專利名稱：具有匹配照明的二維圖像數(shù)據(jù)采集裝置及采集方法
技術領域：
本發(fā)明涉及便攜式圖像采集裝置采集方法，更確切地說，涉及具有匹配照明圖形的便攜式圖像數(shù)據(jù)采集器裝置及采集方法，該照明圖形既幫助了視覺上的定位又提供了目標圖像所需的照明。
單純采用點的形式是無法確定有效的目標所需的區(qū)域大小，而由激光產(chǎn)生的十字與框型圖形將會引起激光輻射危害的問題。為了防止所產(chǎn)生的定位圖形與目標圖像的讀出產(chǎn)生干涉，定位圖像和圖像照明需要交替地被開啟和關閉。除此之外，此類裝置的定位圖形往往會與采集圖像鏡頭的光軸之間有偏移，以至產(chǎn)生圖像采集錯誤。
本發(fā)明的技術方案如下一種二維圖像數(shù)據(jù)采集裝置，包括一個圖像傳感器；一個與圖像傳感器相連接的照明模塊組件；該照明模塊組件包含一個反射體陣列，在這個反射體陣列中排列有一個或多個反射體；從光源出來的光線經(jīng)過所述反射體反射將產(chǎn)生出一個均勻的照明圖形，該照明圖形起到了對目標圖像的照明與定位的雙重作用。
一種二維條形碼閱讀器，包括一個圖像傳感器；一個與圖像傳感器相連接的照明模塊組件；該照明模塊組件包含一個反射體陣列，在該反射體陣列中排列有一個或多個反射體；從光源出來的光線經(jīng)過該反射體反射將產(chǎn)生出一個均勻的照明圖形，該照明圖形起到了對目標圖像的照明與定位的雙重作用。
一種用于二維圖像采集器上的照明圖形，其特征在于，從光源發(fā)出的光通過一個與圖像傳感器相連接的反射體陣列，產(chǎn)生出具有均勻與特定形狀的該照明圖形。
一種用于二維圖像數(shù)據(jù)采集的方法，包括如下步驟將一個照明圖案投射在目標圖像區(qū)域上；從光源發(fā)出的光通過一個與圖像傳感器相連接的反射體陣列，產(chǎn)生出具有均勻與特定形狀的照明圖形；這個照明圖像起到了對目標圖像的照明與定位的雙重作用；圖像數(shù)據(jù)的接收是由圖像傳感器來完成的。
一種用于二維條形碼閱讀的方法，包括如下步驟將一個照明圖案投射在目標圖像區(qū)域上；從光源發(fā)出的光通過一個與圖像傳感器相連接的反射體陣列，產(chǎn)生出具有均勻與特定形狀的照明圖形；該照明圖像起到了對目標圖像的照明與定位的雙重作用；圖像數(shù)據(jù)的接收是由圖像傳感器來完成的。
如上所述的二維圖像數(shù)據(jù)采集裝置及采集方法，從光源出來的光線經(jīng)過所述反射體反射將產(chǎn)生出一個均勻的照明圖形，該照明圖形起到了對目標圖像的照明與定位的雙重作用，這樣就可以明確確定有效目標所需區(qū)域大小，避免了圖像采集錯誤，同時也不用交替地被開啟和關閉定位圖像和圖像照明。
圖2為

圖1中光源與反射體的詳細圖解。
圖3為根據(jù)圖1原理而實際裝配后的二維圖像采集器。
圖4為圖3的裝配圖解。
圖5為將圖3部件裝入外殼后的二維圖像采集器整體外形圖。
圖6為按照本發(fā)明原理的具有匹配照明光源的二維圖像數(shù)據(jù)采集流程圖。
在工作時，從光源103發(fā)出的光經(jīng)在反射陣列101上的多數(shù)反射體105反射后，在目標圖像區(qū)域上投射出一照明圖形110。光源103和多數(shù)反射體105可以根據(jù)不同的需要來設計和安排，使之產(chǎn)生各種均勻的照明圖形110。照明圖形110可以被關閉以方便讀出不需要照明的圖像，如背光顯示的目標圖像，或者例如液晶顯示器(LCD)這樣自身為發(fā)光材料的目標圖像。
從目標區(qū)域返回的光穿過一個攝像鏡頭104被圖像傳感器102接收。照明圖形110同時還為定位提供了幫助。照明圖形110的形狀直觀地指示出圖像傳感器的最佳圖像目標所在區(qū)域。幫助使用者將照明圖形對準圖像目標，使圖像傳感器102能夠接收到最佳圖像。圖像傳感器102是一單片的圖像芯片以達到最佳緊密度?？偠灾?，二維圖像采集器100投射出的照明圖形110是具有照明與定位的雙重功能。
圖2提供了關于光源103和與其匹配的反射體105更為詳細的描述。反射體105具有一反射表面204。反射表面204的形狀設計為直接反射由光源103產(chǎn)生的光線。由反射表面204所形成的窗孔203將光線從反射表面204通過窗孔203反射出去。采用這種方法使產(chǎn)生的照明圖形有清晰的邊緣。在某一實施例中，窗孔203為一長方形，而反射體105的表面204呈弧形以產(chǎn)生均勻的長方形照明圖形110。可以預期，窗孔203和反射體105的表面204可以按不同的要求產(chǎn)生其他照明圖形110，該圖形可以是一個非均勻的圖形或者是不同形狀的圖形，如圓、橢圓、正方形、甚至多邊形。
在較佳實施例中，反射體陣列101是由可產(chǎn)生反射的材料組成，比如金屬，或其他含有金屬的合成材料。在反射陣列101中的每一個窗孔203由每一個反射體105的反射表面204有效構成。在另一個實施例中，每一個反射體105是一個采用如塑料的透明材料做的實心體來反射進入其內表面的光線。在這一實施例中，反射體1 05是安裝在一個支持架上來形成反射體陣列101的。
圖3-5是一個實際二維圖像采集器的裝配圖及外形圖。圖3是根據(jù)圖1中的原理而實際裝配后的二維圖像采集器。圖4將圖1所描述的各種部件以裝配圖的形式將其各自相關系表明并裝成一組件301。光源103安裝在一塊照明板302上，圖像傳感器102安裝在傳感器板303上。照明板302裝在反射體陣列101后面。照明板302和組件301均開有安裝鏡頭所需的孔。
在這個組件中傳感器板303還可裝有一微處理器，其功能包括有傳感器的設定，圖像捕獲，特征抽取和解碼。處理后的圖像結果可以送到如PC機的外部設備，或送到如存儲模塊的內部模塊，與外部設備的通訊可以通過其他如串行通信接口232的通訊信道。
圖6是按照本發(fā)明原理具有匹配照明光源的二維圖像采集器的圖像數(shù)據(jù)采集流程圖。其步驟如下二維圖像采集器將照明圖形110投射在目標區(qū)域上，就如圖1至圖5所描述的，該采集器有一光源陣列103和一反射體陣列101，從光源103發(fā)出的光通過反射體101形成了照明圖形110(步驟701)；圖像傳感器102接收到從目標圖像反射回來的圖像(步驟702)。
從圖像傳感器傳出的圖像將經(jīng)過圖像捕獲、圖像處理、特征抽取和解碼。所有這些處理過程以及圖像傳感器的設置均由一微型控制器完成。該控制器可安裝在裝有傳感器102的傳感器板303上(步驟703)。
經(jīng)過處理的圖像結果可以送到如PC機的外部設備或送到如存儲模塊的內部模塊。與外部設備的通訊可以通過其他通訊信道，比如串行通信接口(步驟704)。
上面是對二維條形碼閱讀器和閱讀方法的詳細描述，非用于對本發(fā)明的限制。在此特別提請關注的是以上所描述的本發(fā)明的實施方式可以更為廣泛地用于其他的硬件，軟件等各種不同應用上，或成為一獨立的功能模塊。其他的光學系統(tǒng)也可運用以上的原理?？傊景l(fā)明的保護范圍并不限于具體實施方式
中所提到的，而必須是以權利要求書中的為準。
權利要求
1.一種二維圖像數(shù)據(jù)采集裝置，包括一個圖像傳感器；一個與圖像傳感器相連接的照明模塊組件；該照明模塊組件包含一個反射體陣列，在這個反射體陣列中排列有一個或多個反射體；從光源出來的光線經(jīng)過所述反射體反射將產(chǎn)生出一個均勻的照明圖形，該照明圖形起到了對目標圖像的照明與定位的雙重作用。
2.如權利要求1所述的二維圖像數(shù)據(jù)采集裝置，其特征在于，所述的每一個反射體是一個由不透明的反射表面形成的窗孔；從光源發(fā)出的光通過反射體表面的窗孔到達目標圖像區(qū)域；所述的照明圖形的形狀是由每一個反射體表面的曲率和形狀決定的。
3.如權利要求2所述的二維圖像數(shù)據(jù)采集裝置，其特征在于，所述的每一個反射體表面都是一個曲面，以保證照明圖形的均勻和清晰。
4.如權利要求1所述的二維圖像數(shù)據(jù)采集裝置，所述的每一個反射體是一個透明的有著內反射表面的固體實心塊；從光源發(fā)出的光進入透明的固體實心反射體，再通過其內反射表面到達目標圖像區(qū)域；所述照明圖形的形狀是由每一個透明固體實心反射體的表面曲率和形狀決定的。
5.如權利要求4所述的二維圖像數(shù)據(jù)采集裝置，其特征在于，所述的每一個透明固體實心反射體表面都是一個曲面，以保證照明圖形的均勻和邊界的清晰。
6.如權利要求2所述的二維圖像數(shù)據(jù)采集裝置，其特征在于，所述的光源是由發(fā)光二極管組成的。
7.一種二維條形碼閱讀器，包括一個圖像傳感器；一個與圖像傳感器相連接的照明模塊組件；該照明模塊組件包含一個反射體陣列，在該反射體陣列中排列有一個或多個反射體；從光源出來的光線經(jīng)過該反射體反射將產(chǎn)生出一個均勻的照明圖形，該照明圖形起到了對目標圖像的照明與定位的雙重作用。
8.如權利要求7所述的二維條形碼閱讀器，其特征在于，所述的每一個反射體是一個由不透明的反射表面形成的窗孔；從光源發(fā)出的光通過反射體表面的窗孔達到目標圖像區(qū)域；照明圖形的形狀是由每一個反射體表面的曲率和形狀決定的。
9.如權利要求8所述的二維條形碼閱讀器，其特征在于，所述的每一個反射體表面都是一個曲面，以保證照明圖形的均勻和邊界的清晰。
10.如權利要求7所述的中的二維條形碼閱讀器，其特征在于，所述的每一個反射體是一個透明的有著內反射表面的固體實心塊；從光源發(fā)出的光進入透明的固體實心反射體，再通過其內反射表面到達目標圖像區(qū)域；該照明圖形的形狀是由每一個透明固體實心反射體的表面曲率和形狀決定的。
11.如權利要求10所述的二維條形碼閱讀器，其特征在于，所述的每一個透明固體實心反射體表面都是一個曲面，以保證照明圖形的均勻和邊界的清晰。
12.如權利要求8所述的二維條形碼閱讀器，所述的光源是由發(fā)光二極管組成的。
13.一種用于二維圖像采集器上的照明圖形，其特征在于，從光源發(fā)出的光通過一個與圖像傳感器相連接的反射體陣列，產(chǎn)生出具有均勻與特定形狀的該照明圖形。
14.一種用于二維圖像數(shù)據(jù)采集的方法，包括如下步驟將一個照明圖案投射在目標圖像區(qū)域上；從光源發(fā)出的光通過一個與圖像傳感器相連接的反射體陣列，產(chǎn)生出具有均勻與特定形狀的照明圖形；這個照明圖像起到了對目標圖像的照明與定位的雙重作用；圖像數(shù)據(jù)的接收是由圖像傳感器來完成的。
15.一種用于二維條形碼閱讀的方法，包括如下步驟將一個照明圖案投射在目標圖像區(qū)域上；從光源發(fā)出的光通過一個與圖像傳感器想連接的反射體陣列，產(chǎn)生出具有均勻與特定形狀的照明圖形；該照明圖像起到了對目標圖像的照明與定位的雙重作用；圖像數(shù)據(jù)的接收是由圖像傳感器來完成的。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種具有匹配照明的二維圖像采集裝置及其方法，該照明部分是由一組發(fā)光源通過一組反射體形成一照明圖形，并將此圖形投射在目標圖像區(qū)域上。這個照明圖形起到了照明與定位的雙重作用。投影的照明圖形的形狀是由一組反射體將從一組光源發(fā)出的光反射產(chǎn)生的。每一單個反射體的形狀以及反射體組與光源組的排布可以產(chǎn)生各種不同形狀的照明圖形，以及所需的均勻照明圖形。目標圖像將通過一圖像傳感器接收，再由一微處理器完成傳感器設置、圖像的捕獲、特征抽取及解碼。處理后的圖像結果將通過一串行通訊接口送到如PC機等的外部設備。
文檔編號G06F13/00GK1428743SQ0215743
公開日2003年7月9日 申請日期2002年12月19日 優(yōu)先權日2001年12月21日
發(fā)明者馮琛 申請人:美國光擷科技有限公司