[發明專利]使用多增益圖像確定和調整相機參數的系統和方法

有效

• 申請號: 201310495187.2
• 申請日: 2013-10-21
• 公開（公告）號: CN103780832B
• 公開（公告）日: 2017-09-12
• 發明（設計）人: J·A·內格羅;E·B·斯托克斯
• 申請（專利權）人: 康耐視公司
• 主分類號: H04N5/232
• 分類號: H04N5/232;H04N5/235;H04N5/357
• 代理公司: 廣州嘉權專利商標事務所有限公司44205
• 代理人: 譚英強

相關申請

本申請要求于2012年10月19日提交的，標題為使用多增益圖像的相機參數的確定和調整的系統和方法的美國臨時申請61716370的權益，其公開內容通過引用整體并入本文中。

技術領域

本發明涉及視覺系統相機中的參數控制，更具體地涉及到這些參數的自動調整。

背景技術

用于對象和/或符號代碼解碼或標記（例如一維（1D）和二維（2D）數據矩陣（datamatrix）條形碼、點陣碼等，也被稱為"ID"）的測量、檢測、校正的視覺系統在應用和工業中被廣泛地使用。這些系統基于使用一種圖像傳感器（也稱為"成像器"），其獲得物體或目標的圖像（典型地灰度或彩色圖像，及一維、二維或三維圖像），以及使用板載的或互聯的視覺系統處理器處理這些獲得的圖像。處理器通常既包括處理硬件又包括非臨時性計算機可讀程序指令，它們基于對圖像處理的信息執行一個或多個視覺系統進程，以產生期望的輸出。該圖像信息通常被提供在圖像像素的陣列中，每一個圖像像素都具有不同顏色和/或強度。在ID讀取器（在本文中也稱為"照相機"）的示例中，用戶或自動處理進程獲得被認為包含一個或多個條形碼、二維碼或其它ID類型的目標的圖像。對此圖像進行處理以識別代碼的特征，然后通過解碼進程和/或處理器進行解碼以獲取所述代碼所代表的內在的字母數字數據。

一般使用的ID讀取器是手提式類型，用戶將其指向包含ID的對象或場景，然后拉動一觸發板機（一般地為手柄上的按鈕）以獲取并解碼代碼。通常，在代碼的成功讀取/解碼后，有可見的和/或聽得見的警報，例如綠光和/或一蜂鳴聲。手提式ID讀取器可包括一個或多個類型的"內部"照明，其是從讀取器本身的殼體投射出的照明。這樣的照明可以多種顏色、擴散性、和/或相對于場景的角度提供。更一般地，ID成像時的相對角度、周圍的光照條件和ID的性質都可實質上變化。例如，ID可作為一高對比度圖案或一低對比度圖案印刷在對象上，或作為非印刷的、鑲入/雕刻的圖案形成于對象上。讀取器應該適應所有這些變化并對其參數作出適當的調整，比如像素增益、亮度曝光和/或照明類型和/或照明強度，以便為解碼提供最佳的圖像。

在先技術的系統試圖以多種方式優化讀取器的性能。例如，一些系統捕獲一連串圖像，其中的每一張以不同的相機參數設定來捕獲，然后分析那些圖像以確定圖像中特征的質量。解碼所述圖像的一個或多個。其它系統試圖預觸發捕獲場景的圖像，以確定主要的條件，如此，當拉動板機時，以針對該條件更佳的相機設定來捕獲圖像。然而，第一種示例的方法不利地延遲了對解碼的圖像的最終獲得，而第二種示例的方法不利地要求用戶在拉動板機之前將讀取器保持在相同的位置和方向。這兩種方法可能會減少（或者不增加）裝置的"迅捷度"，亦即期間出現成功讀取的從扣動扳機到蜂鳴的時間。

因此需要，使在成像場景中的對象上的有用特征的識別和處理（例如ID查找和解碼）的迅捷度增加的系統和方法，其中該場景可能在對應每一對象和/或每一場景的光照和其它條件之間存在很大的變化。更一般地，可取的是，該系統和方法在一變化的照明和/或圖像捕獲環境中有效地提供裝置的敏感的自動調整。

發明內容

本發明通過提供用于自動調整視覺系統相機參數和/或由該相機成像的對象的相關的照明參數的系統和方法，克服了在先技術的缺陷，本發明的系統和方法在相機的圖像傳感器上使用多個不同的增益（多增益）設定以確定產生最可讀的增益圖像的增益值。使用多個增益設定的增益圖像（具有最好特性的）可作為一分立的增益圖像（例如交織為一整體的雜交圖像或提取為一欠采樣圖像）來讀取信息，和/或相機參數（例如全局的增益和/或全局的曝光時間）可在整個陣列中的像素內統一設定為最佳值以為了捕獲下一個更高采樣率的圖像。然后由該圖像讀出（例如解碼）包含在已識別的有用特征（例如查找到的ID）內的信息。

在一說明性的實施例中，提供了用于自動調整視覺系統相機的設定的系統和方法，該視覺系統相機捕獲場景中的包含有用特征（例如ID）的圖像。一處理器（CPU）從具有像素陣列的圖像傳感器（一般地為灰階）接收圖像數據，該像素布置為離散的像素組合。這些像素組合中的每一個可按各自的增益設定獨立調整。一調整進程讀取該像素組合并選擇至少一個與該像素組合中的至少一個相關的捕獲的增益圖像。選定的增益圖像包括成像場景中的有用特征的一個型式，該有用特征的一個型式允許從其中讀取信息，該信息具有足夠的細節以在進一步的進程中進一步使用（例如解碼圖像中的ID以產生解碼數據）。