessdaten liefert. Dennoch ist denkbar, den Sensor 10 auch als mobiles Gerät, beispielsweise Handgerät, einzusetzen und jeweils an dem zu lesenden Bereich vorbeizuführen. Der Sensor 10 und seine Komponenten sind in einem gemeinsamen Gehäuse vorgesehen.
  • Aufgabe des Sensors 10 ist, die Codebereiche 20 zu erkennen und die dort angebrachten Codes auszulesen, zu dekodieren und dem jeweils zugehörigen Objekt 14 zuzuordnen. Diese decodierten Klartextinformationen gibt der Sensor 10 nach außen weiter. Zusätzlich kann aber in vielen Anwendungen sinnvoll sein, auch Bilddaten weiterzugeben, um extern zusätzliche Verarbeitungsschritte durchzuführen. So wird beispielsweise bei einem Texterkennungssystem (OCR) die erkannte Textinformation mit Adressdatenbanken plausibilisiert oder ergänzt. Der Zugriff auf derartige Datenbanken ist von dem Sensor aus oft nicht möglich oder erwünscht. Auch wenn Bilder archiviert werden sollen, etwa zu Diagnosezwecken, zur manuellen Nachbearbeitung oder dergleichen, müssen die Bilddaten nach außen an ein entsprechendes Archivierungssystem gegeben werden. Ein drittes Beispiel sind Miniaturbilder, sogenannte Thumbnails, welche demjenigen, der ein Paket aufgegeben hat, per Internet eine Ansicht verfügbar machen, um den Sendeverlauf zu verfolgen. Diese Miniaturbilder können natürlich auch für andere Zwecke genutzt werden, etwa um Übersichtsverzeichnisse von archivierten Bildern zu erstellen.
  • Unter Bezugnahme auf 2 wird nun erläutert, wie der Sensor 10 aufgebaut ist, um jeder nachgeordneten Anwendung Bilder zur Verfügung stellen zu können, welche nach einem gewünschten Kompressionsverfahren vorverarbeitet sind. Dabei bezeichnen hier und im folgenden gleiche Bezugszeichen die gleichen Merkmale, wobei später in 3 zum Teil für die zu einer Einheit gehörigen Daten das Bezugszeichen der Einheit selbst verwendet ist.
  • Mit einem Bildsensor 22, welcher in dem Sichtbereich 18 die Objekte 14 zeilenweise erfasst, ist eine Kompressionseinheit 24 verbunden. Die Kompressionseinheit 24 weist zwei parallele Kompressionsblöcke oder Kompressionskanäle 26a, 26b auf, denen jeweils der erfasste Bilddatenstrom zugeführt wird. Jeder Kompressionskanal 26a, 26b komprimiert die Bilddaten mit einem eigenen Satz von Parametern oder sogar mit einem eigenen Kompressionsverfahren. Ein besonders wichtiger Parameter, in dem sich die Kompressionskanäle 26a, 26b voneinander unterscheiden können, ist der Kompressionsgrad, also der Prozentsatz, um den die Datenmenge eines jeden Bildes reduziert ist.
  • Die komprimierten Bilddaten werden jeweils in einer Speicherqueue 28a, 28b abgelegt (FiFo-Speicher, FiFo first in, first out). Die Speicherqueue 28a, 28b hält also jeweils rollierend ein Bild des aktuellen und zuletzt vorbeigeförderten Sichtbereichs 18 bis zu einem Zeitpunkt in der Vergangenheit bzw. korrespondierend einer Strecke in Förderrichtung, die durch die Speicherkapazität vorgegeben ist. Die Speicherqueue 28a, 28b kann abweichend von der Darstellung auch in demselben Speicherbaustein implementiert sein.
  • Eine Steuerung 30 liest Bilddaten aus der Speicherqueue 28a, 28b aus, um sie zu einem Gesamtbild zusammenzusetzen, beispielsweise so lange Zeilen zusammenzufügen, bis ein Objekt oder ein Label vollständig in dem Gesamtbild wiedergegeben ist. Dieses Gesamtbild wird an Anschlüssen 32a, 32b außen verfügbar gemacht.
  • Die Steuerung 30 kann weitere, nicht dargestellte Verbindungen haben und weitere Aufgaben erfüllen. Beispielsweise kann sie das Bild binarisieren, ein bereits binarisiertes Bild empfangen und zur Segmentation auswerten, nicht komprimierte Rohbilddaten direkt von dem Bildsensor 22 empfangen und Codeinformationen decodieren. Weiterhin ist sowohl denkbar, dass die komprimierten Bilddaten von der Kompressionseinheit 24 direkt und nicht über den Umweg der Speicherqueues 28a, 28b an die Steuerung 30 oder sogar direkt an die Anschlüsse 32a, 32b geleitet werden. Im letztgenannten Fall erfolgt die externe Ausgabe komprimierter Bilddaten zeilen- oder blockweise, da kein Gesamtbild zusammengesetzt wurde.
  • An den beiden Anschlüssen 32a, 32b sind zwei Systeme 34, 36 zur externen Weiterverarbeitung der komprimierten Bilddaten angeschlossen. Dabei handelt es sich um ein OCR-System 34, welches aus Bilddaten hoher Qualität Textinformationen ausliest, und ein Archiv- oder Video-Coding-System 36, welches Bilddaten geringerer Qualität speichert oder einer manuellen Nachbearbeitung unterzieht. Die beiden Systeme 34, 36 können als unterschiedliche Prozesse auf derselben Hardware implementiert sein, und dann ist auch denkbar, die Bilddaten aus den beiden Kompressionskanälen 26a, 26b entgegen der Darstellung mit zwei Anschlüssen 32a, 32b über einen gemeinsamen Anschluss auszugeben. Die Systeme 34, 36 können aber auch gänzlich voneinander unabhängig und örtlich sowie netzwerktechnisch voneinander getrennt sein.
  • 3 zeigt eine weitere Ausführungsform der erfindungsgemäßen Kompressionseinheit 24 sowie den Datenfluss in dieser Kompressionseinheit 24 in einem Blockschaltbild. In der Ausführungsform gemäß 3 sind im Gegensatz zu den voneinander völlig unabhängigen Kompressionskanälen 26a, 26b der Ausführungsform gemäß 2 die Kompressionskanäle 26a, 26b, 26c teilweise noch gemeinsam implementiert und erst für spätere Kompressionsschritte kaskadiert, die insbesondere auch den Kompressionsgrad und damit die Bildqualität festlegen.
  • Von dem Bildsensor 22 werden der Kompressionseinheit 24 Bilddaten in Abschnitten, Zeilen oder Blöcken von Zeilen zugeführt. Eine Vielzahl von Kompressionskanälen 26a, 26b, 26c verarbeitet diese Bilddaten 22 und stellt eine entsprechende Vielzahl an Sätzen von komprimierten Bilddaten 32a, 32b, 32c zur Verfügung, welche jeweils in einem Kompressionskanal 26a, 26b, 26c ein eigenes Kompressionsverfahren oder dasselbe Kompressionsverfahren, beispielsweise JPEG, mit unterschiedlichen Parametern durchlaufen haben.
  • In einer gemeinsamen Kompressionsuntereinheit 38 werden die Bilddaten zunächst ersten Kompressionsschritten unterworfen. Anschließend werden die so vorverarbeiteten Daten vervielfältigt und jeweils einer der Anzahl von Kompressionskanälen 26a, 26b, 26c entsprechenden Anzahl von individuellen Kompressionsuntereinheiten 40a, 40b, 40c zugeführt. Dort werden weitere Kompressionsverarbeitungsschritte durchgeführt, welche individuelle Kompressionsparameter oder Kompressionsverfahren berücksichtigen und somit im dargestellten Beispiel im ersten Kompressionskanal 26a Bilddaten hoher Qualität 32a für Texterkennung, im zweiten Kompressionskanal 26b Bilddaten geringerer Qualität 32b für Archivierung oder manuelle Nachbearbeitung aufgrund von Video Coding und im dritten Kompressionskanal 26c Miniaturbilder 32c erzeugt werden.
  • Speziell für das Kompressionsverfahren nach einem JPEG-Standard können die gemeinsamen Verarbeitungsschritte in der gemeinsamen Kompressionsuntereinheit 38 eine diskrete Cosinustransformation DCT und die weiteren Verarbeitungsschritte in den individuellen Kompressionsuntereinheiten 40a, 40b, 40c die anschließende Quantisierung und das Huffman-Coding sein.
  • Der erfindungsgemäße Sensor 10 kann insgesamt die folgenden Datenkanäle aufweisen, welche zumindest intern vorgesehen sind und wahlweise auch nach außen gegeben werden können: einen nicht komprimierten Originalgrauwertbildkanal mit beispielsweise 256 Graustufen zur Codeerkennung, der bevorzugt nur intern verwendet wird, da gerade für externe Anwendungen die komprimierten Bilder erzeugt werden, einen Headerkanal für Zusatzinformationen wie Zoomeinstellung, Fokuslage, Zuordnung von Code zu Objekt und dergleichen, einen ersten komprimierten Bilddatenkanal beispielsweise von hoher Bildqualität für OCR, einen zweiten komprimierten Bilddatenkanal beispielsweise von geringerer Bildqualität beispielsweise für Archivierung oder video coding, einen dritten komprimierten Bilddatenkanal beispielsweise hochkomprimiert für Miniaturbilder, einen Binärbildkanal für die interne Bildsegmentierung, also beispielsweise die Identifikation von Textfeldern, Codebereichen und Objekten, einen Binärbildkanal für die Ausgabe beispielsweise nach dem Fax-G4-Standard, und möglicherweise weitere Kanäle, beispielsweise weniger oder weitere komprimierte Kanäle in anderen als den drei angegebenen Qualitätsstufen.
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Patentliteratur
    • - DE 10222281 A1 [0005]

Claims (10)

  1. Optoelektronischer Sensor (10) zum Erfassen von Codes (20) mit einem Lichtempfänger (22) für ein abschnittweises Einlesen von Bilddaten und mit einer Kompressionseinheit (24), welche für eine Echtzeitkompression der Bilddaten ausgebildet ist, bei der die eingelesenen Bilddaten bereits während des Einlesens weiterer Abschnitte komprimiert werden, dadurch gekennzeichnet, dass die Kompressionseinheit (24) mindestens zwei Kompressionskanäle (26a–c) aufweist, welche jeweils für eine Echtzeitkompression der Bilddaten ausgebildet sind, wobei die Kompressionskanäle (26a–c) komprimierte Bilddaten nach unterschiedlichen Kompressionsverfahren und/oder mit unterschiedlichen Kompressionsparametern erzeugen können.
  2. Optoelektronischer Sensor (10) nach Anspruch 1, wobei in den Kompressionskanälen (26a–c) als Kompressionsverfahren JPEG implementiert ist.
  3. Optoelektronischer Sensor (10) nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Kompressionsparameter Bildanfang, Bildende, Bildbreite, Farbtiefe, Kompressionsgrad und/oder Bildqualität umfassen, und wobei die Kompressionsparameter konfigurierbar sind.
  4. Optoelektronischer Sensor (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei eine Auswertungseinheit (30) vorgesehen ist, welche die abschnittsweise eingelesenen und komprimierten Bilddaten jedes Kompressionskanals (26a–c) zu jeweils einem komprimierten Gesamtbild zusammensetzen kann.
  5. Optoelektronischer Sensor (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei ein gemeinsamer Anschluss vorgesehen ist, um die komprimierten Bilddaten und/oder die komprimierten Gesamtbilder auszugeben.
  6. Optoelektronischer Sensor (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei mehrere Anschlüsse (32a, 32b) vorgesehen sind, um die komprimierten Bilddaten und/oder die komprimierten Gesamtbilder der verschiedenen Kompressionskanäle (26a, 26b) an verschiedene Zielsysteme (34, 36) ausgeben zu können.
  7. Optoelektronischer Sensor (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Sensor (10) ein kamerabasierter Codeleser ist, dessen Komponenten in einem gemeinsamen Gehäuse integriert sind.
  8. Optoelektronischer Sensor (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Kompressionseinheit (24) auf einem digitalen Logikbaustein implementiert ist, insbesondere einem FPGA, einem PLD oder in ASIC.
  9. Optoelektronischer Sensor (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Kompressionseinheit (24) dafür ausgebildet ist, einen ersten Teil von Verarbeitungsschritten (38) für die Kompression vorab gemeinsam auszuführen, und wobei die einzelnen Kompressionskanäle (26a–c) dafür ausgebildet sind, die weiteren Verarbeitungsschritte (40a-c) auszuführen, wobei insbesondere der erste Teil eine diskrete Cosinustransformation und die weiteren Verarbeitungsschritte eine Quantisierung und/oder eine Huffman-Codierung umfassen.
  10. Optoelektronischer Sensor (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Lichtempfänger ein Zeilensensor (22) ist und das abschnittsweise Einlesen von Bilddaten somit zeilenweise erfolgt, und wobei die Kompressionseinheit (24) dafür ausgebildet ist, jede empfangene Zeile oder jeweils einen Block aus mehreren empfangenen Zeilen zu komprimieren.
DE200820016129 2008-07-10 2008-07-10 Optoelektronischer Sensor zum Erfassen von Codes Expired - Lifetime DE202008016129U1 (de)

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