CN102640165A - 包括用于图像获取的边界搜索的基于成像的扫描器 - Google Patents

Abstract

一种使用基于成像的条形码读取器来标识所捕捉图像帧内的期望获取区域的方法，期望获取区域包括目标条形码以及被边界包围的期望获取区域的范围，该方法具有下列特征：标识所捕捉图像帧中与目标条形码的图像对应的区域；确定成像目标条形码内的参考点；确定期望获取区域的图像内的参考点；搜索期望获取区域的边界的图像；标识期望获取区域的成像边界；以及，将所捕捉图像帧中与成像边界内的图像对应的一部分保存在存储器中。

Description

包括用于图像获取的边界搜索的基于成像的扫描器

技术领域

本公开涉及用于使用基于成像的条形码读取器对单据进行图像获取的方法和设备，尤其涉及用于使用读取器来对单据进行成像的方法和设备，其中单据由边界来标记，并在单据内包括已知大小和位置的目标条形码，读取器的图像处理系统分析捕捉到的图像帧，将已成像的目标条形码的大小和位置与单据中目标条形码的已知大小和位置相关联，然后搜索单据的边界以准确地确定已成像单据的范围。

背景

现有的便携式条形码读取器是手持式的，并可以相对于目标条形码移动，以对条形码进行成像和解码。通过瞄准可见瞄准图案以击中包裹的条形码区域，将目标对象（例如包括目标条形码的产品包装）置于条形码读取器的视场（FV）内。在固定的条形码读取器中，情况相反，即将产品移动通过固定的视场。条形码读取器通常提供可听的和/或可视信号，以指出目标条形码已经被成功地成像和解码。

固定和便携式这两种基于成像的条形码读取器都包括成像系统，该成像系统包括至少一个用于捕捉相机组件视场的图像帧的相机组件。典型的相机组件包括像素或传感器阵列，该阵列具有诸如电荷耦合器件（CCD）或互补金属氧化物半导体（CMOS）器件之类的光敏元件，以及用于将视场投射和聚焦到传感器阵列上的成像透镜组件。相机组件可以由照射系统来扩充，该照射系统具有将照射引向目标对象的发光二极管（LED）或冷阴极荧光灯（CCFL）。在某些情况下，目标对象可能是单据或文件，单据或文件的范围有时被称为期望图像获取区域。单据或文件也可以包括在单据或文件边界之内的目标条形码。

如果目标对象在相机组件的视场内，则从目标对象反射的光通过成像透镜组件被聚焦，使得被聚焦的光会聚到光敏元件的传感器阵列上。由成像系统的图像处理电路按顺序读出传感器阵列的像素，生成表示捕捉到的图像帧的模拟信号。模拟信号由增益因子放大，经放大的模拟信号通过模拟-数字转换器数字化。所捕捉图像帧的数字化版本存储在存储器中，存储在存储器中的所捕捉图像帧的数字值对应于在曝光时段期间由传感器阵列的各个传感器或像素接收到的光。

图像处理系统对捕捉到的图像帧进行操作，以：1)标识所捕捉图像帧内的已成像条形码，并试图解码已成像条形码；以及，2)标识已成像的单据或文件的范围或界限，使得所捕捉图像帧中对应于已成像的单据或文件的部分可以被保存和/或供进一步处理，即，签名验证。换言之，除标识和解码所捕捉图像帧内的已成像目标条形码之外，图像处理系统另外还试图标识所捕捉图像帧的（传感器阵列的像素阵列）对应于或与期望图像获取区域相同（即对应于试图成像的单据或文件）的区域。

用于条形码读取（即，对目标条形码进行成像和解码）以及用于图像获取的基于成像的条形码读取器的设计者所面临的一个问题是准确地确定成像单据或文件的范围。在用于对其中条形码位于单据内的单据进行图像处理的常规条形码读取器中，向图像处理系统提供将目标条形码的大小和位置与单据相对于目标条形码的大小和位置相关联的信息。例如，可以提供将单据的大小和位置与目标条形码的预定点（例如，目标条形码的中心）相关联的信息。当图像处理系统标识所捕捉图像帧内的已成像目标条形码时，可以标识已成像条形码的中心，并且当与关于单据相对于目标条形码中心的大小和位置的预先提供信息相结合时，图像处理系统可以尝试从已成像条形码的中心向外缩放和外推所捕捉图像帧内的已成像单据的范围或界限。

前述的缩放和外推已成像单据的范围或界限的常规方法是有问题的。目标条形码相对于单据大小的大小可能十分不同，例如，单据可能是单据内目标条形码大小的10倍（或更大），如此，在确定所捕捉图像帧中的已成像目标条形码的中心时即便几个像素的小误差也会被外推过程放大10倍或更大，从而在确定已成像单据的范围时导致大到不能接受的错误。例如，如果已成像条形码的角被用作预测或外推已成像单据的角位于何处的基点，当试图外推到已成像单据的角时，在已成像条形码的角的位置方面即便约几个像素量级的小误差也会被显著放大。

因此，准确地标识诸如已成像单据、已成像文件，或已成像标签之类的已成像的期望获取区域的范围或界限，对基于成像的条形码读取器的设计者来说仍然是一个挑战。

发明内容

本公开的示例性实施例包括用于准确地标识所捕捉图像帧内的期望获取区域的基于成像的系统、设备和方法，其中期望获取区域是单据、标签或文件、或其一部分，被外围边界包围，并在期望获取区域内包括目标条形码。本公开的示例实施例描述使用基于成像的条形码读取器来标识所捕捉图像帧内的期望获取区域的方法，期望获取区域包括目标条形码以及由边界包围的期望获取区域的范围，基于成像的条形码读取器包括用于对视场进行成像并生成成像系统视场的图像帧的成像系统，用于存储所捕捉图像帧的数字化表示的存储器，以及，对所捕捉图像帧的数字化表示进行操作的图像处理系统，该方法的步骤包括：标识所捕捉图像帧中与目标条形码的图像对应的区域；使用被提供到成像系统的关于目标条形码的大小的信息，确定所成像的目标条形码内的参考点；使用被提供到成像系统的关于期望获取区域内的目标条形码的位置以及所成像的目标条形码内所确定的参考点的信息，确定期望获取区域的图像内的参考点；使用被提供到成像系统的将目标条形码的大小与期望获取区域的大小相关联的信息以及所成像的期望获取区域内的所确定参考点，搜索期望获取区域的边界的图像；标识期望获取区域的所成像边界；以及，将所捕捉图像帧中与所成像边界内图像对应的部分保存在存储器中。

本公开的另一个示例实施例描述使用基于成像的条形码读取器来标识所捕捉图像帧内的期望获取区域的方法，期望获取区域包括目标条形码以及由边界包围的期望获取区域的范围，该方法的步骤包括：标识所捕捉图像帧中与目标条形码图像对应的区域；确定关于目标条形码的大小和期望获取区域内目标条形码的位置以及所成像目标条形码内的所确定参考点以及将目标条形码的大小与期望获取区域的大小相关联的信息；确定所成像目标条形码内的参考点；确定期望获取区域的图像内的参考点；搜索期望获取区域的边界的图像；标识期望获取区域的所成像的边界；以及，将所捕捉图像帧中与所成像边界内图像对应的部分保存在存储器中。

本发明的另一示例实施例描述用于对期望获取区域进行成像的基于成像的条形码读取器，期望获取区域包括目标条形码以及由边界包围的期望获取区域的范围，该读取器包括：成像系统，包括传感器阵列以及用于对成像系统的视场进行成像并将光从视场投射到传感器阵列的成像透镜组件，成像系统生成成像系统的视场的图像帧；用于存储所捕捉图像帧的数字化表示的存储器；以及，对所捕捉图像帧的数字化表示进行操作以执行下列操作的图像处理系统：标识所捕捉图像帧中与目标条形码的图像对应的区域；使用关于目标条形码的大小的信息，来确定所成像目标条形码内的参考点；使用关于期望获取区域内目标条形码的位置以及所成像目标条形码内所确定的参考点的信息，来确定期望获取区域的图像内的参考点；使用将目标条形码的大小与期望获取区域的大小相关联的信息以及所成像期望获取区域内所确定的参考点，来搜索期望获取区域的边界的图像；以及，标识期望获取区域的所成像边界，并将所捕捉图像帧中与所成像边界内的图像对应的部分保存在存储器中。

附图简述

参照附图考虑对本发明以下描述，对于与本公开相关领域的技术人员而言，本公开之前以及其他特点和优点将变得显而易见，在各个附图中，除非另行指出，否则类似的附图标记指代类似的部分，其中：

图1是本公开的基于成像的条形码读取器的示例性实施例的示意侧视图；

图2是图1的条形码阅读器的示意正视图；

图3是图1的条形码阅读器的示意俯视图；

图4是图1的条形码阅读器的成像组件的相机组件的示意图，部分是截面图，部分是侧视图；

图5是图1的条形码阅读器的示意框图；

图6是所捕捉图像帧的示意图，包括存储在图1读取器的存储器中的成像单据，并由图像处理系统操作以标识所捕捉图像帧中与成像单据对应的部分；以及

图7是示意流程图，示出了由图像处理系统用来标识所捕捉图像帧中与所成像单据对应的部分的方法或过程的选定步骤。

具体实施方式

本公开涉及用于更准确地成像期望图像获取区域（诸如单据或单据的一部分）的系统。具体而言，本公开的系统包括用于使用基于成像的条形码读取器或扫描器对单据进行成像的设备和方法，其中单据由边界标记，并在单据内包括已知大小和位置的目标条形码，读取器的图像处理系统分析所捕捉的图像帧，将所成像目标条形码的大小和位置与单据中目标条形码的已知大小和位置相关联，然后搜索单据的边界以准确地确定所成像单据的范围。

在图1中所示的一个示例实施例中，基于成像的条形码读取器或扫描器10是手持式、便携式的基于成像的成像器和条形码读取器，其适用于对目标或期望图像获取区域100进行成像以及读取期望获取区域100内的目标条形码102。期望获取区域100可以是单据、标签、或文件、或其某些部分。在附图中，附加到包裹104的单据106被示为示例性期望获取区域100。读取器10的一个用途是在包裹投递业务中，其中正被投递的包裹104包括被包裹投递公司附加到包裹上的单据106。单据106包括轮廓或外围边界108，用于由收件人签名以确认包裹104已被安全收到的签名框区域110。单据106还包括打印在单据106范围内（即，在边界108的范围内）的目标条形码102。

打印在单据106上的目标条形码102编码了包裹投递公司在标识并跟踪包裹104时所使用的唯一标识号码。在包裹104投递并且收件人在签名框区域110签名之后，希望使用读取器10来：1）捕捉单据106的图像，包括收件人的签名112。收件人的签名112可以，例如，接受进一步处理，例如，签名验证。2)捕捉单据106上目标条形码102的图像102'（在图6中示意性地示出），以向包裹投递公司和/或发件人确认在其目的地收到包裹104。

在图1-5中的10示意性地示出本发明的基于成像的条形码读取器的第一示例性实施例。条形码读取器10包括安装在外壳16上的成像系统12和解码系统14。读取器10能够对诸如单据18之类的目标对象进行成像，并读取（即，成像和解码）打印在单据18上的目标条形码14中的编码标记。通常，目标条形码采用可以目标1D（例如，代码128）条形码或2D（例如，DataMatrix）条形码的形式。如此处所使用的，目标条形码将被理解为涵盖1D和2D两种条形码。

成像系统12适用于捕捉成像系统12的视场FV的图像帧，解码系统14适用于解码所捕捉图像帧（即目标条形码102的图像102'，下文称为成像目标条形码102'）内的编码标记。外壳16支撑读取器10的电路18，包括外壳16的内部区域17内的成像和解码系统12、14。

成像系统12包括模块化扫描引擎或成像相机组件20以及相机外壳24内支撑的关联成像电路22。相机组件20包括像素或传感器阵列28以及成像透镜组件30。成像透镜组件30将来自在成像透镜组件的向前方向F（图1）延伸的视场FV的光聚焦或投射到传感器阵列28的光接收部分28a。传感器阵列28包括光传感器或像素的阵列，并被定位在成像透镜组件30的后方或向后方向R（图1）上。相机外壳24另外还支撑用于向视场FV投射照射图案IP以照射视场的照射组件40，以及用于将瞄准图案AP向视场FV投射以帮助读取器10的用户适当地将读取器瞄准期望图像获取区域100（即，单据106）的瞄准图案组件45。

照射组件40可包括安装在相机外壳24正面24b的一个或多个LED 42。照射图案IP一般与视场FV的范围相同。瞄准图案组件45包括激光二极管或激光器芯片46，以及便于将扫描引擎/相机组件20与期望获取区域100对准的瞄准图案AP透射的折射或衍射光学元件47。

相机组件20可以是模块化的，因为相机外壳24可以作为单元移除或插入读取器外壳16中，允许具有不同成像特征的相机组件（例如，具有不同的焦距、工作范围以及视场的相机组件）的迅速替换。工作范围WR（图3）是相机组件20的前方或前向（在图1中的方向F）的距离范围，在该距离范围内，诸如单据106之类的感兴趣目标对象可以被成功地成像，并且诸如目标条形码102之类的感兴趣目标条形码可以被成功地成像和解码。

成像透镜组件30可以包括多个透镜31和/或被支撑在透镜支架32中的一个或多个开口31a。透镜支架32可以被支撑在固定到PC板24a的正面的支架33。成像透镜组件30和传感器阵列28定义成像系统12的视场。视场FV常常以角度来表示，例如，在水平方向30°并且在垂直方向20°的视场将表示投射到传感器阵列表面28a上的视场FV的范围。在光学上，视场FV是传感器阵列28的光接收部分28a的大小除以成像透镜组件30的焦距的比例。

在一个示例性实施例中，成像系统12是二维（2D）成像系统，传感器阵列28是2D传感器阵列。在曝光时段期间内启用传感器阵列28，以在成像系统12的视场FV内捕捉诸如单据105之类的感兴趣目标对象的图像。成像系统12的视场FV是传感器阵列28和成像透镜组件30的配置以及阵列28与成像透镜组件之间的距离和取向的函数。

外壳16

外壳16包括适用于被用户的手抓取的握持部分16a以及从握持部分16a的上部16c延伸的前向或扫描头部分16b。握持部分16a的下部16d适用于被容纳在被定位于诸如桌子或售货柜之类的基底19a上的对接底座19中。扫描头16b在扫描头16b的内部区域17a（图4）内支撑成像系统12。从图2可以很好地看出，从外壳16的正面来看，扫描头16b一般是矩形，并定义水平轴H和垂直轴V。垂直轴V与握持部分16a的一般范围对准。

有利地，本发明的读取器10适用于手持式模式和固定位置模式。在固定位置模式，外壳16被容纳在对接底座19中，诸如单据106（图1）之类的感兴趣目标对象被置于读取器的成像系统12的视场FV之一中，以便让读取器10对单据106进行成像，并对压印在单据106上的目标条形码102进行成像和读取。有利地，成像系统12可包括运动触发的操作，即，成像系统始终是打开的或可操作的，以便准备好对向检测区域内的读取器10呈现的任何目标条形码进行成像和解码。检测区域可以对应于，例如，成像系统的视场FV内的工作范围。将对接底座19插入到AC电源，并向读取器10的电路11提供调节的DC功率。因此，当读取器10处于对接底座19中时，有电源可用，以使成像系统12连续地接通。对接底座19可以方便读取器10与例如主机计算机之间的有线连接。

在手持式模式下，从对接底座19取出外壳16，如此，读取器10可以由用户携带并被定位，使得单据106在成像系统12的视场FV内。在手持式模式下，由操作员按下延伸穿过握持部分16a的上部16c附近的开口的触发器16e，来开始成像。

成像系统12

成像系统12是在微处理器11a的控制下操作的条形码读取器电路11的一部分（图5）。当从对接底座19去除时，由电源11b向成像和解码系统12、14供电。如本领域技术人员所理解的，读取器10的成像和解码系统12、14可以以硬件、软件、电路、嵌入在微处理器11a内的固件或模块化相机组件20、在闪存只读存储器（ROM）上、在专用集成电路（ASIC）上、或其任何组合来具体化。

成像电路22可以位于相机组件外壳24内，部分地在其内，或在其外部。外壳24的后端可以由印刷电路板24a构成。相机外壳24被支撑在扫描头内部区域17a内，在定义了扫描头16b的正面壁16f的一部分透明窗70附近（图4）。窗口70被定向成其水平轴基本上平行于扫描头水平轴H。窗口70的垂直轴稍微倾斜，以避免镜面反射。

传感器阵列28

成像系统12包括成像相机组件20的传感器阵列28。传感器阵列28包括在成像电路22的控制下操作的电荷耦合器件（CCD）、互补金属氧化物半导体（CMOS）、其他成像像素阵列。在一个示例性实施例中，传感器阵列28包括二维（2D）兆像素CMOS阵列，具有1280x1024像素量级上的典型像素阵列大小。每一个像素都由光敏元件或光传感器构成，该光敏元件或光传感器接收光并存储与接收到的光强成比例的电荷，然后被周期性地放电以生成电信号，该电信号的幅度表示在曝光时段期间光敏元件上的电荷。

传感器阵列28的发射接收像素定义光接收传感器阵列表面28a（参见图4）。传感器阵列28在平行方向被固定到印刷电路板24a以便稳固。传感器阵列表面28a基本上与成像透镜组件30的光轴OA垂直。传感器阵列表面28a的像素被设置成基本上平行于由X-Y轴所定义的平面（图2）。

从图4可见，成像透镜组件30将从单据106和包裹104反射和散射的光聚焦到传感器阵列28的传感器阵列表面28a上。因此，透镜组件30将视场FV的图像聚焦到包括传感器阵列28的光接收表面28a的像素阵列上。从附图可见，视场FV是二维的，并包括水平分量FV_H（图3）和垂直分量FV_V（图1和4）。

成像和解码系统12、14的操作

当被驱动以读取诸如目标单据106之类的期望获取区域时，成像系统12捕捉存储在存储器84中的一系列图像帧，在图5中一般示意性地被示为82。从图6可以示意性地看出，假设单据106在成像会话期间在视场内，一系列图像帧82的每一所捕捉图像帧（例如，图像帧82a、图像帧82b、图像帧83c等等）包括单据106的图像的数字表示。如图6示意性地示出，对于给定的所捕捉图像帧，比方说存储在存储器84中的图像帧82a，单据106的数字化成像表示将被称为成像单据106'，条形码102的数字化成像表示将被称为成像条形码102'，等等。从图6可以看出，所捕捉的图像帧82a包括成像单据106'，以及在视场FV内的在单据106的左上方的包裹104的成像部分104'。

在曝光时段之后，通过读出传感器阵列28的某些或全部像素来生成电信号。在曝光时间逝去之后，连续地读出传感器阵列28的某些或全部像素，从而生成模拟信号85（图5）。在某些传感器中，特别是CMOS传感器，传感器阵列28的所有像素不会同时曝光，因此某些像素的读出在时间上可能与某些其他像素的曝光时间一致。

模拟图像信号85表示光传感器电压值的序列，每个值的幅度都表示在曝光时段期间由光传感器/像素接收到的反射光的强度。模拟信号85由增益因子放大，生成经放大的模拟信号86。成像电路22还包括模拟-数字（A/D）转换器87。经放大的模拟信号86被A/D转换器87数字化，生成数字化信号88。数字化信号88包括通常在0-255范围内（对于8位图像，即2⁸=256）的数字灰度值89的序列，其中0灰度值将表示在曝光或集成时段（以低像素亮度为特征）期间不存在由像素接收到的任何反射光，255灰度值将表示在曝光时段（以高像素亮度为特征）期间由像素接收到的非常高的反射光强。

数字化信号88的数字化灰度值89被存储在存储器84中。与传感器阵列28的读出相对应的数字值89构成图像帧82a、82b、82c等等，这些图像帧表示由成像透镜组件30在曝光时段期间投射到传感器阵列28上的图像。

本公开的成像系统12包括图像处理系统60，该图像处理系统60分析所捕捉的图像帧82，以确定所捕捉的图像帧（比方说，图像帧82a）是否包括期望图像获取区域100的图像，如成像单据106'。如果是，则图像处理系统60使用成像单据106'内的成像条形码102'、成像边界108'，以及特定信息，如下文所描述的，以准确地确定所捕捉图像帧82a内的成像单据106'的范围，并将所捕捉图像帧82a中与成像单据106'对应的部分存储在存储器84中。实时地或周期性地，可以通过数据输出端口91向外部终端或计算机发送对应于成像单据106'的数字化数据的一些或全部，供进一步处理，例如，验证成像签名块110′中的成像签名112'是包裹收件人的经授权雇员的有效签名。

另外，解码电路14对所捕捉图像帧82a中与成像目标条形码102'对应的部分进行操作，并尝试对成像条形码进行解码。如果解码成功，则表示编码在目标条形码102中的数据/信息的经解码数据90可以被存储在存储器84中和/或通过数据输出端口91输出。另外，经解码数据的一些或全部可以通过显示器92向读取器10的用户显示。在成功地对期望图像获取区域100进行成像（即，足够锐度和清晰度并包括期望获取区域100的全部的所成像期望获取区域100'或成像单据106'）以及成功地对成像目标条形码102'进行成像和解码的基础上，可以由条形码读取器电路13激活扬声器93和/或指示器LED 94，以向用户指出，单据106已经被成功地成像，并且目标条形码102已经被成功地读取。如果成像或解码不成功，则选择另一个图像帧，例如，图像帧82b、82c等等，重复成像处理和解码过程，直到实现对期望图像获取区域100的成像以及对目标条形码102的解码。

图像处理系统60的操作

如上文所讨论的，本公开的图像处理系统60在成像会话期间顺序分析由相机组件20所生成的所捕捉图像帧82，并尝试准确地标识所捕捉图像帧（比方说，图像帧82a）中与所成像的期望获取区域100'（例如，成像单据106'）对应的部分的范围。如图7的示意流程图所示出的，在200一般性地示出了由图像处理系统60所使用的过程或方法。过程在202以成像会话开始，该成像会话产生所捕捉图像帧82的序列，如上文所描述的，该序列的数字表示存储在存储器84中。

在步骤204中，图像处理系统60选定并分析所捕捉的图像帧，比方说，图像帧82a。在步骤206中，图像处理系统60确定选定的所捕捉图像帧82a是否包括成像目标条形码102'的整体。如果选定的所捕捉图像帧82a不包括成像目标条形码102'的整体，则由图像处理系统60从存储器84中选择另一所捕捉的帧，比方说，图像帧82b，并重复步骤204和206。

如果选定的所捕捉图像帧82a确实包括成像目标条形码102'的整体，则在步骤208中，关于通常以传感器阵列光接收表面28a的像素来测量的成像条形码102'的宽度和成像条形码的高度两者，确定成像目标条形码102'的范围或边界。为了确认被标识为潜在的成像条形码的图像帧82a的区域事实上是成像条形码102'，使用解码系统14来尝试对成像条形码102'进行解码。如果解码成功，则可以确认，被标识为潜在的成像条形码的区域实际上是成像条形码102'。如果不可能成功地对成像条形码102'进行解码，则很有可能由于在成像会话期间相机组件20的离焦（mis-focus）或单据106的过度运动，成像条形码102'和成像单据106'太模糊以致难以使用。在任何一种情况下，在对成像条形码102'的解码失败时，选择另一所捕捉图像帧，供图像处理系统60进行分析。

另外，在步骤208中，输入或存储通常以模块（module）测量的关于物理条形码102的宽度和高度的信息，并使其可由图像处理系统60访问。模块是基于条形码中编码信息的最小条或单元的计量单位。图像处理系统60必须将以模块表示的物理条形码102大小（例如，条形码是100模块宽，20模块高）与存储器84中的成像原始条形码102'的大小（例如，成像条形码是300图像像素宽，60像素高）相关联。

可以从解码过程发现就模块而言的物理条形码102宽度。以条形码模块为单位而并非诸如英寸或毫米之类的常规度量单位来测量物理条形码102的宽度。物理条形码102的测量单位以模块来定义，如此，对于条形码的宽度、高度、水平和垂直移动的测量，无需常规度量。由于一些符号（例如，被称为Delta代码的一类符号，如代码128）指定代码字字符的数量和条形码的模块数量的准确映射，所以可以在解码过程中发现模块数量。对于一些其他符号，如代码39，这不那么简单。在这些符号中（一般称为“二进制代码”），以模块为单位的条形码宽度可以被估计，但是无法通过解码来精确确定。

当然，如果以模块为单位的条形码宽度是已知的常数，此信息也可以被输入到读取器电路11，或者在成像会话之前预存储。以模块表示的物理条形码102高度通常通过参数预存储在读取器电路11中。关于物理单据106以及压印在其上的条形码102的物理特征或规范的信息通常由单据设计者提供。可另选地，可以通过常规测量技术（即，尺子、卡钳等等）使用物理单据106的样本来测量物理单据106的物理特征或规范。

可以以许多不同的方式向读取器电路11输入关于单据106以及压印在其上的条形码的物理特征的信息：1)可以通过成像系统12读取参数条形码和之后的一个或多个数值条形码来获取信息。参数条形码向读取器电路11表示，参数将变化，例如，涉及随后将被成像的单据106的物理特征的参数。在读取参数条形码之后，可以读取一个或多个数值条形码，这些数值条形码向读取器电路11和图像处理系统60提供涉及单据106的特定物理特征的信息。2)可以通过成像系统12读取单一2D条形码来获取信息，该2D条形码向读取器电路11表示，涉及单据106的物理特征的参数将变化，以及关于单据106的特定物理特征的信息。3)信息可以通过有线或无线通信装置被发送到读取器10。将读取器10连接到主机计算机（未示出）的通信装置可以用于此用途。可另选地，可以使用不同的通信方案，例如，读取器10可以通过有线连接而连接到主机计算机，读取器10也可以通过无线连接而连接到后台管理服务器。4)信息可以预打包并预存储在存储器84中或另一读取器电路存储器中。这对于将单个类型或受限的单据组专用于读取器的定制设备是典型的。5)可以通过设置在读取器10上的输入装置（例如，由外壳16支撑的显示器92上的触摸屏或小键盘（未示出））输入信息。

在步骤210中，图像处理系统60使用上文所指出的关于物理条形码102的大小的信息和由图像处理系统所确定的关于成像条形码102'的数据，来确定成像目标条形码102'的参考点。在一个示例性实施例中，参考点可以是成像条形码102'的几何中心或中心点BCCP'。可另选地，可以使用另一个或多个参考点，例如，成像条形码102'的一个或多个角点。

在步骤212中，图像处理系统60使用导出的输入或存储的并使图像处理系统60可以访问的、关于物理条形码102的大小和参考点（例如，中心点BCCP）和物理单据106的大小和参考点之间的关系的信息，来确定成像单据106'的参考点。在一个示例性实施例中，物理单据106的参考点可以是单据106的中心点FCP，成像单据106'的所确定参考点可以是成像单据106'的中心点FCP'。向图像处理系统的输入是关于物理条形码102的中心点BCCP的位置和物理单据106的中心点FCP的位置之间关系的信息。关于物理单据106的大小和中心点和压印在其上的物理条形码102的大小和中心点之间关系的物理特征的信息通常是由单据设计者提供的。在物理单据106中，通常假定中心点FCP是（0,0），数据点，不是导出的值。参考单据中心点FCP，确定或测量所有其他点。

在步骤213中，图像处理系统60估计成像单据106'的边缘位置。这些边缘位置应该对应于成像单据106'的成像边界108'。

一旦确定了成像单据106'的中心点FCP'，并对成像单据106'的边缘位置进行了估计，在步骤214中，图像处理系统60使用一个或多个框搜索技术，如边缘检测和/或线/边缘跟踪，搜索成像单据106'的成像边界108'。常见的边缘检测方法，诸如由Roberts、Sobel和Kirsch所发明的那些，可以在各种教科书中找到，例如，由William K.Pratt所著的“Digital ImageProcessing（数字图像处理）”，第三版，Wiley-Interscience John Wiley&SonsInc.，Scientific，Technical，and Medical Division，1978，ISBN 0-471-37407-5，具体而言，第15章（Edge Detection（边缘检测））以及17章（ImageSegmentation（图像分割）），特别是17.4.2节（Boundary Detection（边界检测））（566-579页）。通过修改如前所述的Digital Image Processing一书第15章的481-482页所讨论的方向线检测方法，可以构建直接的线检测方法。修改基于这一事实：线带有具有相对的边缘方向并彼此靠近的两个平行边。出于各种目的，上文引用的Digital Image Processing一书通过引用结合于此。

对于边缘/线跟踪，根据在图像中测量的边缘强度来动态地确定阈值，其中边缘强度是根据任何边缘检测算法确定的。跟踪超过阈值的边缘像素，直到末端（即，构成边的线的末端，例如，成像边界108'的垂直边VB'或水平边HB'），或直到边缘像素开始在显著不同的方向上移动（即，遇到成像边界108'的角CR'）。对于线跟踪，使用双边缘检测方案（组合平行且靠近的正、负边缘）来提供基本数据，而使用上文所描述的算法的其余部分。

在步骤216中，假设在步骤214中发现成像边界108'的水平和垂直部分或段，图像处理系统60通过标识四个对准的成像边界角区域CR'（构成在成像单据106'中出现的成像水平边界部分HB'和垂直边界部分VB'的交叉），对成像边界108'的搜索进行验证。如果这样的角区域验证未进行，则水平边界部分HB'和垂直边界部分VB'（它们是成像单据106'内的非边界水平或垂直线的部分，例如，定义成像签名框110'的水平和垂直线）可能被错误地当做成像边界108'的部分。

在步骤218中，图像处理系统60确定所捕捉图像帧82a是否包括成像单据106'的整体。换言之，图像处理系统60确定是否已经标识了成像边界108'的整体，包括四个方框（quadralinearly）对齐的成像角区域CR'。如果无法标识成像边界108'的整体，则过程返回到步骤204，在此选择另一个所捕捉图像帧，比方说82b，供分析。如果成功地标识成像边界108'的整体，则过程前进到步骤220，其中图像处理系统60使所捕捉图像帧82a中与成像单据106'对应的部分存储在存储器84中和/或接受进一步处理，如：1)对成像单据106'进行歪斜校正，其中基于从成像单据的边界108'构建的透视模型，对方框线（quadralinear）区域进行重新采样，以变为矩形区域（这将考虑视差——如果在成像期间读取器10未被定位成与单据106对准并垂直，所捕捉的图像帧内的成像单据106'可能偏斜）；2)对成像单据106'归一化，其中分析图像的不同部分，使相对亮度均匀，增强图像的对比度；和/或3)图像压缩，诸如使用已知JPEG压缩格式，以便使存储和传输成像单据106'更加容易。在步骤222中，准确地对期望获取区域100（即，单据106）进行成像的过程或方法结束。

应该理解，涉及物理单据106和压印在单据上的物理条形码102的特征（大小，位置关系，中心点，等等）的信息通常是由单据设计者所提供的。在使用读取器10对单据106进行成像之前，可以向读取器10输入关于这些特征的信息，如图7中的步骤230示意性地示出的，其中在成像会话之前，向读取器10输入关于物理单据106和物理条形码102的信息。在进行成像之前向读取器10输入单据106和条形码102的特征的此类示例性实施例中，绝对不必在图像处理系统200标识成像单据106'的范围并将所捕捉图像帧82a中的对应于成像单据106'的相关部分存储在存储器84之前首先对成像条形码102'进行解码。然而，为了验证图像帧82a中的对应于成像条形码102'的已标识区域的确包括成像条形码102'，通常进行解码以验证成像条形码的存在。

可另选地，单据106和条形码102的一些或全部特征可以被编码在条形码102中。在这样的示例性实施例中，首先需要标识和解码成像条形码102'，以便获取图像处理系统60完成图7流程图中所概述的图像获取方法所需的信息。这在图7中步骤232中示意性地示出，其中通过对成像条形码102'进行解码，获取关于物理条形码102和物理单据106的一些或全部信息。在这样的示例性实施例中，对成像条形码102'的解码必须在图像处理系统60尝试标识成像单据106'的范围之前进行。本公开旨在涵盖这样的替换实施例或其任何组合。

在不使用上文阐述的方法200的情况下，准确地标识成像期望获取区域100'（如成像单据106'）的范围的尝试会面临外推中的错误，即从成像条形码102'和成像单据106'的中心或其他预确定点外推单据106'的界限的尝试将会面临外推错误。如果如通常情况，条形码102占据与单据106的总面积或范围相比相对较小的区域，这样的外推误差将被放大，因为对成像条形码102'和成像单据106'的中心点的标识中的很小的错误将通过从这样的不准确中心点外推而被放大。

以上所描述的是本发明的示例。当然，不可能出于描述本发明的目的而描述组件或方法的每个可能的组合，但是本领域技术人员将认识到，本发明的许多进一步的组合和置换都是可能的。因此，本发明旨在包含落在所附权利要求书的精神和范围内的所有这样的更改、修改和变化。

Claims (20)

1.一种使用基于成像的条形码读取器来标识所捕捉图像帧内期望获取区域的方法，所述期望获取区域包括目标条形码和被边界包围的所述期望获取区域的范围，所述基于成像的条形码读取器包括用于对视场进行成像并生成成像系统的所述视场的图像帧的成像系统、用于存储所捕捉图像帧的数字化表示的存储器、以及对所捕捉图像帧的所述数字化表示进行操作的图像处理系统，所述方法的步骤包括：

标识所捕捉图像帧中与所述目标条形码的图像对应的区域；

使用被提供到所述成像系统的关于所述目标条形码的大小的信息，确定成像目标条形码内的参考点；

使用被提供到所述成像系统的关于所述期望获取区域内所述目标条形码的位置以及所述成像目标条形码内所确定的参考点的信息，确定所述期望获取区域的图像内的参考点；

使用被提供到所述成像系统的将所述目标条形码的大小与所述期望获取区域的大小相关联的信息以及所成像的期望获取区域内的所确定的参考点，搜索所述期望获取区域的所述边界的图像；

标识所述期望获取区域的成像边界；以及

将所捕捉图像帧中与所述成像边界内的图像对应的部分保存在存储器中。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述期望获取区域是单据或标签或单据、文件或标签的一部分。

3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述成像目标条形码内的所述参考点是所述成像目标条形码内的几何中心点，所成像的期望获取区域内的所述参考点是所成像的期望获取区域内的几何中心点。

4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述标识所捕捉图像帧中与所述目标条形码的图像对应的区域的步骤包括解码所述成像目标条形码的分步骤。

5.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述被提供到所述成像系统的关于所述目标条形码的大小的信息包括关于以所述目标条形码的模块为单位的所述目标条形码的宽度和高度的信息。

6.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述被提供到所述成像系统的关于所述期望获取区域的大小的信息包括关于以所述目标条形码的模块为单位的所述期望获取区域的宽度和高度的信息。

7.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述成像处理系统在搜索所述期望获取区域的边界的图像中使用下列技术中的一项或多项：边缘检测和线跟踪。

8.一种使用基于成像的条形码读取器来标识所捕捉图像帧内的期望获取区域的方法，所述期望获取区域包括目标条形码以及被边界包围的所述期望获取区域的范围，所述方法的步骤包括：

标识所捕捉图像帧中与所述目标条形码的图像对应的区域；

确定关于所述目标条形码的大小以及所述期望获取区域内的所述目标条形码的位置以及成像目标条形码内的所确定参考点以及将所述目标条形码的大小与所述期望获取区域的大小相关联的信息；

确定所述成像目标条形码内的参考点；

确定所述期望获取区域的图像内的参考点；

搜索所述期望获取区域的所述边界的图像；

标识所述期望获取区域的成像边界；以及

将所捕捉图像帧中与所述成像边界内的图像对应的部分保存在存储器中。

9.如权利要求8所述的方法，其特征在于，所述期望获取区域是单据或标签或单据、文件或标签的一部分。

10.如权利要求8所述的方法，其特征在于，所成像的目标条形码内的所述参考点是所述成像目标条形码内的几何中心点，所成像的期望获取区域内的所述参考点是所成像的期望获取区域内的几何中心点。

11.如权利要求8所述的方法，其特征在于，所述标识所捕捉图像帧中与所述目标条形码的图像对应的区域的步骤包括解码所述成像目标条形码的分步骤。

12.如权利要求8所述的方法，其特征在于，所述关于所述目标条形码的大小的信息包括关于以所述目标条形码的模块为单位的所述目标条形码的宽度和高度的信息，而关于所述期望获取区域的大小的信息包括关于以所述目标条形码的模块为单位的所述期望获取区域的宽度和高度的信息。

13.如权利要求8所述的方法，其特征在于，所述成像处理系统在搜索所述期望获取区域的边界的图像中使用下列技术中的一项或多项：边缘检测和线跟踪。

14.一种用于对期望获取区域进行成像的基于成像的条形码读取器，所述期望获取区域包括目标条形码以及被边界包围的所述期望获取区域的范围，所述读取器包括：

成像系统包括传感器阵列以及用于对所述成像系统的视场进行成像的并将光从所述视场投射到所述传感器阵列的成像透镜组件，所述成像系统生成所述成像系统的所述视场的图像帧；

用于存储所捕捉图像帧的数字化表示的存储器；以及

对所捕捉图像帧的所述数字化表示进行操作以执行下列操作的图像处理系统：

标识所捕捉图像帧中与所述目标条形码的图像对应的区域；

使用关于所述目标条形码的大小的信息，来确定所述成像目标条形码内的参考点；

使用关于所述期望获取区域内的所述目标条形码的位置以及成像目标条形码内的所确定的参考点的信息，来确定所述期望获取区域的图像内的参考点；

使用将所述目标条形码的大小与所述期望获取区域的大小相关联的信息以及所成像的期望获取区域内的所确定的参考点，来搜索所述期望获取区域的所述边界的图像；以及

标识所述期望获取区域的成像边界，并将所捕捉图像帧中与所述成像边界内的图像对应的部分保存在存储器中。

15.如权利要求14所述的基于成像的条形码读取器，其特征在于，所述期望获取区域是单据或标签或单据、文件或标签的一部分。

16.如权利要求14所述的基于成像的条形码读取器，其特征在于，所述成像目标条形码内的所述参考点是所述成像目标条形码内的几何中心点，所成像的期望获取区域内的所述参考点是所成像的期望获取区域内的几何中心点。

17.如权利要求14所述的基于成像的条形码读取器，其特征在于，所述标识所捕捉图像帧中与所述目标条形码的图像对应的区域的步骤包括解码所述成像目标条形码的分步骤。

18.如权利要求14所述的基于成像的条形码读取器，其特征在于，所述被提供到所述成像系统的关于所述目标条形码的大小的信息包括关于以所述目标条形码的模块为单位的所述目标条形码的宽度和高度的信息。

19.如权利要求14所述的基于成像的条形码读取器，其特征在于，所述被提供到所述成像系统的关于所述期望获取区域的大小的信息包括关于以所述目标条形码的模块为单位的所述期望获取区域的宽度和高度的信息。

20.如权利要求14所述的基于成像的条形码读取器，其特征在于，所述成像处理系统在搜索所述期望获取区域的边界的图像中使用下列技术中的一项或多项：边缘检测和线跟踪。

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