用于檢測(cè)物體流的照相機(jī)系統(tǒng)和方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明提出了一種用于檢測(cè)物體流的照相機(jī)系統(tǒng)和方法，其用于檢測(cè)相對(duì)于照相機(jī)系統(tǒng)（10）移動(dòng)的物體（14）的流，其中照相機(jī)系統(tǒng)（10）包括每個(gè)都具有圖像傳感器多個(gè)檢測(cè)單元（18）和一個(gè)聚焦單元（20）以及至少一個(gè)控制單元（30、32），以便在同時(shí)檢測(cè)多個(gè)物體（14）時(shí)將檢測(cè)單元（18）的焦點(diǎn)位置互補(bǔ)地設(shè)置，使得由至少一個(gè)檢測(cè)單元（18）清晰地檢測(cè)盡可能多的物體（14）。此外，提出了一種估計(jì)單元（32），其適于將檢測(cè)單元（18）的圖像數(shù)據(jù)合并成共同的圖像。
【專(zhuān)利說(shuō)明】用于檢測(cè)物體流的照相機(jī)系統(tǒng)和方法
[0001]本發(fā)明涉及如權(quán)利要求1或12的前序部分所述的，使用多個(gè)用于拍攝物體的圖像數(shù)據(jù)的檢測(cè)單元檢測(cè)物體流的照相機(jī)系統(tǒng)和方法。
[0002]為了實(shí)現(xiàn)傳送帶上的過(guò)程的自動(dòng)化使用傳感器，以便檢測(cè)所傳送的物體的物體屬性，并依賴(lài)于此開(kāi)始進(jìn)一步的處理步驟。在物流自動(dòng)化中，處理通常包含分類(lèi)。除了如物體的體積和重量的通常信息，在物體上所附的光學(xué)編碼常常被用作最重要的信息源。
[0003]最常見(jiàn)的讀碼器是條碼掃描儀，其用讀取激光束在橫向于代碼的方向上探測(cè)條碼或條形碼。其通常用在超級(jí)市場(chǎng)的收款機(jī)處，用于自動(dòng)分組識(shí)別，分揀郵件，或用在機(jī)場(chǎng)的行李處理上，以及用于其它物流應(yīng)用中。隨著數(shù)碼相機(jī)技術(shù)的進(jìn)步，越來(lái)越多的條碼掃描儀將通過(guò)基于相機(jī)的讀碼器取代?；谙鄼C(jī)的讀碼器借助于像素分辨率圖像傳感器來(lái)拍攝物體以及存在的代碼的圖像，而不是掃描代碼區(qū)域，并且圖像估計(jì)軟件從這些圖像提取代碼信息?；谙鄼C(jī)的讀碼器對(duì)不同于一維條形碼的其它代碼形式而言也是沒(méi)有問(wèn)題的，其例如還被形成為二維的，并提供更多的信息的矩陣代碼。在一個(gè)重要的應(yīng)用組中，帶有代碼的物體被傳送經(jīng)過(guò)讀碼器。照相機(jī)，經(jīng)常為照相機(jī)列，連續(xù)地讀取具有相對(duì)移動(dòng)的代碼信息。
[0004]單個(gè)傳感器往往不足以拍攝在傳送帶上關(guān)于物體的所有相關(guān)信息。因此，在讀取系統(tǒng)或讀取通道中將多個(gè)傳感器結(jié)合。為提高多條傳送帶的物體吞吐量而并排放置或使用被擴(kuò)展的傳送帶，由此多個(gè)傳感器以其過(guò)于狹窄的視場(chǎng)相互補(bǔ)充，以便覆蓋整個(gè)寬度。此夕卜，傳感器被安裝在不同的位置上，以便從所有側(cè)面拍攝代碼(全方位讀取)。
[0005]讀取系統(tǒng)將檢測(cè)到的信息(比如物體的代碼內(nèi)容和圖像)提供給更高級(jí)別的控制裝置。這些圖像例如被用于外部文本識(shí)別、可視化或手動(dòng)的后加工(視頻編碼)。不依賴(lài)于準(zhǔn)確的進(jìn)一步加工，圖像應(yīng)該是清晰的，即讀碼器的照相機(jī)應(yīng)該在圖像拍攝時(shí)聚焦到每個(gè)物體上。其在解碼代碼內(nèi)容時(shí)還完全與讀取系統(tǒng)內(nèi)的圖像的內(nèi)部應(yīng)用相對(duì)應(yīng)。已知的是，根據(jù)物體的距離，重新調(diào)整相機(jī)中可變的焦點(diǎn)設(shè)置。
[0006]現(xiàn)在在讀取區(qū)域中存在多個(gè)物體，其需要不同的焦點(diǎn)設(shè)置，因此使得照相機(jī)可以?xún)H被設(shè)置到多個(gè)焦點(diǎn)位置中的一個(gè)。因此，對(duì)于有限的景深范圍以外的物體包含很低質(zhì)量的圖像，并且可能導(dǎo)致代碼的錯(cuò)誤讀取(不讀取)。這種情況對(duì)于較寬的傳送帶或更多并排布置的傳送帶而言是特別常見(jiàn)的。
[0007]EP1645839B1公開(kāi)了一種設(shè)備，其用于監(jiān)測(cè)傳送帶上的移動(dòng)物體，其具有預(yù)先安排的測(cè)量距離的激光掃描儀(其用于檢測(cè)傳送帶上的物體的幾何形狀)以及行列照相機(jī)。根據(jù)激光掃描儀的數(shù)據(jù)，物體區(qū)域被認(rèn)為是感興趣的區(qū)域(英語(yǔ):R0I，感興趣的區(qū)域)，以及行列照相機(jī)的圖像數(shù)據(jù)的估計(jì)將受限于這些感興趣的區(qū)域。關(guān)于挑選感興趣的區(qū)域的標(biāo)準(zhǔn)是，被拍攝的物體表面是否位于行列相機(jī)的景深區(qū)域中。因此，將僅被不清晰地拍攝的物體按以上方式識(shí)別，但其缺陷不能夠由此得到糾正。
[0008]從DE10207538A1得知了一種光電子的讀碼器,其中設(shè)有第一掃描設(shè)備和第二掃描設(shè)備，其被控制用于沿不同的焦點(diǎn)位置的掃描方向被掃描。得知讀取區(qū)域中最小數(shù)量的代碼，例如兩個(gè)代碼，因此將導(dǎo)致兩個(gè)掃描設(shè)備用于協(xié)同聚焦。因此，每個(gè)掃描設(shè)備分別聚焦在一個(gè)代碼上，并在成功的讀取后聚焦于下一個(gè)尚未由其它掃描設(shè)備檢測(cè)的代碼。這還需要直接地或通過(guò)掃描設(shè)備之間的調(diào)解協(xié)議的共同控制來(lái)實(shí)現(xiàn)。此外，在DE10207538A1中未提出的是，所拍攝的圖像數(shù)據(jù)比如立即執(zhí)行內(nèi)部解碼的情況下被處理或輸出。此外假定的是，圖像行已經(jīng)代表了代碼內(nèi)容。因此，沒(méi)有提出和不需要對(duì)從不同的時(shí)間點(diǎn)或由不同的傳感器所拍攝的圖像數(shù)據(jù)的合并。
[0009]W003/044586A1公開(kāi)了一種用于對(duì)傳送帶上的物體的圖像進(jìn)行透視失真校正的方法，所述圖像由行列圖像傳感器所拍攝。因此，圖像行的半部分借助圖像處理重新確定共同的圖像的分辨率的比例，其中每條圖像行以?xún)蓚€(gè)半部分來(lái)處理。這種方法包括通過(guò)圖像數(shù)據(jù)的下游軟件處理。原始數(shù)據(jù)將事先借助于自動(dòng)聚焦單元拍攝。對(duì)具有不同的相互不兼容的聚焦要求的多個(gè)物體的同時(shí)檢測(cè)的問(wèn)題在W003/044586A1中沒(méi)有被討論。
[0010]EP1363228B1描述了一種讀碼器，其具有集成的距離確定裝置，該距離確定裝置適于確定分配有物體代碼的代碼位置。此外，在一個(gè)實(shí)施方案中，多個(gè)物體彼此相鄰地置于傳送帶上。而EP1363228B1沒(méi)有涉及關(guān)于這些物體的不同聚焦的必要條件。
[0011]因此，本發(fā)明的目的是，改善對(duì)一個(gè)物體流的多個(gè)物體的同時(shí)檢測(cè)。
[0012]這個(gè)目的將通過(guò)如權(quán)利要求1或12所述的、使用多個(gè)用于拍攝物體的圖像數(shù)據(jù)的檢測(cè)單元檢測(cè)物體流的照相機(jī)系統(tǒng)和方法來(lái)實(shí)現(xiàn)。因此，本發(fā)明的基本思想是，使用每個(gè)都具有圖像傳感器和聚焦單元的多個(gè)檢測(cè)單元，以及將焦點(diǎn)位置設(shè)置為互補(bǔ)的，以在同時(shí)檢測(cè)盡可能多的物體中的多個(gè)物體時(shí)拍攝到清晰的圖像數(shù)據(jù)。為了對(duì)該圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行例如基于單個(gè)檢測(cè)單元的單個(gè)圖像行的純粹解碼的、更復(fù)雜的估計(jì)，圖像數(shù)據(jù)將被合并成為共同的圖像。該合并可以包括兩個(gè)部分:一個(gè)是在橫向方向上，其中由不同的檢測(cè)單元的圖像行中的每個(gè)清晰被檢測(cè)部分被合并成共同的圖像行，另一個(gè)則是在長(zhǎng)度方向上，其中共同的圖像行形成列以成為共同的圖像。對(duì)于該過(guò)程，原始圖像優(yōu)選為被換算到共同的坐標(biāo)系統(tǒng)中。因此，另一方面應(yīng)得知檢測(cè)單元的位置和方向(記錄(Registrierung)),其中這可通過(guò)安裝過(guò)程或通過(guò)校準(zhǔn)來(lái)實(shí)現(xiàn)。
[0013]本發(fā)明具有的優(yōu)點(diǎn)是，還對(duì)于同時(shí)檢測(cè)的物體分別跟蹤焦點(diǎn)位置。這導(dǎo)致了物體的清晰圖像以及因此在后續(xù)過(guò)程中的被改善的結(jié)果，由其將輸出共同的圖像。
[0014]共同的圖像的合并和輸出，可以被限制在感興趣的區(qū)域中，以便減少數(shù)據(jù)量。例如，在各種情況下，兩個(gè)物體之間的區(qū)域沒(méi)有相關(guān)的信息。特別是對(duì)于讀碼或文字識(shí)別(0CR，光學(xué)讀碼)，對(duì)于物體表面中的大部分也是不感興趣的，其不承載代碼。
[0015]照相機(jī)系統(tǒng)最好形成為基于相機(jī)的讀碼系統(tǒng)。解碼單元從通過(guò)單獨(dú)對(duì)焦所清晰拍攝的圖像數(shù)據(jù)讀取代碼內(nèi)容。因此產(chǎn)生了更高的讀取率，然后其還可以同時(shí)讀取具有不同的聚焦要求的多個(gè)物體的代碼。
[0016]檢測(cè)單元優(yōu)選地被并排布置，使得其檢測(cè)區(qū)域至少部分地重疊，并一起覆蓋物體的流的寬度。對(duì)于排狀的拍攝區(qū)域，因此由多個(gè)并排的圖像行有效地構(gòu)成共同的圖像行。在重疊區(qū)域中，在合并共同的圖像時(shí)使用在每個(gè)區(qū)域中準(zhǔn)確聚焦的檢測(cè)單元的圖像數(shù)據(jù)。該類(lèi)型的重疊區(qū)域可能會(huì)被故意地選擇為很大，極端情況下到達(dá)完全重疊。由此同樣也產(chǎn)生了較大的選擇自由度，其中檢測(cè)單元將其焦點(diǎn)設(shè)在被冗余檢測(cè)的物體上。在重疊區(qū)域之外(即僅一個(gè)檢測(cè)單元拍攝圖像數(shù)據(jù)的區(qū)域處)，則檢測(cè)單元必定不可避免地對(duì)焦到該處存在的物體上，并且不能讓其它的檢測(cè)單元協(xié)助檢測(cè)。
[0017]估計(jì)單元優(yōu)選地被形成為，根據(jù)圖像數(shù)據(jù)分別為每個(gè)物體和/或?yàn)槊總€(gè)在物體(14)上所附的代碼(16)產(chǎn)生圖像。該圖像可全部位于單獨(dú)的檢測(cè)單元的聚焦的檢測(cè)區(qū)域中，但是還可由多個(gè)檢測(cè)單元的圖像數(shù)據(jù)合并而成。此外，圖像區(qū)域被限制在物體上或代碼上，以及同樣限制在容差區(qū)域上。下游的處理步驟隨后訪問(wèn)每個(gè)物體或代碼區(qū)域的每一個(gè)清晰的圖像。
[0018]檢測(cè)單元優(yōu)選為分離的照相機(jī)。因此檢測(cè)單元能夠以靈活的位置以及距離(特別是相互之間的距離)來(lái)安裝，以便進(jìn)行物體流上的調(diào)整。
[0019]在可選的優(yōu)選實(shí)施方案中，多個(gè)檢測(cè)單元在照相機(jī)中被合并。因此得到了緊湊的照相機(jī)系統(tǒng)(其包括所有的檢測(cè)單元)，或多個(gè)子系統(tǒng)(每個(gè)都具有統(tǒng)一的檢測(cè)單元)，但會(huì)相對(duì)地失去了各檢測(cè)單元的靈活性。
[0020]照相機(jī)系統(tǒng)優(yōu)選地具有至少一個(gè)幾何形狀檢測(cè)傳感器，以便預(yù)先檢測(cè)物體流的輪廓。因此，其例如涉及距離測(cè)定的激光掃描儀。因此預(yù)先得知物體的位置和其尺寸。因此有足夠的時(shí)間來(lái)預(yù)先決定哪個(gè)檢測(cè)單元負(fù)責(zé)哪個(gè)物體，以及實(shí)時(shí)地實(shí)現(xiàn)所需的調(diào)焦。
[0021]估計(jì)單元優(yōu)選地形成為，圖像行首先根據(jù)物體的幾何形狀或被設(shè)定的焦點(diǎn)位置被換算為可預(yù)先給定的分辨率，并最先被合并成共同的圖像。相對(duì)于通過(guò)硬件確定的圖像傳感器的分辨率本身，可預(yù)先給定的分辨率是指物體，即每個(gè)物體尺寸或結(jié)構(gòu)的像素?cái)?shù)量。后者的分辨率改變無(wú)需根據(jù)透視的轉(zhuǎn)換，其首先依賴(lài)于透視和物體的幾何形狀，特別是依賴(lài)于物體高度或代碼位置。為確定必須的焦點(diǎn)位置已考慮到了物體的幾何形狀，從而使得該焦點(diǎn)位置也表示出用于換算的合適規(guī)則。為了使之與透視上的分辨率差別無(wú)關(guān)，將固定地提供分辨率，并且所拍攝的圖像數(shù)據(jù)被重新確定比例。所以，轉(zhuǎn)換表現(xiàn)為一類(lèi)數(shù)字變焦，其相對(duì)于實(shí)際變焦來(lái)說(shuō)不是通過(guò)物鏡的改變，而是通過(guò)對(duì)圖像數(shù)據(jù)的后續(xù)處理來(lái)實(shí)現(xiàn)。
[0022]可預(yù)先給定的分辨率對(duì)于所有檢測(cè)單元的圖像數(shù)據(jù)最好是一樣的。因此，圖像包括物體結(jié)構(gòu)的彼此相同的分辨率，其中合并(拼接)被顯著地簡(jiǎn)化和改進(jìn)。因此可能的是，預(yù)先給出特別是可設(shè)想的最差的分辨率作為分辨率，即例如地板或傳送帶(其上存在物體)的虛構(gòu)的分辨率。因此，數(shù)字變焦根據(jù)焦點(diǎn)位置來(lái)跟蹤，使得結(jié)果是圖像分辨率具有恒定的被預(yù)先給定的分辨率值，并因此與提供圖像數(shù)據(jù)的焦點(diǎn)位置和檢測(cè)單元無(wú)關(guān)。
[0023]檢測(cè)單元優(yōu)選為分配有其自身的控制單元，其每個(gè)都適于設(shè)置焦點(diǎn)位置的焦點(diǎn)策略，其中該焦點(diǎn)策略是彼此互補(bǔ)的。在這里，每個(gè)檢測(cè)單元具有內(nèi)部的聚焦策略并為其自身單獨(dú)決定其所聚焦的物體。與此同時(shí)，焦點(diǎn)策略通過(guò)參數(shù)化或開(kāi)始的協(xié)議被正好相反地選擇。因此只要同時(shí)檢測(cè)多個(gè)物體就要確保沒(méi)有多個(gè)檢測(cè)單元被聚焦到相同的物體上。最好適用于這種互補(bǔ)策略的是具有兩個(gè)檢測(cè)單元的照相機(jī)系統(tǒng)，因?yàn)檫@樣的話可以特別明顯地定義對(duì)比物，但對(duì)于多個(gè)檢測(cè)單元而言可設(shè)想的是具有分級(jí)的聚焦策略。互補(bǔ)性可以首先根據(jù)檢測(cè)單元的布置得出。例如，兩個(gè)檢測(cè)單元能夠首先按照相同的策略追蹤，每個(gè)檢測(cè)單元都被聚焦到最近的物體，其中首先通過(guò)檢測(cè)單元的布置彼此得出的是，這些物體是不一樣的。
[0024]互補(bǔ)的焦點(diǎn)策略?xún)?yōu)選地根據(jù)以下標(biāo)準(zhǔn)中的至少一個(gè)來(lái)定義:所分配物體的編號(hào)、物體的高度、在物體或代碼和檢測(cè)單元之間的距離、相對(duì)于焦點(diǎn)預(yù)先設(shè)定的必要焦點(diǎn)設(shè)置和/或在光軸和物體或代碼之間的距離。例如，根據(jù)先前檢測(cè)到的幾何形狀信息或物體流的順序?yàn)槲矬w分配物體編號(hào)。根據(jù)物體的高度以及在物體和檢測(cè)單元之間的距離的選擇往往導(dǎo)致相同的結(jié)果。然而，由于橫向分量(其只在后一種情況下要考慮)，情況并非總是如此。此外，該距離是基于代碼而不是物體。必要的焦點(diǎn)調(diào)整將相對(duì)于作為參考的焦點(diǎn)預(yù)先設(shè)定進(jìn)行比較，例如與中間讀取高度的景深區(qū)域進(jìn)行比較。當(dāng)在兩個(gè)物體之間沒(méi)有靜止位置(Ruhestellung)，則實(shí)際所需的重新聚焦可能會(huì)有所不同。但是這不是針對(duì)自主的焦點(diǎn)策略的適用標(biāo)準(zhǔn)，這是因?yàn)橐粋€(gè)檢測(cè)單元的焦點(diǎn)位置必須由其它的檢測(cè)單元所知曉。
[0025]優(yōu)選地為多個(gè)檢測(cè)單元配有共同的控制單元，其為所述檢測(cè)單元各分配一個(gè)焦點(diǎn)位置。因此，這是一個(gè)外部的焦點(diǎn)優(yōu)先化(Fokuspriorisierung)的可供選擇的方案。例如，根據(jù)焦點(diǎn)列表，在所述檢測(cè)單元的中央處分配要檢測(cè)的物體或要設(shè)置的焦點(diǎn)位置。這需要更多的計(jì)算和通信成本，但可能會(huì)導(dǎo)致更高的可見(jiàn)性以及由此產(chǎn)生的在共同的控制單元中的優(yōu)化可能性從而避免沖突。例如，共同的控制單元能夠確保，當(dāng)對(duì)于額外的物體而言沒(méi)有自由的檢測(cè)單元(其能夠聚焦到物體上)時(shí)，至少一個(gè)相鄰的檢測(cè)單元分配一個(gè)物體(其需要類(lèi)似的焦點(diǎn)位置)，并因此額外的物體仍被相當(dāng)清晰地檢測(cè)。
[0026]該根據(jù)本發(fā)明的方法能夠以類(lèi)似的方式被進(jìn)一步改善，并由此顯示出類(lèi)似的優(yōu)點(diǎn)。這種有利的特征是示例性的，而并未在獨(dú)立權(quán)利要求的從屬權(quán)利要求中被詳盡無(wú)遺地描述。
[0027]在下面將示例性地根據(jù)實(shí)施方案并參照附圖更詳細(xì)地說(shuō)明本發(fā)明的其他特征和優(yōu)點(diǎn)。所示附圖示出:
[0028]圖1是在具有要檢測(cè)的物體的傳送帶上的照相機(jī)系統(tǒng)的示意性三維俯視圖；
[0029]圖2是通過(guò)根據(jù)圖1的視圖所示的、在照相機(jī)系統(tǒng)的檢測(cè)平面中的截面圖；
[0030]圖3a是示出了具有分散的協(xié)同焦點(diǎn)跟蹤的照相機(jī)系統(tǒng)的實(shí)施方案的非常簡(jiǎn)化的框圖；
[0031]圖3b是示出了具有集中的協(xié)同焦點(diǎn)跟蹤的照相機(jī)系統(tǒng)的實(shí)施方案的非常簡(jiǎn)化的框圖；
[0032]圖4a是在兩個(gè)物體上方的照相機(jī)系統(tǒng)的剖視圖，用于根據(jù)物體高度來(lái)解釋聚焦策略；
[0033]圖4b是在兩個(gè)物體上方的照相機(jī)系統(tǒng)的剖視圖，用于根據(jù)在物體或代碼和檢測(cè)單元之間的距離來(lái)解釋聚焦策略；
[0034]圖4c是在兩個(gè)物體上方的照相機(jī)系統(tǒng)的截面圖，用于根據(jù)在檢測(cè)單元的光軸和物體或代碼之間的距離來(lái)解釋聚焦策略；
[0035]圖5a是在傳送帶上的兩個(gè)物體在從不同的時(shí)間點(diǎn)先后拍攝的圖像行的位置上的示意性俯視圖；以及
[0036]圖5b是從根據(jù)圖5a的時(shí)間點(diǎn)所推導(dǎo)出的焦點(diǎn)表。
[0037]圖1示出具有要被檢測(cè)的(其上附有代碼16的)物體14的傳送帶12上的照相機(jī)系統(tǒng)10的示意性三維俯視圖。傳送帶12是用于產(chǎn)生相對(duì)于靜態(tài)的照相機(jī)系統(tǒng)10移動(dòng)的物體14的流的示例。可選的是，照相機(jī)系統(tǒng)10可以被移動(dòng)，或在靜態(tài)地安裝照相機(jī)系統(tǒng)10時(shí)物體14通過(guò)其它方式或通過(guò)自身運(yùn)動(dòng)來(lái)移動(dòng)。
[0038]照相機(jī)系統(tǒng)10包括兩個(gè)基于相機(jī)的讀碼器18a_b。其各自具有未示出的圖像傳感器，所述圖像傳感器具有多個(gè)被布置成像素行或像素矩陣的光接收元件和物鏡。因此，讀碼器18a_b是照相機(jī)，其額外裝備有用于讀取代碼信息的解碼單元和用于發(fā)現(xiàn)和編輯代碼區(qū)域的相應(yīng)預(yù)處理裝置。還可以設(shè)想的是，檢測(cè)沒(méi)有代碼16的物體14的流，并相應(yīng)地放棄解碼單元自身或放棄解碼單元的應(yīng)用。讀碼器18a-b既可以是分離的照相機(jī)也可以是在同一照相機(jī)內(nèi)的檢測(cè)單元。
[0039]在圖1的示例中，讀碼器18a_b的檢測(cè)區(qū)域20a_b是平面上的一定角度的部分。在一個(gè)時(shí)間點(diǎn)上，在傳送帶12上的物體14的圖像行隨后被檢測(cè)，并且在移動(dòng)傳送帶期間，連續(xù)的圖像行形成列，從而獲得完整的圖像。如果在特殊情況下讀碼器18a-b的圖像傳感器為矩陣傳感器，則圖像可選擇地由平面部分所合并或由矩陣中選定的行所合并，或被拍攝為快照并被單獨(dú)估計(jì)。
[0040]檢測(cè)區(qū)域20a_b很大程度上在傳送帶12的橫向方向上是重疊的。在其它實(shí)施方案中，可設(shè)想較小的重疊，或甚至是更大的重疊，直至這些檢測(cè)區(qū)域完全一致。還可使用額外的讀碼器，其檢測(cè)區(qū)域可以成對(duì)地重疊或以較大的組重疊。在重疊區(qū)域中，圖像數(shù)據(jù)被提供為冗余的。這可以用來(lái)合并成整個(gè)的圖像行，其中使用了每個(gè)像素或部分各自的清晰的圖像數(shù)據(jù)。
[0041]相對(duì)于在讀碼器18a_b上面的傳送帶12的移動(dòng)方向，幾何形狀檢測(cè)傳感器22例如按照在已知的距離測(cè)量激光掃描儀處的形式來(lái)設(shè)置，該傳感器通過(guò)其檢測(cè)區(qū)域覆蓋整個(gè)傳送帶12。幾何形狀檢測(cè)傳感器22測(cè)量傳送帶12上的物體14的三維輪廓，使得照相機(jī)系統(tǒng)10在讀碼器18a-b的檢測(cè)過(guò)程之前已經(jīng)識(shí)別出物體14的數(shù)量以及其位置和形狀或尺寸。激光掃描儀具有非常大的視角，使得還可以檢測(cè)寬的傳送帶12。然而，可以在其它實(shí)施方案中將額外的幾何形狀傳感器并排布置，以通過(guò)不同的物體高度減少陰影效果。
[0042]在傳送帶12上，還設(shè)有編碼器26，其用于確定推進(jìn)或速率?？蛇x的是，傳送帶按已知的移動(dòng)曲線可靠地移動(dòng)，或?qū)⑾鄳?yīng)的信息給出到更高級(jí)別的控制裝置的照相機(jī)系統(tǒng)。傳送帶12的相應(yīng)推進(jìn)是必須的，以通過(guò)正確的措施將以成片方式(scheibenweise)測(cè)量的幾何尺寸合并成三維的輪廓，并將圖像行合并成整個(gè)圖像，并因此在檢測(cè)期間以及直到在檢測(cè)位置下方被檢測(cè)到的物體和代碼的信息被輸出時(shí)，盡管傳送帶12在不斷運(yùn)動(dòng)，但仍保持該傳送帶12的設(shè)置。物體14將因此根據(jù)第一檢測(cè)的推動(dòng)被追蹤(跟蹤)。如上所述，其它的、未示出的傳感器可從其它角度安裝，以便從側(cè)面或從下面檢測(cè)幾何形狀或代碼。
[0043]圖2示出了通過(guò)圖1的檢測(cè)區(qū)域20a_b的平面的剖視圖。因此，此處和下文中相同的參考標(biāo)記標(biāo)示了相同的或彼此相應(yīng)的特征。兩個(gè)物體14a_b具有明顯不同的高度。讀碼器18a例如聚焦到物體14a的上側(cè)，因此物體14b被置于景深范圍之外，以及讀碼器18a沒(méi)有獲取物體14b的清晰的圖像數(shù)據(jù)。因此，兩個(gè)讀碼器18a_b以協(xié)同聚焦方式工作。在該示例中，必須注意的是，讀碼器18b聚焦在扁平的物體14b上。
[0044]圖3示出了照相機(jī)系統(tǒng)10的非常簡(jiǎn)化的框圖。每個(gè)讀碼器18a_b具有可調(diào)節(jié)的聚焦單元28，也就是，接收光學(xué)器件具有可電子調(diào)節(jié)的焦點(diǎn)位置。根據(jù)圖3a的實(shí)施方案解釋了自主的、內(nèi)部的聚焦策略。因此，每個(gè)讀碼器18a-b包括其自身的控制器30，其確定將各個(gè)要采取的焦點(diǎn)位置。然而，在根據(jù)圖3b的實(shí)施方案中，焦點(diǎn)策略在共同的控制和估計(jì)單元32集中調(diào)整。此外，混合的形式是可以想象的，其中，讀碼器18a-b首先確定焦點(diǎn)位置，中央控制器審查該決定并在可能的情況下進(jìn)行糾正。
[0045]在根據(jù)圖3的兩個(gè)實(shí)施例中，估計(jì)單元32將輸入的圖像數(shù)據(jù)合并在一起，使得每個(gè)清晰的圖像區(qū)域形成共同的圖像行。在成功估計(jì)后，圖像數(shù)據(jù)(例如每個(gè)物體一個(gè)圖像)和其它信息(例如物體的體積、所讀取的代碼信息以及類(lèi)似信息)通過(guò)輸出端34輸出到更高級(jí)別的控制裝置。在必要的情況下，所有與位置相關(guān)的信息和傳感器位置被轉(zhuǎn)換到共同的坐標(biāo)系統(tǒng)中。
[0046]如果讀碼器18a_b以不同的焦點(diǎn)位置工作，所拍攝的圖像行的與物體相關(guān)的分辨率是不同的。如在圖2的示例中顯而易見(jiàn)的，扁平的物體14b和讀碼器18b間的距離遠(yuǎn)于物體14a和讀碼器18a間的距離。因此，物體14b的圖像行相比于物體14a的圖像行而言，每個(gè)物體結(jié)構(gòu)(特別是代碼區(qū)域)包含較少的像素。為了補(bǔ)償這種差異，在本發(fā)明的實(shí)施方案中提出的是，通過(guò)在估計(jì)單元32中的后處理來(lái)調(diào)整圖像的分辨率。因此預(yù)先給出了此處關(guān)于傳送帶12的距離本身所希望的分辨率，例如在最壞的情況下仍能達(dá)到的分辨率。每個(gè)讀碼器18a-b的圖像行隨后被單獨(dú)地并以(依賴(lài)于不同的焦點(diǎn)位置的)不同的因子按所希望的分辨率重新確定比例。該效果對(duì)應(yīng)于兩個(gè)讀碼器18a-b各自的數(shù)字變焦。這些具有相同分辨率的圖像行的合并(拼接)明顯更簡(jiǎn)單，并導(dǎo)致更好的結(jié)果。
[0047]參考附圖4a_c，其中每張附圖類(lèi)似于圖2以草圖形式示出了通過(guò)讀碼器18a_b的檢測(cè)平面的截面，在下面解釋根據(jù)圖3a的照相機(jī)系統(tǒng)10的實(shí)施方案中的內(nèi)部聚焦策略。所設(shè)想的聚焦策略的準(zhǔn)則將被單獨(dú)描述，而其還能夠以混合的形式相互結(jié)合。
[0048]物體14的幾何形狀是讀碼器18a_b從幾何形狀檢測(cè)傳感器22得知的?？蛇x的是，讀碼器l8a-b本身通過(guò)內(nèi)部的距離確定裝置測(cè)量幾何形狀。但是這可能導(dǎo)致了破壞性的過(guò)渡效果，因?yàn)椴荒芴崆矮@得正確的焦點(diǎn)位置。
[0049]每個(gè)讀碼器18a_b借助于被調(diào)整的內(nèi)部聚焦策略來(lái)確定，對(duì)哪個(gè)物體14在哪個(gè)時(shí)間點(diǎn)以哪個(gè)焦點(diǎn)位置來(lái)聚焦。只要在相同的時(shí)間內(nèi)僅有一個(gè)物體14存在于檢測(cè)區(qū)域20a-b內(nèi)，則不會(huì)發(fā)生沖突。但只要在傳送帶12上，物體還能夠在拍攝方向上并排放置，則可為讀碼器18a_b選擇互補(bǔ)的聚焦策略。這可以通過(guò)適當(dāng)?shù)膮?shù)化或通過(guò)在讀碼器18a之間合適的設(shè)置的通信而發(fā)生。
[0050]一種簡(jiǎn)單的互補(bǔ)策略是針對(duì)物體編號(hào)，該物體編號(hào)在第一次檢測(cè)物體14之后通過(guò)幾何形狀傳感器22分配給物體14。按物體14進(jìn)入讀碼器18a-b的檢測(cè)區(qū)域20a_b的順序方便地進(jìn)行編號(hào)。此外，例如一個(gè)讀碼器18a負(fù)責(zé)偶數(shù)編號(hào)的物體14而另一個(gè)讀碼器18a負(fù)責(zé)奇數(shù)編號(hào)的物體14。隨后如果被可靠地識(shí)別出在其檢測(cè)區(qū)域20a內(nèi)，則將按照偶數(shù)編號(hào)的物體14參數(shù)化的讀碼器18a切換到具有偶數(shù)物體編號(hào)的物體14。這意味著，關(guān)于新的要被聚焦的物體14的各焦點(diǎn)僅在被參數(shù)化的遲滯內(nèi)改變。因此，讀碼器18a將其焦點(diǎn)位置提前切換到物體14上，而不依賴(lài)于是否滿足關(guān)于當(dāng)前物體14的讀取任務(wù)。同樣的條件也適用于奇數(shù)物體編號(hào)。
[0051]另一種互補(bǔ)策略示出在圖4a中，并使用在物體14a_b和讀碼器18a_b之間的平行距離，該平行距離通過(guò)物體14a_b的高度由讀碼器18a_b的固定安裝高度被給出。如果一個(gè)讀碼器14a聚焦到最高的物體14a_b并且另一個(gè)讀碼器聚焦到最扁平的物體14a_b，該聚焦策略將是互補(bǔ)的。
[0052]在圖4b中示出的聚焦策略將徑向(radiale)距離而非平行距離作為標(biāo)準(zhǔn)。因?yàn)榇颂幫ǔ２荒軌蛟倏紤]朝向讀碼器18a-b的表面，而是另外選擇在物體14上的參考點(diǎn)。該參考點(diǎn)例如可以是上表面的重心、物體的邊緣或物體角點(diǎn)、或者是如圖4b中所示的代碼16a_b的位置。在還要進(jìn)一步描述的聚焦策略中，此類(lèi)參考點(diǎn)還是交替地使用的。徑向最近的物體14a_b和平行最近的物體14a_b通常是一致的，但并不總是一致的。如果讀碼器18a-b相互靠近安裝，那么當(dāng)一個(gè)讀碼器14a聚焦到最近的物體14a_b并且另一個(gè)讀碼器14b聚焦到最遠(yuǎn)的物體14a_b時(shí)，聚焦策略是互補(bǔ)的?？赡懿恍枰x碼器14a_b之間的最遠(yuǎn)距離，兩個(gè)讀碼器18a_b分別選擇從其視野來(lái)看最近的物體14a_b，并因此使用相同的策略。
[0053]在一個(gè)未示出的實(shí)施方案中，被聚焦的物體18a_b是，具有到焦點(diǎn)預(yù)先設(shè)定的最小或最大的距離的物體。所述焦點(diǎn)預(yù)先設(shè)定為一靜止位置，當(dāng)沒(méi)有檢測(cè)到物體18a_b時(shí)，讀碼器18a_b會(huì)返回該靜止位置。
[0054]圖4c再次示出了一種變體，其可以使用一種聚焦策略，即到讀碼器18a_b的光軸的距離。因此可以聚焦到在最右邊的物體14a_b或在最左邊的物體14a_b。還可以設(shè)想的是，選擇位于最中央的位置處的或在至少被定位到中央處的物體14a_b，即只計(jì)算到讀碼器18a-b的光軸的距離的絕對(duì)值。
[0055]作為各聚焦策略的替代方法，在根據(jù)圖3b的實(shí)施方案中將所需的焦點(diǎn)位置分配在中央。這將借助圖5進(jìn)行說(shuō)明。但是，中央聚焦策略還可以替代地或附加地將以上所描述的準(zhǔn)則應(yīng)用于內(nèi)部聚焦策略。
[0056]圖5a示出傳送帶12上的兩個(gè)物體14a_b的示意性俯視圖。用線條表示由讀碼器所拍攝的圖像行的網(wǎng)格。所述圖像行定位傾斜于傳送帶12。這種定位并不重要，只要傳送帶12的完整寬度被拍攝到即可，并且作為替代還可能按照如圖1中所示的垂直定位。圖像行還被相應(yīng)地分配時(shí)間點(diǎn)t0到t9。Π到f 13被描述為根據(jù)物體14a-b的幾何形狀設(shè)置的焦點(diǎn)位置。
[0057]圖5b示出了根據(jù)圖5a的時(shí)間點(diǎn)所推導(dǎo)出的焦點(diǎn)表。焦距位置fl到Π3和該焦點(diǎn)表將例如基于幾何形狀檢測(cè)傳感器22的數(shù)據(jù)在控制單元和估計(jì)單元32或焦點(diǎn)主機(jī)(Fokusmaster)集中生成。根據(jù)該焦點(diǎn)表為控制和評(píng)估單元32分配聚焦任務(wù)。只要在一行中只有一個(gè)條目，則這就意味著，只有一個(gè)物體14a_b被同時(shí)檢測(cè)到。因此，控制和估計(jì)單元32可以選擇兩個(gè)讀碼器18a-b中的任一個(gè)，并指示其調(diào)整焦點(diǎn)位置。方便地將這種分配改變?yōu)椴环€(wěn)定的，而是為物體14a_b —次選定的讀碼器18a_b將導(dǎo)致跟蹤。其它的讀碼器18a_b能夠?yàn)楂@取冗余數(shù)據(jù)而同樣聚焦在物體上。
[0058]這對(duì)于時(shí)間tO到t4和焦點(diǎn)位置f I至f5有效，使得例如讀碼器14a按照控制和估計(jì)單元32的指示聚焦在物體14b上,并且其焦點(diǎn)跟蹤在焦點(diǎn)位置f I到f5。一旦在時(shí)間點(diǎn)t5，兩個(gè)物體14a-b被同時(shí)檢測(cè)，則相應(yīng)地在焦點(diǎn)表中關(guān)于t5的行包括兩個(gè)條目，則其它讀碼器14b被指示，以焦點(diǎn)位置f6聚焦第二物體14a，同時(shí)到目前為止一直聚焦到物體14b上的讀碼器14a繼續(xù)以焦點(diǎn)位置f7對(duì)物體14b進(jìn)行焦點(diǎn)跟蹤。從下一個(gè)時(shí)間點(diǎn)t6開(kāi)始，兩個(gè)讀碼器I4a-b以焦點(diǎn)位置f8、f9對(duì)被分配的物體14a-b進(jìn)行焦點(diǎn)追蹤。到時(shí)間點(diǎn)t8，聚焦到物體14b的讀碼器18a可以過(guò)渡到焦點(diǎn)預(yù)先設(shè)定并且在該時(shí)間點(diǎn)之后提供新的物體14，或?yàn)榱诉M(jìn)行冗余的圖像檢測(cè)聚焦于其它的物體14a。物體14b現(xiàn)在可以從焦點(diǎn)列表中刪除。相應(yīng)地，在時(shí)間點(diǎn)t9之后對(duì)于讀碼器18b和物體14a適用。
[0059]當(dāng)前所設(shè)定的焦點(diǎn)位置始終通過(guò)在焦點(diǎn)表上最早的條目來(lái)確定。如果其基于幾何形狀檢測(cè)產(chǎn)生了變化，則關(guān)于目前活動(dòng)的物體14的焦點(diǎn)位置被盡可能快地設(shè)置，并被不斷地更新。多個(gè)物體14a_b位于拍攝區(qū)域20a_b中，各讀碼器18a_b的聚焦通過(guò)焦點(diǎn)主機(jī)給出。通過(guò)讀取物體14上的代碼16可釋放物體，即通過(guò)滿足讀取條件，通過(guò)在物體14退出拍攝區(qū)域20a-b之后的讀碼器18a_b本身，或通過(guò)滿足所定義的焦點(diǎn)釋放點(diǎn)來(lái)實(shí)現(xiàn)。
[0060]只要該活動(dòng)物體還不在可視區(qū)域內(nèi)，讀碼器18a_b可以保持焦點(diǎn)預(yù)先設(shè)定。焦點(diǎn)預(yù)先設(shè)定優(yōu)選是可編程的，并例如被設(shè)置到一個(gè)能最佳地利用景深區(qū)域的值，例如使得讀取范圍正好結(jié)束在傳送帶12的高度處。隨著物體進(jìn)入讀碼器18a_b的檢測(cè)區(qū)域20a_b中，將使用根據(jù)幾何形狀數(shù)據(jù)的距離值或因此推導(dǎo)出來(lái)的焦點(diǎn)位置，其中可以預(yù)先計(jì)劃傳遞{ Ober-^bc 以便通過(guò)焦點(diǎn)位置的轉(zhuǎn)換來(lái)補(bǔ)償延遲。
[0061]反過(guò)來(lái)，在釋放焦點(diǎn)時(shí)，即如果物體14已經(jīng)離開(kāi)檢測(cè)區(qū)域20a_b，將實(shí)現(xiàn)成功地讀取或者達(dá)到釋放對(duì)焦點(diǎn)，則在列表中設(shè)置在下一個(gè)物體14上的焦點(diǎn)位置。如果焦點(diǎn)列表示出目前未檢測(cè)到任何物體14，則實(shí)現(xiàn)設(shè)置回焦點(diǎn)預(yù)先設(shè)定或簡(jiǎn)單地保持最后的焦點(diǎn)位置。
[0062]如果在任何時(shí)間不能同時(shí)檢測(cè)到比存在讀碼器18a_b時(shí)更多的物體時(shí)，僅能夠確保在所有物體14上的清晰聚焦。但是，當(dāng)多余的物體14不能被單獨(dú)聚焦時(shí)，將通過(guò)更多個(gè)焦點(diǎn)位置來(lái)進(jìn)一步減少?zèng)]有被清晰檢測(cè)的物體14的數(shù)量。此外，可以設(shè)想的是，合理地使用聚焦位置，以便至少近似清晰地檢測(cè)盡可能大量的物體。因此，將被同時(shí)檢測(cè)的物體分配到多個(gè)組中，如存在讀碼器18a-b，并且該組分配正好實(shí)現(xiàn)通過(guò)合適的聚焦位置使得每個(gè)組中至少一個(gè)物體14足夠清晰，并且如果可能的話，還有其它的物體14分別在景深區(qū)域中，或至少與其相距不遠(yuǎn)。
【權(quán)利要求】
1.一種照相機(jī)系統(tǒng)(10)，特別是基于照相機(jī)的讀碼系統(tǒng)，所述照相機(jī)系統(tǒng)(10)用于檢測(cè)相對(duì)于所述照相機(jī)系統(tǒng)(10)移動(dòng)的物體(14)的流，其中所述照相機(jī)系統(tǒng)(10)包括多個(gè)檢測(cè)單元(18)和至少一個(gè)控制單元(30、32)，每個(gè)檢測(cè)單元具有圖像傳感器和聚焦單元(20)，以在同時(shí)檢測(cè)多個(gè)物體(14)時(shí)將所述檢測(cè)單元(18)的焦點(diǎn)位置互補(bǔ)地設(shè)置，使得由至少一個(gè)檢測(cè)單元(18)清晰地檢測(cè)盡可能多的物體(14)， 其特征在于， 提供了估計(jì)單元(32)，其適于將所述檢測(cè)單元(18)的圖像數(shù)據(jù)合并成共同的圖像。
2.如權(quán)利要求1所述的照相機(jī)系統(tǒng)(10)，其中所述檢測(cè)單元(18)被并排布置，使得其檢測(cè)區(qū)域(20)至少部分地重 疊，并一起覆蓋物體(14)的流的寬度。
3.如權(quán)利要求1或2所述的照相機(jī)系統(tǒng)(10)，其中所述估計(jì)單元(32)適于根據(jù)圖像數(shù)據(jù)分別為每個(gè)物體和/或?yàn)槊總€(gè)在物體(14)上所附的代碼(16)產(chǎn)生圖像。
4.如上述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的照相機(jī)系統(tǒng)(10)，其中所述檢測(cè)單元(18)為分離的照相機(jī)。
5.如權(quán)利要求1到3中任一項(xiàng)所述的照相機(jī)系統(tǒng)(10)，其中多個(gè)檢測(cè)單元(18)被合并在照相機(jī)中。
6.如上述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的照相機(jī)系統(tǒng)(10)，其中所述照相機(jī)系統(tǒng)(10)具有至少一個(gè)幾何形狀檢測(cè)傳感器(22)，以便預(yù)先檢測(cè)物體(14)的流的輪廓。
7.如上述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的照相機(jī)系統(tǒng)(10)，其中所述估計(jì)單元(32)適于將圖像行首先根據(jù)物體的幾何形狀或所設(shè)定的焦點(diǎn)位置換算為能夠預(yù)先給定的分辨率，并隨后最先被合并成共同的圖像。
8.如權(quán)利要求7所述的照相機(jī)系統(tǒng)(10)，其中所述能夠預(yù)先給定的分辨率對(duì)于所有檢測(cè)單元的圖像數(shù)據(jù)是一樣的。
9.如上述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的照相機(jī)系統(tǒng)(10)，其中所述檢測(cè)單元(18)被分配有其自身的控制單元(30)，所述控制單元(30)每個(gè)都適于設(shè)置焦點(diǎn)位置的焦點(diǎn)策略，其中所述焦點(diǎn)策略是彼此互補(bǔ)的焦點(diǎn)策略。
10.如權(quán)利要求9所述的照相機(jī)系統(tǒng)(10)，其中所述互補(bǔ)的焦點(diǎn)策略根據(jù)以下標(biāo)準(zhǔn)中的至少一個(gè)來(lái)定義:所分配的物體編號(hào)、所述物體(14)的高度、在物體(14)或代碼(16)和檢測(cè)單元之間的距離、相對(duì)于焦點(diǎn)預(yù)先設(shè)定的必要焦點(diǎn)設(shè)置和/或在光軸和物體(14)或代碼(16)之間的距離。
11.如權(quán)利要求1到8中任一項(xiàng)所述的照相機(jī)系統(tǒng)(10)，其中所述檢測(cè)單元(18)配有共同的控制單元(32)，所述控制單元(32)為所述檢測(cè)單元(18)各分配一個(gè)焦點(diǎn)位置。
12.一種使用多個(gè)用于拍攝物體(14)的圖像數(shù)據(jù)的檢測(cè)單元(18)檢測(cè)所述物體(14)的流的方法，其中所述檢測(cè)單元(18)的焦點(diǎn)位置被設(shè)置為互補(bǔ)的，使得在同時(shí)檢測(cè)多個(gè)物體(14)時(shí)，在檢測(cè)單元(18)中清晰地檢測(cè)盡可能多的物體(14)，其中不同的檢測(cè)單元(18)將其焦點(diǎn)位置設(shè)在不同的物體(14)上， 其特征在于， 將所述檢測(cè)單元(18)的圖像數(shù)據(jù)合并成共同的圖像。
13.如權(quán)利要求12所述的方法，其中圖像行首先根據(jù)事先檢測(cè)的物體幾何形狀被換算為相對(duì)于所檢測(cè)的物體(14)預(yù)先給定的分辨率，特別是為所有的檢測(cè)單元(18)被換算為相同的能夠預(yù)先給定的分辨率，并隨后最先被合并成共同的圖像。
14.如權(quán)利要求12或13所述的方法，其中在所述檢測(cè)單元(18)內(nèi)，每個(gè)焦點(diǎn)位置根據(jù)彼此相對(duì)排斥的標(biāo)準(zhǔn)被自主地設(shè)置。
15.如權(quán)利要求12或13所述的方法，其中所述焦點(diǎn)位置根據(jù)被同時(shí)檢測(cè)的物體(14)集中地確定，并被呈現(xiàn)給所述檢測(cè)單`元(18)。
【文檔編號(hào)】H04N1/387GK103581555SQ201310325470
【公開(kāi)日】2014年2月12日 申請(qǐng)日期:2013年7月30日 優(yōu)先權(quán)日:2012年7月31日
【發(fā)明者】羅蘭·吉林, 于爾根·賴(lài)興巴赫 申請(qǐng)人:西克股份公司