[發明專利]一種用于擴展由視覺系統攝像機成像的場景視野的系統

有效

• 申請號: 201610913253.7
• 申請日: 2016-10-19
• 公開（公告）號: CN106973197B
• 公開（公告）日: 2021-06-11
• 發明（設計）人: L·努恩寧克;C·W·格斯特;W·埃奎特茲;M·D·恩格爾
• 申請（專利權）人: 康耐視公司
• 主分類號: H04N5/225
• 分類號: H04N5/225
• 代理公司: 廣州嘉權專利商標事務所有限公司 44205
• 代理人: 鄭勇

本發明提供了一種用于擴展由視覺系統攝像機成像的場景視野的系統，其中所述視覺系統攝像機上具有界定圖像平面的圖像傳感器。在一個實施例中，FOVE包括從分別位于第一和第二部分視野中的場景中沿第一和第二光軸傳送光線的第一和第二反光鏡。第三和第四反光鏡分別接收反射自第一和第二反光鏡的光線。所述第三和第四反光鏡在第一條帶和與第一條帶毗鄰的第二條帶中反射接收的光線到圖像平面上。第一和第二光軸近似平行，而場景和圖像平面之間的第一聚焦光路以及圖像平面和場景之間的第二聚焦光路在長度上近似相等。在實施例中光路被旋轉一個直角。

相關申請

本申請為2015年4月7日提交的名為“視覺系統中的視野擴展系統和方法”的共同待決的美國專利申請序號14/680,143的部分延續案，該申請是2012年10月4日提交的名為“視覺系統中的視野擴展系統和方法”且2015年5月12日授予美國專利號9,027,838的共同待決的美國專利申請序號13/645,241的延續案，該申請是2012年2月6日提交的名為“視覺系統中的視野擴展系統和方法”且2014年2月11日授予美國專利號8,646,690的共同待決的美國專利申請序號13/367,141的部分延續案，以上任一申請在此通過引用全文并入。

技術領域

本發明涉及視覺系統，尤其是涉及用于擴展視覺系統攝像機鏡頭的視野的系統和方法。

背景技術

執行對象測量、檢查、校準和/或符號解碼（例如，條形碼-也被稱為“ID”）的視覺系統在不同領域和行業中得到廣泛應用。這些系統基于對獲取物體或者對象的圖像（通常是單維、二維或者三維上的灰度或者彩色圖像）的圖像傳感器的使用，并且使用板上或者互連的視覺系統處理器對獲取的圖像進行處理。所述處理器通常包括處理硬件以及執行一個或者多個視覺系統處理的非暫時性計算機可讀程序指令以基于處理后的圖像信息生成期望輸出值。此類圖像信息通常可在圖像像素陣列中得到，其中每一圖像像素均具有多變的顏色和/或飽和度。C以ID閱讀器為例（在此也被稱為攝像機），用戶或者自動處理程序獲取對象的被認為具有一個或者多個條形碼的圖像。對此圖像進行處理以識別條形碼的特征，然后通過解碼程序和/或處理器進行解碼以獲取所述條形碼所代表的內在的字母數字數據。

ID閱讀器的一個常見應用是對沿著生產和物流作業中的路線（比如輸送帶）移動的目標進行追蹤并分類。可將所述ID閱讀器定位在整個路線上，在對象在其視野下移動時以合適的視角獲取需要的所有對象各自的ID。依賴于閱讀器相對于路線的位置和對象的大小，閱讀器對于對象的焦距可以是多變的。這樣，較大的對象可能導致其距其上方的閱讀器較為接近，而較小/較平的對象可能會具有離閱讀器較遠的條形碼。在每一案例中，ID應該在足夠的分辨率下出現，這樣才能被正確的成像和解碼。因此，單個閱讀器的視野，尤其是在橫向的方向中（垂直于路線的移動方向），通常會受到限制。在對象和/或路線相對較寬的情況下，單個ID閱讀器的鏡頭或者傳感器可能會在橫向的方向上不具有足夠的視野在保持對ID進行精確成像和解碼所需要的分辨率的同時覆蓋路線的整個寬度。無法對全寬度進行成像會導致閱讀器錯過其視野之外的ID。

數個技術能夠克服單個ID閱讀器視野上的缺陷，并能夠擴展系統在寬度方向上的總視野。舉例來說，人們能夠采用并排對焦的多個ID閱讀器/攝像機以完全覆蓋路線的整個寬度。但這通常會導致成本的上升，因為此方案需要額外的硬件和光學器件。可選地，可以采用先天具有更寬視野（FOV）的線掃描系統。然而，此結構也增加了成本，因為其也需要更多的專業硬件并且通常會增加系統的復雜性。舉例來說，使用線掃描結構通常需要編碼器以檢測路線的相對運動。另一方法是在單個ID閱讀器中采用較大的傳感器，以提供在寬度方向上對線路進行適當成像所需要的分辨率。然而，所述方法也需要額外的成本，因其使用了較少見的硬件。另外，在市場上可以買到的大部分傳感器（比如CMOS傳感器，但其它類型的傳感器，比如CCD，仍然在計劃之內）是標準制式的，比如4×3或者16×9，這樣，提供較大的橫向分辨率也需要同時提高縱向（即路線移動的方向）分辨率。增加的縱向方向可能會導致傳感器在多個捕獲的圖像幀上捕獲同一個ID，因為對象穿過了放大了的視野。這反而導致了無關的、對同一ID的處理和/或解碼并帶來將單個對象誤解為多個在閱讀器下方通過的對象的風險。