KR100920764B1 - 고밀도의 광학 심볼을 2단계로 해독하기 위한 장치 및 방법 - Google Patents

고밀도의 광학 심볼을 2단계로 해독하기 위한 장치 및 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은, 밝은 요소 및 어두운 요소를 갖는 광학적으로 판독가능한 심볼의 디지털 이미지로부터 수집된 픽셀 밝기 데이터의 히스토그램을 산출하는 단계, 각각의 픽셀을 밝은 픽셀, 어두운 픽셀 또는 그레이 픽셀로서 분류하기 위해 히스토그램을 임계화하는 단계, 그레이 픽셀을, 어두운 픽셀, 밝은 픽셀, 또는 해상되지 않은 그레이 픽셀로 재분류하기 위해, 히스토그램의, 그레이 픽셀에 대응하는 부분에 대해서만 임계화를 행하는 단계, 해상되지 않은 그레이 픽셀의 스트링이 있는 광학적으로 판독가능한 심볼의 상기 요소를 판정하기 위해 해상되지 않은 그레이 픽셀의 각각의 스트링에 대해 휴리스틱 분석을 행하는 단계를 포함하는 방법을 제공한다. 본 방법을 구현하기 위한 장치와 시스템을 제공한다.

Description

고밀도의 광학 심볼을 2단계로 해독하기 위한 장치 및 방법{APPARATUS AND PROCESS FOR TWO-STAGE DECODING OF HIGH-DENSITY OPTICAL SYMBOLS}
본 발명은, 광학적으로 판독가능한 심볼에 부호화된 데이터를 해독하는 것으로서, 더 구체적으로는 바코드와 같이 광학적으로 판독가능한 고밀도의 심볼을 2단계(two-stage)로 해독하는 장치 및 방법에 관한 것이다.
도 1A는, 매우 단순하게 나타낸 머신 비전 시스템(Machine Vision System)을 나타낸다. 이 머신 비전 시스템(100)은, 바코드(104)와 같이 광학적으로 판독가능한 심볼을 판독 및 해독하는데 사용될 수 있다. 통상적인 바코드는, 여러 폭을 갖는 일련의 흑색(어두운) 요소와 백색(밝은) 요소 또는 막대가 교대로 배치되어 있다. 머신 비전 시스템(100)의 기본적인 소자는, 포커싱 소자(102)와 이미지 센서(106)이다. 머신 비전 시스템(100)의 동작에 있어서, 먼저 바코드(104) 등의 광학적으로 판독가능한 심볼이 포커싱 소자(102)의 시야 범위 내에 배치된다. 포커싱 소자(102)는, 바코드(104)의 이미지를 이미지 센서(106) 상에 초점을 맞춘다. 이미지 센서(106)에 의해 캡처되는 바코드의 디지털 이미지(105)는, 바코드(104) 내에 부호화된 정보를 판정하기 위해, 다른 구성요소(도시 안 됨)에 의해 분석된다.
도 1B는, 고밀도의 바코드, 즉 각각의 밝은 막대와 어두운 막대의 폭이 좁은 바코드에서 생길 수 있는 현상을 나타낸다. 바코드의 각각의 밝은 막대와 어두운 막대의 폭을 좁게 하면, 이미지 센서(106)에 의해 캡처되는 이미지 내의 각각의 밝은 요소(light elements)와 어두운 요소(dark elements)의 폭도 좁아지게 된다. 결국, 가장 좁은 밝은 막대의 폭 XW와 가장 좁은 어두운 막대의 폭 XB는, 이미지 센서(106)의 각각의 픽셀의 폭과 동일한 정도의 크기가 된다. 흑색 막대와 백색 막대의 이미지가 픽셀과 실질적으로 일치하면, 문제가 생기지 않는다. 예컨대, 흑색 막대(109)는 이미지 센서 상의 픽셀과 실질적으로 정렬되고, 이미지 센서는 그 픽셀을 "어두운" 픽셀로서 정확하게 기록한다. 마찬가지로, 백색 막대(111)가 픽셀과 실질적으로 정렬되면, 이미지 센서는 그 픽셀을 "밝은" 픽셀로서 정확하게 기록한다. 그러나, 흑색 막대(112)는 다르다. 즉, 흑색 막대(112)는 픽셀과 정렬되지 않고, 2개의 픽셀의 일부분에 걸쳐 있다. 2개의 픽셀에 흑색 막대(112)가 부분적으로 걸쳐져서, 각각의 픽셀이 하프 블랙(half black) 및 하프 화이트(half white)로 된 경우에 대하여, 센서는 2-픽셀 "그레이"(gray) 영역(114)을 기록한다. 다수 개의 막대의 픽셀 오정렬에 의해, 막대(108)가 하나의 픽셀의 일부에 겹쳐지고, 막대(110)가 2개의 픽셀의 일부에 걸쳐지게 됨으로써, 3-픽셀 그레이 영역(116) 등과 같이 더 큰 그레이 영역이 생길 수 있다. 고밀도의 바코드의 경우, 그레이 픽셀에서는 오정렬 외에 다른 현상이 생길 수 있다. 예를 들어, 이미지(105) 내의 하나 이상의 막대가 균일하지 않은 폭을 갖는 경우, 하나 이상의 그레이 픽셀에 스트링이 생길 수 있는데, 이러한 것은, 바코드(104)의 인쇄를 불량하 게 한 경우, 바코드(104)에 손상이 있는 경우에 생길 수 있다.
바코드(104) 내에 부호화된 정보를 추출하는 디코더는 2가지 작업을 행한다. 먼저, 디코더는, 센서(106)에 의해 캡처된 이미지에 기초하여, 즉 이미지 내의 픽셀의 밝기에 기초하여, 원래의 바코드(104)에 있던 흑색 막대와 백색 막대의 시퀀스를 재구성하여야 한다. 그리고, 디코더는, 바코드의 원래의 시퀀스를 정확하게 재구성하면, 시퀀스를 분석해서 부호화된 정보를 추출한다. 그러나, 이용가능한 디코더는, 일반적으로 어두운 이미지의 픽셀이나 밝은 이미지의 픽셀만을 처리하도록 프로그램되어 있다. 그레이 픽셀의 스트링에 대해서, 이용가능한 디코더는, 그레이 영역을 형성하는 막대의 시퀀스를 판정할 수 없으며, 따라서 심볼을 정확하게 해독할 수 없게 된다. 이에 따라, 고밀도의 바코드를 정확하게 해독할 수 있는 장치와 방법이 필요하다.
본 발명은, 밝은 요소 및 어두운 요소를 갖는 광학적으로 판독가능한 심볼의 디지털 이미지로부터 수집된 픽셀 밝기 데이터의 히스토그램을 산출하는 단계, 각각의 픽셀을 밝은 픽셀, 어두운 픽셀 또는 그레이 픽셀로서 분류하기 위해 히스토그램을 임계화하는 단계, 그레이 픽셀을, 어두운 픽셀, 밝은 픽셀, 또는 해상되지 않은 그레이 픽셀로 재분류하기 위해, 히스토그램의, 그레이 픽셀에 대응하는 부분에 대해서만 임계화를 행하는 단계, 해상되지 않은 그레이 픽셀의 스트링이 있는 광학적으로 판독가능한 심볼의 요소를 판정하기 위해 해상되지 않은 그레이 픽셀의 각각의 스트링에 대해 휴리스틱 분석을 행하는 단계를 포함하는 방법을 제공한다. 본 방법을 구현하기 위한 장치와 시스템을 제공한다.
본 발명의 실시예에 대하여, 이하의 도면을 참조하여 설명한다. 유사한 도면 부호는 따로 설명하지 않는 한 전체 도면에서 유사한 구성요소를 나타낸다.
도 1A는 단순화한 머신 비전 시스템을 개략적으로 나타낸다.
도 1B는 바코드의 이미지 요소와 이미지 센서 상의 픽셀의 정렬을 개략적으로 나타낸다.
도 2는 본 발명에 따라 고밀도 바코드를 해독하는 과정의 실시예를 나타내는 흐름도이다.
도 3A 및 도 3B는 바코드 등과 같이 광학적으로 판독가능한 심볼의 디지털 이미지로부터 픽셀 밝기를 수집하는 과정의 실시예를 나타낸다.
도 4A-4C는, 도 3A에 도시된 것과 같이, 일실시예에서, 수집된 픽셀 밝기 데이터로부터 산출된 히스토그램의 실시예를 나타낸다.
도 5A-5C는 그레이 픽셀의 해상되지 않은 스트링의 휴리스틱 처리 과정을 나타낸다.
도 6은 도 2에 도시된 과정의 실시예를 구현하기 위한 장치의 실시예를 나타내는 블록도이다.
바코드와 같은 광학적으로 판독가능한 고밀도의 바코드를 2단계로 해독하기 위한 시스템 및 방법의 실시예를 개시한다. 이하의 설명에서는, 본 발명의 실시예 의 이해를 돕기 위해 많은 구체적인 설명이 주어져 있지만, 당업자라면 본 발명이 하나 이상의 구체적인 상세가 없이도 실시될 수 있으며, 다른 방법, 구성요소, 재료 등에 의해 실시될 수 있다는 것을 알 수 있을 것이다. 다른 경우로서, 공지된 구조, 재료 또는 동작은 구체적으로 도시 또는 설명하고 있지 않지만, 본 발명의 범위에 포함된다.
본 명세서를 통해, "실시예" 또는 "일실시예"라고 표현한 부분은, 해당 실시예의 구체적인 특징, 구조, 구성 등이 본 발명의 다른 하나 이상의 실시예에도 포함된다는 것을 의미한다. 따라서, 본 명세서에서 "일실시예"에 포함된 구성이 해당 실시예에만 적용되는 것은 아니다. 또한, 구체적인 특징, 구조, 구성 등은 하나 이상의 실시예에 임의의 적절한 방식으로 조합될 수 있다.
도 2는 바코드와 같은 광학적으로 판독가능한 고밀도의 심볼을 해독하기 위한 2단계(two-stage)의 처리 과정(200)의 실시예를 나타낸다. 본 과정은 몇 가지 예비 동작을 위해 단계 202에서 개시한다. 단계 204에서, 고밀도 바코드의 이미지가 센서에 의해 캡처된다. 단계 206에서, 바코드의 이미지에 대한 픽셀 밝기 데이터(pixel intensity data)를 센서가 수집한다. 픽셀 밝기 데이터를 수집하기 위한 과정의 실시예에 대하여 도 3A-3B를 참조하여 설명한다.
일단 예비 동작이 완료되면, 해독의 제1 단계가 단계 208에서 개시된다. 단계 208에서는, 이미지로부터 수집된 픽셀 밝기 데이터로부터 히스토그램(histogram)이 산출된다. 단계 210에서, 하한 임계(lower threshold)와 상한 임계(upper threshold)를 설정하기 위해 히스토그램에 임계화 과정(thresholding precedure)이 적용된다. 단계 212에서, 상한 임계와 하한 임계는 각각의 픽셀을 밝은 픽셀, 어두운 픽셀, 또는 그레이 픽셀로 분류하는데 사용된다. 일반적으로 하한 임계 미만의 밝기를 갖는 픽셀은 어두운 픽셀로서 분류되고, 상한 임계를 넘는 밝기를 갖는 픽셀은 밝은 픽셀로 분류되며, 상한 임계와 하한 임계 사이의 밝기를 갖는 픽셀은 그레이 픽셀로서 분류될 것이다. 다음에, 단계 214에서, 그레이 픽셀 영역으로 분류된, 히스토그램의 부분, 즉 하한 임계와 상한 임계 사이에 있는 히스토그램의 부분에만, 2차 임계화가 적용된다. 이러한 2차 임계화는, 다른 추가의 임계화에 의해, 밝은 픽셀이나 어두운 픽셀로 재분류될 수 있는지를 알기 위해 그레이 픽셀을 더 가까이 보도록 하기 위한 것이다. 단계 216에서는, 2차 임계화에 기초하여 그레이 영역 내의 어두운 픽셀과 밝은 픽셀을 식별한다. 단계 218에서는, 남아 있는 그레이 픽셀이 더 있는지 여부를 검사한다. 남아 있는 그레이 픽셀이 없다는 것은, 모든 그레이 픽셀을 밝은 픽셀 또는 어두운 픽셀로 성공적으로 재분류했다는 것을 의미하며, 남아 있는 그레이 픽셀이 없으면, 바코드의 재구성이 완료되고, 단계 220에서 성공적인 해독이 이루어진다. 분류가 행해지지 않은 그레이 픽셀이 남아 있다면, 본 처리 과정은 제2 단계로 진행하고, 단계 222에서 개시한다. 본 처리 과정의 제1 단계에서의 추가적인 설명은 도 4A-4B를 참조하여 설명한다.
본 처리 과정의 제2 단계는, 휴리스틱 규칙(heuristic rules)에 기초해서 그레이 영역을 형성하는 막대의 시퀀스를 재구성하는 것이다. 일실시예에서, 휴리스틱 규칙은, 그레이 영역의 픽셀의 폭, 그레이 영역에 접하는 바코드 요소, 바 크기 의 최소값 및 최대값 등과 같은 요인을 고려한다. 물론 다른 실시예에서는 다른 요인을 포함할 수 있다. 단계 222에서, 해상되지 않은(unresolved) 그레이 픽셀의 스트링이 식별된다. 그레이 픽셀의 스트링은 하나 이상의 인접한 그레이 픽셀을 포함한다. 예컨대, 도 1B에서, 2-픽셀 그레이 영역(114)은 2-픽셀 스트링이며, 3-픽셀 영역(116)은 3-픽셀 스트링이다.
단계 222에서 식별된, 해상되지 않은 그레이 픽셀의 각각의 스트링에 대해, 단계 224에서는, 그레이 스트링에 접하는 바코드 요소를 식별한다. 단계 226에서는, 경계 요소와 휴리스틱 규칙의 다른 요인을 사용하여, 그레이 픽셀의 스트링을 만든 원래의 바코드 내의 요소의 시퀀스를 식별한다. 단계 228에서는, 해상될 수 없는 그레이 픽셀의 스트링이 있는지 여부가 검사된다. 해상될 수 없는 그레이 픽셀의 스트링이 없다면, 그레이 픽셀의 모든 스트링이 성공적으로 처리되었다는 것을 의미하며, 본 처리 과정은 단계 230으로 진행해서, 성공적인 해독을 완료한다. 해상될 수 없는 그레이 픽셀이 스트링이 남아 있다면, 본 처리 과정은 단계 232에서 성공하지 못한 해독으로서 완료된다. 본 처리 과정의 제2 단계에 대한 추가의 설명은 도 5A-5C를 참조하여 설명한다.
도 3A 및 3B는, 바코드의 이미지로부터 픽셀 밝기 데이터를 수집하기 위한 과정의 실시예를 나타낸다. 도 3A는 바코드의 이미지(302)에 대한 처리를 나타낸다. 픽셀 밝기 데이터를 얻기 위해, 이미지(302)를 가로질러 한번 이상의 라인 스캔이 수행되는데, 이미지의 상승 에지(304)부터 시작해서 하강 에지(306) 이후에 끝나도록 라인 스캔이 수행된다. 라인 스캔이 행해지면, 라인을 따라 각 픽셀의 밝기가 기록된다. 5번의 스캔이 있는 것으로 도시된 실시예에서는, 이미지(302)의 여러 부분을 가로지르게 된다. 다른 실시예에서는, 5번보다 많은 또는 적은 수의 스캔이 사용될 수 있으며, 스캔은 바코드의 여러 부분을 가로지르도록 하지 않아도 된다. 도 3B는 도 3A에 도시된 5개의 스캔 라인 과정의 결과 데이터를 테이블 형식으로 나타낸 것이다. 테이블에 도시된 데이터는, 미처리된 픽셀 밝기 데이터를 어느 정도 처리한 후에 보이는 것을 요약한 것이다. 추가의 분석을 위해, 미처리된 픽셀 밝기 데이터는 실질적으로 사용되는 것이며, 테이블에 도시된 L, D, G가 아니다. 각각의 스캔 라인에 대해, 스캔은, 픽셀 길이가 가변인 밝은(L) 영역, 어두운(D) 영역, 및 그레이(G) 영역을 식별한다. 따라서, 제1 스캔 라인은 5-픽셀의 밝은 영역을 식별한 후, 3-픽셀의 그레이 영역을 식별하고, 다음에 1-픽셀의 어두운 영역을 식별한다. 다수 개의 스캔 라인이 존재하는 경우, 추가의 분석을 위해 사용되는 최종 값은 다양한 방식으로 정해질 수 있다. 일실시예에서, 선택된 픽셀에 대해 사용되는 최종적인 밝기 값은, 5개의 스캔 라인에서 가장 빈번하게 발생하는 값이 될 수 있다. 다른 실시예에서, 픽셀에 대한 최종적인 밝기 값은 5개의 스캔 라인에 대해 평균화한 값이 될 수 있다.
도 4A-4C는, 2단계의 해독 과정 중 제1 단계를 나타낸다. 예컨대, 도 3A-3B에 대해 앞서 설명한 바와 같이 픽셀 밝기 데이터를 수집한 후, 픽셀 밝기 데이터는 히스토그램을 산출하는데 사용된다. 픽셀 밝기의 각각의 값에 대해, 히스토그램은 특정의 밝기를 갖는 픽셀의 수, 퍼센트 또는 비율을 산출한다. 분석을 위해서, 본 처리 과정은 필요한 데이터만을 산출하면 된다. 즉, 본 처리 과정은 도면 에 도시된 것과 같은 그래픽 히스토그램을 구성하는 것이 필요하지 않다. 일단 히스토그램 데이터가 산출되면, 상한 밝기 임계값 IL과 하한 밝기 임계값 ID를 판정하기 위해 데이터에 임계화 알고리즘(thresholding algorithm)이 적용된다. 일실시예에서, 보톰-햇(bottom-hat) 알고리즘 등의 공지된 선택적 임계화 알고리즘이 사용될 수 있으며, 다른 실시예에서는, 다른 종류의 알고리즘을 적용해도 된다. 상한 임계값 IL과 하한 임계값 ID이 산출되면, 처음에 픽셀에 대해 분류가 행해질 수 있다. ID보다 낮은 밝기를 갖는 픽셀은 어두운 픽셀로 분류되고, IL보다 높은 밝기를 갖는 픽셀은 밝은 픽셀로 분류되며, ID와 IL 사이의 밝기를 갖는 픽셀은 그레이 픽셀로 분류된다.
도 4B는 처음에 픽셀을 분류한 후에 생기는 2차 임계화의 실시예를 나타낸다. 2차 임계화의 목적은, 그레이 픽셀이 어두운 픽셀이나 밝은 픽셀로 재분류될 수 있는지를 알기 위해 그레이 픽셀을 더 가까이 보도록 하기 위한 것이다. 일실시예에서, 보톰-햇 알고리즘 등의 공지된 선택적 임계화 알고리즘이 사용될 수 있으며, 다른 종류의 알고리즘을 사용해도 된다. 또한, 이러한 2차 임계화는, 1차 임계화에서 사용했던 것과 동일한 임계화 알고리즘을 사용하지 않아도 된다. 이러한 2차 임계화에서, 임계화 알고리즘은, 그레이 픽셀을 나타내는 히스토그램의 일부, 즉 ID와 IL 사이의 밝기를 갖는 픽셀 부분에만 적용된다. 도시된 실시예에서, 그레이 픽셀 사이에서의 밝기의 분포는 대략적으로 바이 모델(bi-modal)이며, 2차 임계화에 의해 단일의 임계값 G가 된다. 임계값 G가 설정되면, 실질적으로 모든 그레이 픽셀이 재분류될 수 있다. G보다 낮은 밝기를 갖는 그레이 픽셀은 어두운 픽셀로서 재분류되며, G보다 높은 밝기를 갖는 그레이 픽셀은 밝은 픽셀로서 재분류된다.
도 4C는 그레이 픽셀에 적용되는 2차 임계화의 다른 실시예를 나타낸다. 이러한 2차 임계화에 대한 실시예는, 도 4B에 적용된 2차 임계화와 유사하지만, 본 실시예에서, 그레이 픽셀의 밝기의 분포는 바이 모델이 아니며, 이것은 모든 그레이 픽셀의 밝은 픽셀이나 어두운 픽셀로의 재분류가 허용되는 임계화를 설정할 수 없다는 것을 의미한다. 임계값이 설정될 수 없으면, 그레이 픽셀은 해상되지 않은 상태를 유지하며, 처리 과정은 바코드 이미지 내의 요소의 조합이 그레이 픽셀을 형성한 것을 판정하기 위해 휴리스틱 분석으로 진행하여야 한다. 도 4B와 도 4C에 도시된 분포는, 극단적으로 도시된 것으로서, 모든 그레이 픽셀의 어떤 것도 임계화를 통해 재분류될 수 있으며(도 4B), 아무것도 재분류될 수 없다(도 4C). 다른 실시예에서, 그레이 픽셀의 밝기의 분포는, 그레이 픽셀의 일부가 재분류될 수 있으며 일부는 재분류될 수 없는 것으로 될 수 있으며, 이러한 경우, 휴리스틱 분석은 해상되지 않은 채로 유지되는 그레이 픽셀의 어떠한 것에도 적용될 수 있다.
도 5A-5C는 제1 단계의 분석 후에 해상되지 않은 채로 유지되고 있는 그레이 픽셀의 임의의 스트링을 형성하는 막대 시퀀스를 식별하는데 사용되는 휴리스틱 과정에서의 제2 단계의 분석의 실시예를 나타낸다. 그레이 픽셀의 스트링은 하나 이상의 인접한 그레이 픽셀을 포함한다. 예컨대, 도 1B에서, 2-픽셀 그레이 영 역(114)은 2-픽셀 스트링이며, 3-픽셀 영역(116)은 3-픽셀 스트링이다. 도시된 실시예에서, 휴리스틱 분석은, 그레이 픽셀의 스트링에 접하는 바코드 요소, 좁은 바코드 요소의 이미지에 대한 최대 픽셀 폭 및 최소 픽셀 폭, 막대들 사이의 전이 콘트라스트(transition contrast)의 인지, 흑색 막대가 항상 백색 막대와 교대로 되어야 한다는 인지 등의 요인을 고려한다. 예를 들어, 예시된 휴리스틱 분석은, 그레이 픽셀의 스트링에 접하는 바코드 요소, 좁은 바코드 요소의 이미지에 대한 1-픽셀 최소 폭 및 2-픽셀 최대 폭, 막대들 사이의 전이 콘트라스트의 인지, 흑색 막대가 항상 백색 막대와 교대로 되어야 한다는 인지 등의 요인을 고려한다. 도 5A-5C는 1-픽셀 스트링, 2-픽셀 스트링, 및 3-픽셀 스트링에 대한 처리 과정의 실시예를 나타내지만, 이 원칙은 더 긴 픽셀 스트링에도 적용될 수 있다.
도 5A는 1-픽셀 그레이 스트링을 해상하기 위한 처리 과정의 실시예를 나타낸다. 그레이 픽셀은 리딩 요소(LE)와 트레일링 요소(TE)에 의해 경계가 정해진다. 픽셀 위의 테이블은, LE와 TD의 가능한 조합과 그레이 픽셀의 대응하는 해상을 나타낸다. 테이블의 제1 열은 LE가 밝고(L) TE가 어두운(D) 상태라는 것을 나타낸다. 이 경우, 1-픽셀 그레이 영역을 해상하는 것은 불가능하며, LE 또는 TE 또는 둘 다가 확장된 것으로 받아들여지지만, 어떤 것인지 판정하는 것이 불가능하기 때문에, 테이블의 X는 픽셀을 무시한다는 것을 나타낸다. 테이블의 3번째 열은 LE가 어두운(D) 상태이고 TE도 어두운(D) 상태인 경우를 나타낸다. 이 경우, 1-픽셀 그레이 스트링이 밝은 픽셀로 해상될 수 있다.
도 5B는 2-픽셀 그레이 스트링을 해상하기 위한 처리 과정의 실시예를 나타 낸다. 상기 설명한 바와 같이, 2-픽셀 그레이 스트링은 리딩 요소(LE)와 트레일링 요소(TE)에 의해 경계가 정해지며, 픽셀 위의 테이블은 LE와 TE의 다른 가능한 조합과, 그레이 픽셀의 대응하는 해상을 나타낸다. 테이블의 제1 열은 LE가 밝은(L) 상태이고 TE가 어두운(D) 상태인 경우를 나타낸다. 이 경우, 2-픽셀 그레이 스트링은 어두운 픽셀로 해상된 다음 밝은 픽셀로 해상될 수 있는데, 이것이 교대, 전이 대조 및 최소 폭 요구를 만족시키기 때문이다. 테이블의 3번째 열은, LE가 밝은(L) 상태이고 TE가 밝은(L) 상태인 경우를 나타낸다. 이 경우, 2-픽셀 그레이 스트링은 어두운 막대로 해상될 수 있는데, 이것은 막대에 대한 교대, 전이 콘트라스트 및 최소 폭 요구와 최대 폭 요구를 만족시키기 때문이다.
도 5C는 3-픽셀 그레이 스트링을 해상하기 위한 처리 과정의 실시예를 나타낸다. 앞서 설명한 바와 같이, 3-픽셀 그레이 스트링은 리딩 요소(LE)와 트레일링 요소(TE)에 의해 경계가 정해지며, 픽셀 위의 테이블은 LE와 TE의 다른 가능한 조합과, 3-픽셀 그레이 픽셀의 대응하는 해상을 나타낸다. 테이블의 제1 열은 LE가 밝은(L) 상태이고 TE가 어두운(D) 상태인 경우를 나타낸다. 이 경우, 3-픽셀 그레이 스트링은 어두운 픽셀로 해상된 다음 밝은 픽셀로 해상될 수 있는데, 이것이 교대, 전이 콘트라스트 및 최소 폭 요구를 만족시키기 때문이다. 테이블의 3번째 열은, LE가 밝은(L) 상태이고 TE가 밝은(L) 상태인 경우를 나타낸다. 이 경우, 3-픽셀 그레이 스트링은 막대가 어두운-밝은-어두운(D-L-D) 시퀀스로 해상될 수 있는데, 이 조합이 교대, 전이 콘트라스트 및 최소 폭 요구와 최대 폭 요구를 만족시키기 때문이다.
도 6은 본 발명의 머신 비전 시스템(600)의 실시예를 나타낸다. 머신 비전 시스템(600)은, 디코더(608)에 결합된 카메라(602)를 포함한다. 디코더는, 비휘발성 메모리/기억장치(610)와 휘발성 메모리(612)에 결합된다. 카메라(602)는, 이미지 센서(606)와, 바코드(104)의 이미지를 이미지 센서(606) 상에 포커싱하는 포커싱 광학 장치(604)를 포함한다. 일실시예에서, 포커싱 광학 장치는 굴절형이 가능하고, 다른 실시예에서, 포커싱 광학 장치는 굴절형, 회절형, 반사형 또는 이들의 조합이 가능하다. 포커싱 광학 장치(604)가 이미지를 이미지 센서(606) 상에 포커싱하면, 이미지 센서는 바코드의 1차원 이미지 또는 2차원 이미지를 캡처한다. 일실시예에서, 이미지 센서는 전하 결합 소자(CCD) 어레이로 이루어질 수 있으며, 다른 실시예에서는, 다른 종류의 이미지 센서도 가능하다.
디코더(608)는, 이미지 센서(606)의 출력에 결합되며, 이미지 센서로부터 수신된 이미지 정보를 처리하기 위한 프로세서를 포함한다. 디코더는 또한, 특히 디코더의 기능을 수행하는 하는 명령을 저장하는 비휘발성 메모리 또는 기억장치(610)에 결합된다. 일실시예에서, 메모리 또는 기억장치(610)는, 디코더로 하여금 도 2, 도 3A-3B, 4A-4C, 5A-5C와 관련하여 앞서 설명한 처리 과정을 수행하도록 하는 명령을 저장할 수 있다. 디코더는 또한, 휘발성 메모리(612)에도 결합되어, 광학 심볼을 해독하는 동안 데이터를 저장 및 검색할 수 있도록 한다. 도시된 실시예에서, 메모리(612)와 메모리/기억장치(610)는 디코더와 물리적으로 분리된 것으로 도시되어 있지만, 다른 실시예에서는, 메모리(612) 및 메모리/기억장치(610) 중 하나 또는 모두가 디코더와 함께 동일한 유닛 내에 통합되어 있을 수 있다. 또 한, 도시된 실시예에서, 디코더(608)는, 이미지 센서(606)와 물리적으로 분리된 유닛으로 되어 있지만, 다른 실시예에서는 이미지 센서(606)와 디코더(608)가 하나의 디바이스에 통합될 수 있다. 디코더는 하드웨어뿐만 아니라 소프트웨어로 구현될 수 있다.
머신 비전 시스템(600)의 동작에 대한 실시예에서, 카메라(602)는 광학 장치(604)를 사용하여 바코드(104)의 이미지를 이미지 센서(606)에 투사한다. 이미지 센서(606)는 바코드의 1차원 또는 2차원 디지털 이미지를 캡처하고, 디지털 이미지는 디코더(608)로 전달된다. 디코더(608)는, 메모리(612)와 관련하여, 메모리/기억장치(610)로부터 가져온 명령을 사용하여, 도 2, 도 3A-3B, 4A-4C, 5A-5C와 관련하여 앞서 설명한 처리 과정에 의해, 바코드의 이미지를 처리한다.
본 발명의 예시된 실시예에 대한 상기 설명은 개략적으로 개시되어 있을 뿐이며, 본 발명을 개시된 정확한 형태로 제한하거나 배척하기 위한 것이 아니다. 본 발명에 개시된 실시예는 예시를 위한 것이며, 본 발명의 범위 내에서 다양한 등가의 변형이 가능하다는 것을 당업자라면 이해할 수 있을 것이다. 이러한 다양한 변형은 상기 상세한 설명을 참조하여 본 발명에 의해 가능하다.
이하의 청구의 범위에 사용되는 용어는 본 발명을 본 명세서에 개시된 특정의 실시예에 한정되는 것으로 간주하여서는 안 된다. 또한, 본 발명의 범위는 이하의 특허 청구의 범위에 의해 전체적으로 결정되어야 하며, 청구범위의 해석의 원칙에 따라 간주되어야 한다.

Claims (24)

  1. 다양한 폭의 밝은 요소 및 어두운 요소로 구성된 심볼 요소를 갖는 광학적으로 판독가능한 심볼의 디지털 이미지로부터 수집된 픽셀 밝기 데이터(pixel intensity data)의 히스토그램을 산출하는 단계;
    상기 히스토그램을 임계화(thresholding)하는 단계로서, (a)상기 디지털 이미지의 각 픽셀을 밝은 픽셀, 어두운 픽셀 또는 그레이 픽셀로서 분류하기 위해 상기 히스토그램을 임계화하는 단계와, (b)상기 그레이 픽셀을, 어두운 픽셀, 밝은 픽셀, 또는 해상되지 않은(unresolved) 그레이 픽셀로 재분류하기 위해, 상기 히스토그램의, 그레이 픽셀에 대응하는 부분에 대해서만 임계화를 행하는 단계를 갖는 상기 히스토그램의 임계화 단계;
    해상되지 않은 그레이 픽셀의 스트링(string)이 있는 광학적으로 판독가능한 심볼 요소를 판정하기 위해, 해상되지 않은 상기 그레이 픽셀의 각각의 스트링에 대해 휴리스틱 분석(heuristic analysis)을 행하는 단계
    를 포함하는 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 광학적으로 판독가능한 심볼의 상기 디지털 이미지를 가로지르는 한번 이상의 라인 스캔으로부터 상기 픽셀 밝기 데이터를 수집하는 단계를 더 포함하는 방법.
  3. 제2항에 있어서,
    각각의 상기 라인 스캔 동안 수집된 상기 픽셀의 밝기를 각 픽셀에 대해 평균화하는 단계를 더 포함하는 방법.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 각 픽셀을 밝은 픽셀, 어두운 픽셀 또는 그레이 픽셀로서 분류하기 위해 상기 히스토그램을 임계화하는 단계는, 보톰-햇(bottom-hat) 알고리즘을 상기 픽셀 밝기 데이터에 적용하는 단계를 포함하는, 방법.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 히스토그램의, 상기 그레이 픽셀에 대응하는 부분에 대해서만 임계화를 행하는 단계는, 보톰-햇(bottom-hat) 알고리즘을 상기 그레이 픽셀의 픽셀 밝기 데이터에 적용하는 단계를 포함하는, 방법.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 해상되지 않은 그레이 픽셀의 각각의 스트링에 대해 휴리스틱 분석을 행하는 단계는, 상기 스트링 내의 픽셀의 수와 상기 스트링에 접하는 상기 심볼 요소에 기초하여 각각의 상기 스트링을 분석하는 단계를 포함하는, 방법.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 휴리스틱 분석은, 상기 광학적으로 판독가능한 심볼 요소의 이미지의, 픽셀 내에서 측정된, 최대의 폭 및 최소의 폭에 기초하는, 방법.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 심볼 요소의 최소의 폭은 하나의 픽셀과 두 개의 픽셀 사이의 폭에 해당하는 것인, 방법.
  9. 명령이 프로그램된 프로세서를 구비하는 디코더를 갖는 장치로서,
    상기 명령은,
    다양한 폭의 밝은 요소 및 어두운 요소로 이루어진 심볼 요소를 갖는 광학적으로 판독가능한 심볼의 디지털 이미지로부터 수집된 픽셀 밝기 데이터의 히스토그램을 산출하도록 하고;
    상기 디지털 이미지의 각 픽셀을 밝은 픽셀, 어두운 픽셀 또는 그레이 픽셀로서 분류하기 위해 상기 히스토그램을 임계화하며;
    상기 그레이 픽셀을, 어두운 픽셀, 밝은 픽셀, 또는 해상되지 않은 그레이 픽셀로 재분류하기 위해, 상기 히스토그램의, 그레이 픽셀에 대응하는 부분에 대해서만 임계화를 행하도록 하고;
    해상되지 않은 그레이 픽셀의 스트링이 있는 광학적으로 판독가능한 심볼의 상기 심볼 요소를 판정하기 위해 해상되지 않은 상기 그레이 픽셀의 각각의 스트링에 대해 휴리스틱 분석을 행하도록 하는 명령인, 장치.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 프로세서는, 상기 광학적으로 판독가능한 심볼의 상기 디지털 이미지를 가로지르는 한번 이상의 라인 스캔으로부터 상기 픽셀 밝기 데이터를 수집하도록 하는 명령을 더 포함하여 프로그램되어 있는, 장치.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 프로세서는, 각각의 상기 라인 스캔 동안 수집된 상기 픽셀의 밝기를 각 픽셀에 대해 평균화하도록 하는 명령을 더 포함하여 프로그램되어 있는, 장치.
  12. 제9항에 있어서,
    상기 각 픽셀을 밝은 픽셀, 어두운 픽셀 또는 그레이 픽셀로서 분류하기 위해 상기 히스토그램을 임계화하는 명령은, 보톰-햇(bottom-hat) 알고리즘을 상기 픽셀 밝기 데이터에 적용하도록 하는 명령을 포함하는, 장치.
  13. 제9항에 있어서,
    상기 히스토그램의, 상기 그레이 픽셀에 대응하는 부분에 대해서만 임계화를 행하도록 하는 명령은, 보톰-햇(bottom-hat) 알고리즘을 상기 그레이 픽셀의 픽셀 밝기 데이터에 적용하도록 하는 명령을 포함하는, 장치.
  14. 제9항에 있어서,
    상기 해상되지 않은 그레이 픽셀의 각각의 스트링에 대해 휴리스틱 분석을 행하도록 하는 명령은, 상기 스트링 내의 픽셀의 수와 상기 스트링에 접하는 상기 심볼 요소에 기초하여 각각의 상기 스트링을 분석하도록 하는 명령을 포함하는, 장치.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 해상되지 않은 그레이 픽셀의 각각의 스트링에 대해 휴리스틱 분석을 행하도록 하는 명령은, 상기 광학적으로 판독가능한 심볼 요소의 이미지의, 픽셀 내에서 측정된, 최대의 폭 및 최소의 폭에 기초하여 상기 해상되지 않은 그레이 픽셀의 각각의 스트링을 분석하도록 하는 명령을 더 포함하는, 장치.
  16. 제15항에 있어서,
    상기 심볼 요소의 최소의 폭은 하나의 픽셀과 두 개의 픽셀 사이의 폭에 해당하는 것인, 장치.
  17. 다양한 폭의 밝은 요소 및 어두운 요소로 이루어진 심볼 요소를 갖는 광학적으로 판독가능한 심볼의 디지털 이미지를 캡처하는 카메라;
    상기 카메라에 결합된 디코더; 및
    상기 디코더에 결합되어, 상기 디코더에 의해 실행되는 명령을 저장하는 기억장치 또는 메모리
    를 포함하며,
    상기 기억장치 또는 메모리에 저장되는 명령은,
    상기 디코더로 하여금, 밝은 요소 및 어두운 요소를 갖는 광학적으로 판독가능한 심볼의 디지털 이미지로부터 수집된 픽셀 밝기 데이터의 히스토그램을 산출하도록 하고;
    상기 디코더로 하여금, 상기 디지털 이미지의 각 픽셀을 밝은 픽셀, 어두운 픽셀 또는 그레이 픽셀로서 분류하기 위해 상기 히스토그램을 임계화하며;
    상기 디코더로 하여금, 상기 그레이 픽셀을, 어두운 픽셀, 밝은 픽셀, 또는 해상되지 않은 그레이 픽셀로 재분류하기 위해, 상기 히스토그램의, 그레이 픽셀에 대응하는 부분에 대해서만 임계화를 행하도록 하고;
    상기 디코더로 하여금, 해상되지 않은 그레이 픽셀의 스트링이 있는 광학적으로 판독가능한 심볼 요소를 판정하기 위해 해상되지 않은 상기 그레이 픽셀의 각각의 스트링에 대해 휴리스틱 분석을 행하도록 하는 명령
    을 포함하는, 시스템.
  18. 제17항에 있어서,
    상기 명령은, 상기 광학적으로 판독가능한 심볼의 상기 디지털 이미지를 가 로지르는 한번 이상의 라인 스캔으로부터 상기 픽셀 밝기 데이터를 수집하도록 하는 명령을 더 포함하는, 시스템.
  19. 제18항에 있어서,
    상기 명령은, 각각의 상기 라인 스캔 동안 수집된 상기 픽셀의 밝기를 각 픽셀에 대해 평균화하도록 하는 명령을 더 포함하는, 시스템.
  20. 제17항에 있어서,
    상기 각 픽셀을 밝은 픽셀, 어두운 픽셀 또는 그레이 픽셀로서 분류하기 위해 상기 히스토그램을 임계화하는 명령은, 보톰-햇(bottom-hat) 알고리즘을 상기 픽셀 밝기 데이터에 적용하도록 하는 명령을 포함하는, 시스템.
  21. 제17항에 있어서,
    상기 히스토그램의, 상기 그레이 픽셀에 대응하는 부분에 대해서만 임계화를 행하도록 하는 명령은, 보톰-햇(bottom-hat) 알고리즘을 상기 그레이 픽셀의 픽셀 밝기 데이터에 적용하도록 하는 명령을 포함하는, 시스템.
  22. 제17항에 있어서,
    상기 해상되지 않은 그레이 픽셀의 각각의 스트링에 대해 휴리스틱 분석을 행하도록 하는 명령은, 상기 스트링 내의 픽셀의 수와 상기 스트링에 접하는 상기 심볼 요소에 기초하여 각각의 상기 스트링을 분석하도록 하는 명령을 포함하는, 시스템.
  23. 제22항에 있어서,
    상기 해상되지 않은 그레이 픽셀의 각각의 스트링에 대해 휴리스틱 분석을 행하도록 하는 명령은, 상기 광학적으로 판독가능한 심볼 요소의 이미지의, 픽셀 내에서 측정된, 최대의 폭 및 최소의 폭에 기초하여 상기 해상되지 않은 그레이 픽셀의 각각의 스트링을 분석하도록 하는 명령을 더 포함하는, 시스템.
  24. 제17항에 있어서,
    상기 심볼 요소의 최소의 폭은 하나의 픽셀과 두 개의 픽셀 사이의 폭에 해당하는 것인, 시스템.
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