具有照明和曝光控制的终端的制作方法
专利名称：具有照明和曝光控制的终端的制作方法
技术领域：
本发明总体上涉及基于光学的寄存器，并且特别涉及基于图像传感器的标记读取終端。
背景技术：
可获得多种用于读取可解码标记的标记读取終端。例如，在销售点应用中，常见无键盘和显示器的最小特征标记读取終端。可获得以可识别枪式样形状因子的无键盘和显示 器的标记读取終端，其具有把手和可以由食指激发的触发按钮(触发器)。也可以获得具有键盘和显示器的标记读取終端。配备有键盘和显示器的标记读取終端普遍用在运送和仓库应用中，并且可获得以结合显示器和键盘的形状因子的配备有键盘和显示器的标记读取终端。在配备有键盘和显示器的标记读取終端中，用于激发解码消息的输出的触发按钮典型地被提供在以使得能够由操作者的拇指实现激发的这样的位置中。以无键盘和显示器的形状或者以配备有键盘和显示器的形状的标记读取終端普遍用在多种数据收集应用中，所述数据收集应用包括销售点应用、运送应用、仓库应用、安检点应用和患者护理应用以及普遍在其中由具有标记读取功能性的个人移动电话来提供配备有键盘和显示器的标记读取终端的个人应用。一些标记读取终端被适配成读取条形码符号，其包括ー维(ID)条形码、堆叠式ID条形码和ニ维(2D)条形码中的ー个或多个。其他标记读取終端被适配成读取OCR字符，而还有其他标记读取終端被配备成读取条形码符号和OCR字符这二者。
參考下面描述的附图可以更好地理解本文所描述的特征。各附图未必按比例绘制，而是通常把重点放在图示本发明的原理。在附图中，同样的附图标记被用来遍及各个视图指示同样的部分。图I是在ー个实施例中的标记读取终端的示意物理形状视图；图2是在ー个实施例中的标记读取终端的框图；图3是成像模块的分解装配透视图；图4是成像模块的透视图；图5是图示可以由标记读取终端执行的方法的流程图；图6是图示可以由标记读取终端执行的方法的时序图
发明内容
本文阐述了一种标记读取终端，其具有第一照明和曝光控制配置与第二照明和曝光控制配置，该第一照明和曝光控制配置具有第一相关联照明控制和第一相关联曝光控制，该第二照明和曝光控制配置具有第二相关联照明控制和第二相关联曝光控制，其中，在第一照明控制有效的情况下，该照明子系统在ー个或多个帧的曝光期间的平均激励电平高于在第二照明控制有效的情况下，并且其中在第一曝光控制有效的情况下该图像传感器阵列的平均曝光时期短于在第二曝光控制有效的情况下。
具体实施例方式參照图1，本文阐述了一种标记读取终端1000，其具有第一照明和曝光控制配置与第二照明和曝光控制配置，该第一照明和曝光控制配置具有第一相关联照明控制和第一相关联曝光控制，该第二照明和曝光控制配置具有第二相关联照明控制和第二相关联曝光控制，其中在第一照明控制有效的情况下该照明子系统在ー个或多个帧的曝光期间的平均激励电平高于在第二照明控制有效的情况下，并且其中在第一曝光控制有效的情况下该图像传感器阵列的平均曝光时期短于在第二曝光控制有效的情况下。
如所描述的操作的，可以使得标记读取终端1000能够读取扩展范围的扫描环境中的可解码标记，所述扫描环境包括适中到低的周围光环境。在終端1000的开发过程中，已确定的是第一照明和曝光控制配置可以针对运动容限对终端1000进行优化，而第二照明和曝光控制配置可以针对景深(cbpth of field)对终端1000进行优化。通过把终端1000适配成使得响应于触发信号的激活，可以使第一和第二照明和曝光控制配置中的每一个有效，可以使得終端1000更好地适合于读取扩展范围的操作环境中的可解码标记。參考图2示出并描述了用于支持本文參考基于图像传感器的标记读取終端1000所描述的操作的示例性硬件平台。标记读取終端100可以包括图像传感器1032，其包括具有以像素行和列布置的像素的多个像素图像传感器阵列1033、相关联的列电路1034和行电路1035。与该图像传感器1032相关联的可以是放大器电路1036 (放大器)，以及将从图像传感器阵列1033读出的模拟信号形式的图像信息转换为数字信号形式的图像信息的模数转换器1037。图像传感器1032还可以具有相关联的时序和控制电路1038以供在例如控制图像传感器1032的曝光时期(exposure period)、施加到放大器1036的增益的过程中使用。所指出的电路部件1032、1036、1037和1038可以被封装到公共图像传感器集成电路1040中。图像传感器集成电路1040可以结合比所指出的部件数目更少的部件。在一个示例中，图像传感器集成电路1040例如可以由从Micron Technology公司获得的MT9V022 (752 X 480像素阵列)或者MT9V023(752X480像素阵列)图像传感器集成电路来提供。在一个示例中，图像传感器阵列1033可以是混合単色和彩色图像传感器阵列，其具有没有彩色滤波器元件的単色像素的第一子集和具有色敏滤波器元件的彩色像素的第二子集。在一个示例中，图像传感器集成电路1040可以结合拜尔模式滤波器，使得在该图像传感器阵列1033处定义的是红色像素位置处的红色像素、绿色像素位置处的绿色像素和蓝色像素位置处的蓝色像素。利用这样的结合了拜尔模式的图像传感器阵列提供的帧可以包括红色像素位置处的红色像素值、緑色像素位置处的绿色像素值和蓝色像素位置处的蓝色像素值。在结合了拜尔模式图像传感器阵列的实施例中，CPU 1060在使帧经受进ー步处理之前，可以利用緑色像素值在緑色像素位置中间的帧像素位置处内插像素值用于单色图像数据帧的显影。可替换地，CPU1060在使帧经受进ー步处理之前，可以利用红色像素值在红色像素位置中间内插像素值，以用于单色图像数据帧的显影。可替换地，在使帧经受进ー步处理之前，CPU 1060可以利用蓝色像素值在蓝色像素位置中间内插像素值。終端1000的成像子系统可以包括图像传感器1032和用于将图像聚焦到图像传感器1032的图像传感器阵列1033上的透镜组件200。在终端1000的操作的过程中，图像信号可以被从图像传感器1032读出、转换并存储到诸如RAM 1080之类的系统存储器中。终端1000的存储器1085可以包括RAM 1080、诸如EPROM 1082之类的非易失性存储器和诸如可以由闪速存储器或硬盘驱动存储器提供的储存存储器设备1084。在一个实施例中，终端1000可以包括CPU 1060，其可以被适配成读出存储在存储器1080中的图像数据，并且使这样的图像数据经受各种图像处理算法。终 端1000可以包括直接存储器存取单元(direct memory access unit,DMA) 1070,用于把从图像传感器1032读出的已经经受转换的图像信息路由到RAM 1080。在另ー实施例中，终端1000可以采用提供总线仲裁机制的系统总线(例如，PCI总线)，这因而消除了对中央DMA控制器的需要。熟练技术人员会认识到在图像传感器1032与RAM 1080之间提供高效数据传输的直接存储器存取部件和/或系统总线架构的其他实施例处于本发明的范围和精神之内。參照终端1000的另外方面，成像透镜组件200可以被适配成用于把定位在基底T上的视野1240内的可解码标记15的图像聚焦到图像传感器阵列1033上。終端1000的视野1240的目标区尺寸可以以多种替换方式变化。视野1240的目标区尺寸可以通过下列变化，例如，改变终端至目标距离，改变成像透镜组件设置，改变图像传感器阵列1033的经受读出的像素数目。可以绕成像轴25来传送成像光射线。透镜组件200可以被适配成能够有多个焦距和多个最优焦点平面(最佳焦点距离)。終端1000可以包括照明子系统800，用于目标T的照明和照明图案1260的投射。在该示出的实施例中照明图案1260可以被投射成接近但大于视野1240所限定的面积，但是还可以被投射在比视野1240所限定的面积小的面积中。照明子系统800可以包括光源排500，其包括ー个或多个光源。在图3-4中示出了照明子系统的示例的物理形状视图。如图3-4中所示，可以提供具有电路板402的成像模块400，该电路板402载有图像感测器1032和设置在电路板402上设置的支撑物430中的透镜组件200。在图3和4的实施例中，照明子系统800具有由单个光源502提供的光源排500。在另ー实施例中，光源排500可以由ー个以上光源提供。終端1000还可以包括用于投射瞄准图案(未示出)的瞄准子系统600。可以包括光源排的瞄准子系统600可以被耦合到瞄准光源排功率输入单元1208，其用于向瞄准子系统600的光源排提供电功率。功率输入单元1208可以经由用于与CPU 1060通信的接ロ 1108耦合到系统总线1500。在一个实施例中，除了光源排500之外，照明子系统800可以包括照明透镜组件300，正如图2的实施例中所示。除了或代替照明透镜组件300，照明子系统800可以包括替换的光成形光学器件，例如一个或多个散射体、反射镜和棱镜。在使用中，終端1000可以由操作者相对于承载可解码标记15的目标T(例如，一片纸、包装、另ー类型的基底)，以把照明图案1260投射到可解码标记15上的这样的方式进行定向。在图2的示例中，可解码标记15由ID条形码符号提供。可解码标记15还可以由2D条形码符号或光学字符识别(optical character recognition,OCR)字符提供。參照终端1000的另外方面,可以通过使用电功率输入单元1202来控制透镜组件200，所述电功率输入单元1202提供用于改变透镜组件200的最佳焦点平面的能量。在一个实施例中，电功率输入单元1202可以作为受控电压源来工作，而在另一实施例中可以作为受控电流源来工作。电功率输入单元1202可以应用用于改变透镜组件200的光学特性的信号，例如，用于改变透镜组件200的焦距和/或最佳焦点距离(最优焦点平面)。光源排电功率输入单元1206可以向光源排500提供能量。在一个实施例中，电功率输入单兀1206可以作为受控电压源来工作。在另ー实施例中，电功率输入单元1206可以作为受控电流源来工作。在另ー实施例中，电功率输入单元1206可以作为组合的受控电压和受控电流源来工作。电功率输入单元1206可以改变提供给光源排500的电功率的电平(激励电平)，例如，用于改变由照明子系统800的光源排500输出的照明水平以用于生成照明图案1260。 在另一方面，终端1000可以包括向电网1404供应功率的功率供应器1402，终端1000的电气部件可以连接到该电网1404。功率供应器1402可以耦合到各种功率源，例如，电池1406、串行接ロ 1408 (例如USB, RS232)和/或AC/DC变压器1410)。进ー步关于功率输入单元1206，功率输入单元1206可以包括由功率供应器1402持续地充电的充电电容器。功率输入单元1206可以被配置成输出激励电平范围内的能量。在第一照明和曝光控制配置有效的情况下，在曝光时期期间照明子系统800的平均激励电平高于照明和曝光控制配置有效的平均激励电平。終端1000还可以包括含多个外围设备，其包括触发器1220，该触发器1220可以被用来使触发信号有效，以便激活帧读出和/或某些解码过程。終端1000可以被适配成使得触发器1220的激活激活触发信号并且启动解码尝试。具体地，終端1000可以用来使得，响应于触发信号的激活，可以通过下列捕获一系列帧从图像传感器阵列1033读出图像信息(典型地以模拟信号的形式)，然后在转换之后把该图像信息存储到存储器1080 (其可以在给定时间缓存该系列帧中的ー个或多个)中。CPU 1060可以用来使该系列帧中的一个或多个经受解码尝试。为了尝试解码条形码符号，例如，ー维条形码符号，CPU 1060可以处理与像素位置线(例如，一行像素位置、一列像素位置或对角线像素位置集)相对应的帧的图像数据，以确定暗和亮单元的空间图案，并且可以经由表查找把所确定的每个亮和暗单元图案转换成字符或字符串。在可解码标记表示为2D条形码符号体系的情况下，解码尝试可以包括步骤使用特征检测算法定位寻景图案，根据与该寻景图案的预定关系定位与该寻景图案交叉的矩阵线，沿着所述矩阵线确定暗和亮单元的图案，以及经由表查找把每个亮图案转换为字符或字符串。終端1000可以包括各种接ロ电路，用于将各种外围设备耦合到系统地址/数据总线(系统总线)1500，用于与也耦合到系统总线1500的CPU 1060通信。终端1000可以包括用于将图像传感器时序和控制电路1038耦合到系统总线1500的接ロ电路1028、用于将电功率输入单元1202耦合到系统总线1500的接ロ电路1102、用于将照明光源排功率输入单元1206耦合到系统总线1500的接ロ电路1106以及用于将触发器1220耦合到系统总线1500的接ロ电路1120。终端1000还可以包括经由接ロ 1122耦合到系统总线1500并且与CPU 1060通信的显示器1222，以及经由连接到系统总线1500的接ロ 1124与CPU 1060通信的指示器机制1224。终端1000还可以包括经由接ロ 1110耦合到系统总线1500的范围检测器単元1210。在一个实施例中，范围检测器单元1210可以是声学范围检测器单元。終端1000的各种接ロ电路可以共享电路部件。例如，可以建立公共微控制器，用来把控制输入提供到图像传感器时序和控制电路1038以及到功率输入单元1206这二者。把功率输入提供到电路1038和到功率输入单元1206的公共微控制器可以被提供成协调图像传感器阵列控制和照明子系统控制之间的时序。可以被捕获并且经受所描述的处理的一系列图像数据帧可以是全帧(包括与图像传感器阵列1033的每个像素相对应的像素值，或者在終端1000的操作期间从图像传感器阵列1033读出的最大数目的像素)。可以被捕获并且经受所描述的处理的一系列图像数据帧还可以是“窗ロ化(windowed)帧”，其包括对应于比图像传感器阵列1033的像素的全帧小的像素值。可以被捕获并且经受所描述的处理的一系列图像数据帧还可以包括全帧和窗ロ化帧的组合。全帧可以通过选择性地寻址具有图像传感器阵列1033的图像传感器1032的与该全帧相对应的像素，而被读出以便捕获。窗ロ化帧可以通过选择性地寻 址具有图像传感器阵列1033的图像传感器1032的与该窗ロ化帧相对应的像素，而被读出以便捕获。在一个实施例中，经受寻址和读出的多个像素确定了帧的图象尺寸。因此，全帧可以被认为具有第一相对较大的图象尺寸，而窗ロ化帧可以被认为相对于全帧的图象尺寸具有相对较小的图象尺寸。依赖于经受寻址和读出以便捕获窗ロ化帧的像素数目，窗ロ化帧的图象尺寸可以变化。終端1000可以以被称为帧速率的速率来捕获图像数据帧。典型的帧速率为每秒60巾贞(frames per second,FPS)，其转变成16. 6ms的巾贞时间(巾贞时期)。另一典型的巾贞速率是每秒30帧(FPS)，其转变成每帧33. 3ms的帧时间(帧时期)。通过减小帧图象尺寸，可以增加終端1000的帧速率(和减小帧时间)。再次參考图I描述ー个实施例中的終端1000的另外方面。触发器1220、显示器1222、指示器机制1224和键盘1226可以被设置在如图I中所示的手持式外壳1014的共同侧上。显示器1222和指示器机制1224组合可以被视为终端1000的用户接ロ。在ー个实施例中显示器1222可以结合用于导航和虚拟制动器选择的触控面板，在该情况中可以由显示器1222来提供終端1000的用户接ロ。終端1000的用户接ロ还可以通过下列来提供把終端1000配置成用来通过对编程条形码符号的解码而被重新编程。在另ー实施例中，用于终端1000的手持式外壳1014可以无显示器，且可以以枪式样形状因子。包括图像传感器阵列1033和成像透镜组件200的成像模块400可以被结合到手持式外壳1014中。图5中阐述了图示本文的方法的实施例的流程图。在块4002处，终端1000可以等待扫描被启动，且在块4006处，例如，通过经由对触发器1220的激发而激活触发信号，可以启动扫描。触发信号还可以，例如，经由对象检测或者来自外部计算机的串行命令而被激活。在块4014处，終端1000可以利用第一照明和曝光控制配置，捕获ー个或多个图像数据帧。在參考图5阐述的具体实施例中，第一照明和曝光控制配置可以由曝光时期期间相对低的照明子系统平均激励电平和相对较短的平均曝光时期来表征。在块4018处，終端1000可以尝试对在第一照明和曝光控制配置有效的情况下捕获的ー个或多个捕获帧中表示的可解码标记进行解码。在块4022处，如果解码失败，则终端1000可以激活第二照明和曝光控制配置，并且通过利用第二照明和曝光控制配置来捕获ー个或多个帧。在块4026处，终端1000可以尝试对在第二照明和曝光控制配置有效的情况下捕获的ー个或多个捕获帧中表示的可解码标记进行解码，并且如果解码失败则可以返回到块4014。该第二照明和曝光控制配置可以由相对高的照明子系统激励电平和相对较长的曝光时期来表征。在一个实施例中，CPU 1060可以用来执行用于执行图5的方法的编程指令。时序示了在执行由如图6所示的该流程图所指示的方法期间终端1000的操作。參照图6的时序图，信号5002是触发信号，例如，经由对触发器1220的激发，可以使该信号5002有效。信号5102是具有变化的激励电平的照明激励电平信号。信号5202是具有定义曝光时期的有效状态和各曝光时期中间的无效状态的曝光控制信号。信号5302是读出控制信号。当读出控制信号5302有效时，可以从图像传感器阵列1033读出图像信号。进ー步关于图6的时序图，时期5420-5444是CPU 1060可以处理图像数据帧(例如，尝试解码可解码标记)的时期。終端1000可以用来使得，在曝光时期5220之前且在时间tQ之后，終端1000可以正捕获处理以用于參数确定的“參数确定”帧，而在一些实例中，不经受解码尝试。为了捕获參数确定帧，終端1000可以工作在除了第一和第二照明曝光控制配置之外的情况下。 參照图6的时序图，可以看出在时间tN，終端1000可以将照明和曝光控制配置从第一配置切換到第二配置。在图6的特定时序图中，在时间tK之后且在时间tN之前以及再次在时间tM之后，第一照明和曝光控制配置是有效的，而在时_tN之后且在时间tM之前，第ニ照明和曝光控制配置是有效的。在參考图6的时序图所图示的特定实施例中，在第一照明和曝光控制配置有效的情况下终端1000的照明激励电平Eh可以在曝光时期5220-5230、5244-5246期间具有第一激励电平，而在第一照明和曝光控制配置有效的情况下曝光时期5220-5230、5244-5246可以为第一持续时间。此外，在參考图6的时序图所图示的特定实施例中，在第二照明和曝光控制配置有效的情况下终端1000的照明激励电平可以在曝光时期5232-5242期间具有第二激励电平而在第二照明和曝光控制配置有效的情况下曝光时期5232-5242可以为第二持续时间。在一个实施例中，光源排500中的ー个或多个光源可以具有最大连续操作激励额定值(例如，被表示为最大电流和/或电压)，而在曝光时期5220-5230、5244-5446期间可以以超过最大连续操作激励额定值被驱动。在对终端1000的开发过程中，已确定的是，如果照明“开启(on)”时间(其可能与曝光时期5220-5230、5244-5246 一致)为足够短的持续时间，则可以安全地实现这样的“过驱动”。在图6的特定示例中，在第一和第二照明和曝光控制配置有效的情况下终端1000的照明和曝光控制是用于将照明和曝光值这二者控制到某固定值的控制，通过照明和曝光控制配置有效的时间，导致曝光时期期间的平均照明激励电平为与固定照明激励电平一致的值，以及平均曝光时间为与固定曝光时期持续时间一致的持续时间。然而，不同的照明激励电平控制和/或曝光控制可以被关联到第一照明和曝光控制配置与第二照明曝光控制配置中的ー个或多个，但是不过可以提供这样的結果在第一配置有效的情况下的平均照明激励电平能够大于在第二配置的情况下，并且在第一配置有效的情况下平均曝光时期能够为比在第二配置有效的情况下短的持续时间。在替换照明控制的一个示例中，一系列曝光时期期间的照明激励电平可以被控制成从曝光时期到曝光时期是可变的，但是被约束免于超出阈限，例如，在第一照明和曝光控制配置有效的情况下的相对较高的阈限以及在第二照明和曝光控制配置有效的情况下的相对较低的阈限。在有或没有所指出的激励电平约束的情况下，照明控制可以由在切換到某照明和曝光控制配置之后初始帧的初始照明激励电平(例如，对于第一配置而言较高，对于第二而言较低)和在该配置有效的情况下的后续帧照明水平来表征，所述后续帧照明水平响应于最近捕获帧的确定亮度(例如，其可以通过对最近捕获帧的像素值的采样求平均来确定)来确定。在替换曝光控制的一个示例中，曝光时期可以被控制成从帧到帧是可变的但被约束免于超过阈限，例如，在第一照明和曝光控制配置有效的情况下的相对较短的阈限和在第二照明和曝光控制配置有效的情况下的相对较长的阈限。在有或没有所指出的曝光时期约束的情况下，曝光控制可以由在切換到某照明和曝光控制配置之后初始帧的初始曝光电平和在该配置有效的情况下响应于最近捕获帧的亮度而确定的后续帧曝光时期来表征。已经描述了 在第一照明和曝光控制配置有效的情况下在曝光时期期间照明子系统800的平均激励电平能够高于在第二照明和曝光控制配置有效的情况下在曝光时期期间的平均照明激励电平。然而，如參考图6的时序图能够观察出，并且注意对应于曝光时期的照明开启时间实质上能够在第一照明和曝光控制配置有效的情况下比在第二照明和 曝光控制配置有效的情况下短，在第一照明曝光控制配置有效的情况下照明子系统800随着时间的平均激励电平(考虑到曝光时期和各曝光时期中间的时期)能够低于在第二照明曝光控制配置有效的情况下随着时间的平均激励电平。在一个实施例中，在第一照明和曝光控制配置有效的情况下在曝光时期期间照明子系统800的平均激励电平与在第二照明和曝光控制配置有效的情况下在曝光时期期间照明子系统800的平均激励电平相比，可以展示出大于2 I的比率(动态范围)。在另一实施例中，在第一照明和曝光控制配置有效的情况下在曝光时期期间照明子系统800的平均激励电平与在第二照明和曝光控制配置有效的情况下在曝光时期期间照明子系统800的平均激励电平相比，可以展示出大于3 I的比率(动态范围)。在另ー实施例中，在第一照明和曝光控制配置有效的情况下在曝光时期期间照明子系统800的平均激励电平与在第二照明和曝光控制配置有效的情况下在曝光时期期间照明子系统800的平均激励电平相比，可以展示出大于4 I的比率(动态范围)。在另ー实施例中，在第一照明和曝光控制配置有效的情况下在曝光时期期间照明子系统800的平均激励电平与在第二照明和曝光控制配置有效的情况下在曝光时期期间照明子系统800的平均激励电平相比，可以展示出大于5 I的比率(动态范围)。在另ー实施例中，在第一照明和曝光控制配置有效的情况下在曝光时期期间照明子系统800的平均激励电平与在第二照明和曝光控制配置有效的情况下在曝光时期期间照明子系统800的平均激励电平相比，可以展示出大于10 I的比率(动态范围)。在一具体示例中，在第一照明和曝光控制配置有效的情况下在曝光时期期间照明子系统800的平均激励电平与在第二照明和曝光控制配置有效的情况下在曝光时期期间照明子系统800的平均激励电平相比，可以展示出大约6. 67 1(在第一照明和曝光控制配置有效的情况下在曝光时期期间 I安培， N伏连续，在第二照明和曝光控制配置有效的情况下在曝光时期期间 150ma， N伏连续)的比率(动态范围)。在一个实施例中，在第一照明和曝光控制配置有效的情况下图像传感器阵列1033的平均曝光时期与在第二照明和曝光控制配置有效的情况下终端1000的平均曝光时期相比，可以展示出小于I : 2的比率(动态)范围。在另ー实施例中，在第一照明和曝光控制配置有效的情况下图像传感器阵列1033的平均曝光时期与在第二照明和曝光控制配置有效的情况下终端1000的平均曝光时期相比，可以展示出小于I : 3的比率(动态)范围。在另ー实施例中，在第一照明和曝光控制配置有效的情况下图像传感器阵列1033的平均曝光时期与在第二照明和曝光控制配置有效的情况下终端1000的平均曝光时期相比，可以展示出小于I : 4的比率(动态)范围。在另ー实施例中，在第一照明和曝光控制配置有效的情况下图像传感器阵列1033的平均曝光时期与在第二照明和曝光控制配置有效的情况下終端1000的平均曝光时期相比，可以展示出小于I : 5的比率(动态)范围。在另ー实施例中，在第一照明和曝光控制配置有效的情况下图像传感器阵列1033的平均曝光时期与在第二照明和曝光控制配置有效的情况下终端1000的平均曝光时期相比，可以展示出小于I : 10的比率(动态)范围。在另ー实施例中，在第一照明和曝光控制配置有效的情况下图像传感器阵列1033的平均曝光时期与在第二照明和曝光控制配置有效的情况下终端1000的平均曝光时期相比，可以展示出小于I : 20的比率(动态)范围。在另ー实施例中，在第一照明和曝光控制配置有效的情况下图像传感器阵列1033的平均曝光时期与在第二照明和曝光控制配置有效的情况下终端1000的平均曝光时期相比，可以展示出小于I 50的比率(动态)范围。在一具体实施例中，在第一照明和曝光控制配置有效的情况 下图像传感器阵列1033的平均曝光时期与在第二照明和曝光控制配置有效的情况下终端1000的平均曝光时期相比，可以展示出大约I : 16 (第一照明和曝光控制配置， 500 μ S，第二照明和曝光控制配置， 8000 μ s)的比率(动态)范围。在另一具体示例中，在第一照明和曝光控制配置有效的情况下图像传感器阵列1033的平均曝光时期与在第二照明和曝光控制配置有效的情况下终端1000的平均曝光时期相比，可以展示出大约I : 80(第一照明和曝光控制配置 100 μ S，第二照明和曝光控制配置， 8000 μ s)的比率(动态)范围。參考表A来描述标记读取终端1000的另外方面，表A示出了各种可能用户选择的操作模式，在其中终端1000可以在第一照明和曝光控制配置与第二照明和曝光控制配置之间进行切換。在表A中，利用第一照明和曝光控制配置捕获的帧被指定为“第一”帧，而利用第二照明和曝光控制配置捕获的帧被指定为“第二”帧。參照图I和本文下面的表Α，标记读取終端1000可以具有多个不同的操作者可选操作模式，其中响应于触发信号激活，終端1000可以在第一照明和曝光控制配置与第二照明和曝光控制配置之间进行切換，以用于捕获能够经受解码尝试的帧。在一个示例中，用户接ロ显示器1222可以显示与允许操作者从多个模式中激发ー个模式的各种模式相对应的各种按钮 6102、6104、6106、6108、6110、6112。表A
权利要求
1.一种标记读取终端,其包括 用于照明图案的投射的照明子系统，所述照明子系统具有ー个或多个光源； 包括图像传感器阵列和成像透镜组件的成像子系统，其用于将目标的图像聚焦到所述图像传感器阵列上； 结合所述图像传感器阵列的手持式外壳； 其中，所述标记读取终端具有第一照明和曝光控制配置与第二照明和曝光控制配置，所述第一照明和曝光控制配置具有第一相关联照明控制和第一相关联曝光控制，所述第二照明和曝光控制配置具有第二相关联照明控制和第二相关联曝光控制，其中，在所述第一照明控制有效的情况下在一个或多个帧的曝光时期期间所述照明子系统的平均激励电平高于在所述第二照明控制有效的情况下，其中在所述第一曝光控制有效的情况下所述图像传感器阵列的平均曝光时期短于在所述第二曝光控制有效的情况下； 其中，所述标记读取终端用来使得，响应于触发信号激活，所述标记读取终端激活所述第一照明和曝光控制配置以便捕获第一帧集，所述第一帧集包括一个或多个连续帧，并且激活所述第二照明和曝光控制配置以便捕获第二帧集，所述第二帧集包括一个或多个连续帧；以及 其中，所述标记读取终端用来使得，响应于所述触发信号激活，所述标记读取终端利用所述第一帧集中的ー个或多个帧尝试对可解码标记进行解码，并且利用所述第二帧集中的一个或多个帧进一歩尝试对可解码标记进行解码。
2.如权利要求I所述的标记读取終端，其中所述第一照明和曝光控制配置的所述第一相关联照明控制与所述第二照明和曝光控制配置的所述第二相关联照明控制中的ー个或多个是用于针对在相关联照明和曝光控制配置的激活时期期间所曝光的每个帧把所述照明子系统的激励电平设定为某预定值的控制。
3.如权利要求I所述的标记读取終端，其中所述第一照明和曝光控制配置的所述第一相关联曝光控制与所述第二照明和曝光控制配置的所述第二相关联曝光控制中的ー个或多个是允许所述照明子系统的曝光时期在所述相关联照明和曝光控制配置的激活时期期间所曝光的帧之间进行变化的控制。
4.如权利要求I所述的标记读取終端，其中所述标记读取终端被适配成使得所述标记读取终端是用来以开环为基础在所述第一照明和曝光控制配置与所述第二照明和曝光控制配置的激活之间进行切換，而无需所述切换响应于感测的状況。
5.如权利要求I所述的标记读取終端，其中所述标记读取终端被适配成使得所述标记读取终端是用来以开环为基础响应于感测的状况而在所述第一照明和曝光控制配置与所述第二照明和曝光控制配置的激活之间进行切換。
6.如权利要求I所述的标记读取終端，其中所述标记读取终端被适配成使得所述标记读取终端是用来以闭环为基础响应于感测的状况而在所述第一照明和曝光控制配置与所述第二照明和曝光控制配置的激活之间进行切換，所述感测的状况是周围光水平。
7.如权利要求I所述的标记读取終端，其中所述标记读取终端被适配成使得所述标记读取终端是用来以闭环为基础响应于感测的状况而在所述第一照明和曝光控制配置与所述第二照明和曝光控制配置的激活之间切换，所述感测的状况是终端范围。
8.如权利要求I所述的标记读取終端，其中所述标记读取终端被适配成使得所述标记读取终端是用来以闭环为基础响应于感测的状况而在所述第一照明和曝光控制配置与所述第二照明和曝光控制配置的激活之间进行切換，所述感测的状况是所述标记读取终端的运动的測量結果。
9.如权利要求I所述的标记读取終端，其中所述第一帧集和所述第二帧集中的ー个或多个为单个帧。
10.如权利要求I所述的标记读取終端，其中所述标记读取终端是用来使得响应于所述触发信号的激活，所述标记读取终端在激活所述第二照明和曝光控制配置之前激活所述第二照明和曝光控制配置。
11.如权利要求I所述的成像終端，其中所述照明子系统的光源具有最大连续操作激励额定值，其中在所述第一照明和曝光控制配置有效的情况下在所述图像传感器阵列的所述曝光时期期间所述光源的平均激励电平超过所述最大连续激励额定值。
12.如权利要求I所述的成像終端，其中所述照明子系统的光源具有最大连续操作激励额定值，其中在所述第一照明和曝光控制配置有效的情况下在曝光时期期间所述光源的平均激励电平多于所述最大连续激励额定值的两倍，并且其中在所述第二照明和曝光控制配置有效的情况下在曝光时期期间所述光源的平均激励电平不超过所述最大连续操作激励额定值。
13.如权利要求I所述的标记读取終端，其中在所述第一照明和曝光控制配置有效的情况下在曝光时期期间所述照明子系统的平均激励电平与在所述第二照明和曝光控制配置有效的情况下在曝光时期期间照明子系统的平均激励电平相比，展示出大于2 I的比率(动态范围)，并且其中在所述第一照明和曝光控制配置有效的情况下所述图像传感器阵列的平均曝光时期与在所述第二照明和曝光控制配置有效的情况下终端的平均曝光时期相比，展示出小于I : 2的比率(动态范围)。
14.如权利要求I所述的标记读取終端，其中在所述第一照明和曝光控制配置有效的情况下在曝光时期期间所述照明子系统的平均激励电平与在所述第二照明和曝光控制配置有效的情况下在曝光时期期间照明子系统的平均激励电平相比，展示出大于3 I的比率(动态范围)，并且其中在所述第一照明和曝光控制配置有效的情况下所述图像传感器阵列的平均曝光时期与在所述第二照明和曝光控制配置有效的情况下终端的平均曝光时期相比，展示出小于I : 10的比率(动态范围)。
15.如权利要求I所述的标记读取終端，其中在所述第一照明和曝光控制配置有效的情况下在曝光时期期间所述照明子系统的平均激励电平与在所述第二照明和曝光控制配置有效的情况下在曝光时期期间照明子系统的平均激励电平相比，展示出大于3 I的比率(动态范围)，并且其中在所述第一照明和曝光控制配置有效的情况下所述图像传感器阵列的平均曝光时期与在所述第二照明和曝光控制配置有效的情况下终端的平均曝光时期相比，展示出小于I : 20的比率(动态范围)。
全文摘要
本发明公开了一种具有照明和曝光控制的终端。本发明提出了一种标记读取终端，其具有第一照明和曝光控制配置与第二照明和曝光控制配置，该第一照明和曝光控制配置具有第一相关联照明控制和第一相关联曝光控制，该第二照明和曝光控制配置具有第二相关联照明控制和第二相关联曝光控制，其中在第一照明控制有效的情况下在一个或多个帧的曝光期间，该照明子系统的平均激励电平高于在第二照明控制有效的情况下，并且其中在第一曝光控制有效的情况下该图像传感器阵列的平均曝光时间短于在第二曝光控制有效的情况下。
文档编号G06K7/10GK102693403SQ20111046252
公开日2012年9月26日 申请日期2011年12月29日 优先权日2010年12月30日
发明者A·切尔恩亚科夫, B·乔瓦诺夫斯基, D·范沃尔金伯格 申请人:手持产品公司
技术领域：
本发明总体上涉及基于光学的寄存器，并且特别涉及基于图像传感器的标记读取終端。
背景技术：
可获得多种用于读取可解码标记的标记读取終端。例如，在销售点应用中，常见无键盘和显示器的最小特征标记读取終端。可获得以可识别枪式样形状因子的无键盘和显示 器的标记读取終端，其具有把手和可以由食指激发的触发按钮(触发器)。也可以获得具有键盘和显示器的标记读取終端。配备有键盘和显示器的标记读取終端普遍用在运送和仓库应用中，并且可获得以结合显示器和键盘的形状因子的配备有键盘和显示器的标记读取终端。在配备有键盘和显示器的标记读取終端中，用于激发解码消息的输出的触发按钮典型地被提供在以使得能够由操作者的拇指实现激发的这样的位置中。以无键盘和显示器的形状或者以配备有键盘和显示器的形状的标记读取終端普遍用在多种数据收集应用中，所述数据收集应用包括销售点应用、运送应用、仓库应用、安检点应用和患者护理应用以及普遍在其中由具有标记读取功能性的个人移动电话来提供配备有键盘和显示器的标记读取终端的个人应用。一些标记读取终端被适配成读取条形码符号，其包括ー维(ID)条形码、堆叠式ID条形码和ニ维(2D)条形码中的ー个或多个。其他标记读取終端被适配成读取OCR字符，而还有其他标记读取終端被配备成读取条形码符号和OCR字符这二者。
參考下面描述的附图可以更好地理解本文所描述的特征。各附图未必按比例绘制，而是通常把重点放在图示本发明的原理。在附图中，同样的附图标记被用来遍及各个视图指示同样的部分。图I是在ー个实施例中的标记读取终端的示意物理形状视图；图2是在ー个实施例中的标记读取终端的框图；图3是成像模块的分解装配透视图；图4是成像模块的透视图；图5是图示可以由标记读取终端执行的方法的流程图；图6是图示可以由标记读取终端执行的方法的时序图
发明内容
本文阐述了一种标记读取终端，其具有第一照明和曝光控制配置与第二照明和曝光控制配置，该第一照明和曝光控制配置具有第一相关联照明控制和第一相关联曝光控制，该第二照明和曝光控制配置具有第二相关联照明控制和第二相关联曝光控制，其中，在第一照明控制有效的情况下，该照明子系统在ー个或多个帧的曝光期间的平均激励电平高于在第二照明控制有效的情况下，并且其中在第一曝光控制有效的情况下该图像传感器阵列的平均曝光时期短于在第二曝光控制有效的情况下。
具体实施例方式參照图1，本文阐述了一种标记读取终端1000，其具有第一照明和曝光控制配置与第二照明和曝光控制配置，该第一照明和曝光控制配置具有第一相关联照明控制和第一相关联曝光控制，该第二照明和曝光控制配置具有第二相关联照明控制和第二相关联曝光控制，其中在第一照明控制有效的情况下该照明子系统在ー个或多个帧的曝光期间的平均激励电平高于在第二照明控制有效的情况下，并且其中在第一曝光控制有效的情况下该图像传感器阵列的平均曝光时期短于在第二曝光控制有效的情况下。
如所描述的操作的，可以使得标记读取终端1000能够读取扩展范围的扫描环境中的可解码标记，所述扫描环境包括适中到低的周围光环境。在終端1000的开发过程中，已确定的是第一照明和曝光控制配置可以针对运动容限对终端1000进行优化，而第二照明和曝光控制配置可以针对景深(cbpth of field)对终端1000进行优化。通过把终端1000适配成使得响应于触发信号的激活，可以使第一和第二照明和曝光控制配置中的每一个有效，可以使得終端1000更好地适合于读取扩展范围的操作环境中的可解码标记。參考图2示出并描述了用于支持本文參考基于图像传感器的标记读取終端1000所描述的操作的示例性硬件平台。标记读取終端100可以包括图像传感器1032，其包括具有以像素行和列布置的像素的多个像素图像传感器阵列1033、相关联的列电路1034和行电路1035。与该图像传感器1032相关联的可以是放大器电路1036 (放大器)，以及将从图像传感器阵列1033读出的模拟信号形式的图像信息转换为数字信号形式的图像信息的模数转换器1037。图像传感器1032还可以具有相关联的时序和控制电路1038以供在例如控制图像传感器1032的曝光时期(exposure period)、施加到放大器1036的增益的过程中使用。所指出的电路部件1032、1036、1037和1038可以被封装到公共图像传感器集成电路1040中。图像传感器集成电路1040可以结合比所指出的部件数目更少的部件。在一个示例中，图像传感器集成电路1040例如可以由从Micron Technology公司获得的MT9V022 (752 X 480像素阵列)或者MT9V023(752X480像素阵列)图像传感器集成电路来提供。在一个示例中，图像传感器阵列1033可以是混合単色和彩色图像传感器阵列，其具有没有彩色滤波器元件的単色像素的第一子集和具有色敏滤波器元件的彩色像素的第二子集。在一个示例中，图像传感器集成电路1040可以结合拜尔模式滤波器，使得在该图像传感器阵列1033处定义的是红色像素位置处的红色像素、绿色像素位置处的绿色像素和蓝色像素位置处的蓝色像素。利用这样的结合了拜尔模式的图像传感器阵列提供的帧可以包括红色像素位置处的红色像素值、緑色像素位置处的绿色像素值和蓝色像素位置处的蓝色像素值。在结合了拜尔模式图像传感器阵列的实施例中，CPU 1060在使帧经受进ー步处理之前，可以利用緑色像素值在緑色像素位置中间的帧像素位置处内插像素值用于单色图像数据帧的显影。可替换地，CPU1060在使帧经受进ー步处理之前，可以利用红色像素值在红色像素位置中间内插像素值，以用于单色图像数据帧的显影。可替换地，在使帧经受进ー步处理之前，CPU 1060可以利用蓝色像素值在蓝色像素位置中间内插像素值。終端1000的成像子系统可以包括图像传感器1032和用于将图像聚焦到图像传感器1032的图像传感器阵列1033上的透镜组件200。在终端1000的操作的过程中，图像信号可以被从图像传感器1032读出、转换并存储到诸如RAM 1080之类的系统存储器中。终端1000的存储器1085可以包括RAM 1080、诸如EPROM 1082之类的非易失性存储器和诸如可以由闪速存储器或硬盘驱动存储器提供的储存存储器设备1084。在一个实施例中，终端1000可以包括CPU 1060，其可以被适配成读出存储在存储器1080中的图像数据，并且使这样的图像数据经受各种图像处理算法。终 端1000可以包括直接存储器存取单元(direct memory access unit,DMA) 1070,用于把从图像传感器1032读出的已经经受转换的图像信息路由到RAM 1080。在另ー实施例中，终端1000可以采用提供总线仲裁机制的系统总线(例如，PCI总线)，这因而消除了对中央DMA控制器的需要。熟练技术人员会认识到在图像传感器1032与RAM 1080之间提供高效数据传输的直接存储器存取部件和/或系统总线架构的其他实施例处于本发明的范围和精神之内。參照终端1000的另外方面，成像透镜组件200可以被适配成用于把定位在基底T上的视野1240内的可解码标记15的图像聚焦到图像传感器阵列1033上。終端1000的视野1240的目标区尺寸可以以多种替换方式变化。视野1240的目标区尺寸可以通过下列变化，例如，改变终端至目标距离，改变成像透镜组件设置，改变图像传感器阵列1033的经受读出的像素数目。可以绕成像轴25来传送成像光射线。透镜组件200可以被适配成能够有多个焦距和多个最优焦点平面(最佳焦点距离)。終端1000可以包括照明子系统800，用于目标T的照明和照明图案1260的投射。在该示出的实施例中照明图案1260可以被投射成接近但大于视野1240所限定的面积，但是还可以被投射在比视野1240所限定的面积小的面积中。照明子系统800可以包括光源排500，其包括ー个或多个光源。在图3-4中示出了照明子系统的示例的物理形状视图。如图3-4中所示，可以提供具有电路板402的成像模块400，该电路板402载有图像感测器1032和设置在电路板402上设置的支撑物430中的透镜组件200。在图3和4的实施例中，照明子系统800具有由单个光源502提供的光源排500。在另ー实施例中，光源排500可以由ー个以上光源提供。終端1000还可以包括用于投射瞄准图案(未示出)的瞄准子系统600。可以包括光源排的瞄准子系统600可以被耦合到瞄准光源排功率输入单元1208，其用于向瞄准子系统600的光源排提供电功率。功率输入单元1208可以经由用于与CPU 1060通信的接ロ 1108耦合到系统总线1500。在一个实施例中，除了光源排500之外，照明子系统800可以包括照明透镜组件300，正如图2的实施例中所示。除了或代替照明透镜组件300，照明子系统800可以包括替换的光成形光学器件，例如一个或多个散射体、反射镜和棱镜。在使用中，終端1000可以由操作者相对于承载可解码标记15的目标T(例如，一片纸、包装、另ー类型的基底)，以把照明图案1260投射到可解码标记15上的这样的方式进行定向。在图2的示例中，可解码标记15由ID条形码符号提供。可解码标记15还可以由2D条形码符号或光学字符识别(optical character recognition,OCR)字符提供。參照终端1000的另外方面,可以通过使用电功率输入单元1202来控制透镜组件200，所述电功率输入单元1202提供用于改变透镜组件200的最佳焦点平面的能量。在一个实施例中，电功率输入单元1202可以作为受控电压源来工作，而在另一实施例中可以作为受控电流源来工作。电功率输入单元1202可以应用用于改变透镜组件200的光学特性的信号，例如，用于改变透镜组件200的焦距和/或最佳焦点距离(最优焦点平面)。光源排电功率输入单元1206可以向光源排500提供能量。在一个实施例中，电功率输入单兀1206可以作为受控电压源来工作。在另ー实施例中，电功率输入单元1206可以作为受控电流源来工作。在另ー实施例中，电功率输入单元1206可以作为组合的受控电压和受控电流源来工作。电功率输入单元1206可以改变提供给光源排500的电功率的电平(激励电平)，例如，用于改变由照明子系统800的光源排500输出的照明水平以用于生成照明图案1260。 在另一方面，终端1000可以包括向电网1404供应功率的功率供应器1402，终端1000的电气部件可以连接到该电网1404。功率供应器1402可以耦合到各种功率源，例如，电池1406、串行接ロ 1408 (例如USB, RS232)和/或AC/DC变压器1410)。进ー步关于功率输入单元1206，功率输入单元1206可以包括由功率供应器1402持续地充电的充电电容器。功率输入单元1206可以被配置成输出激励电平范围内的能量。在第一照明和曝光控制配置有效的情况下，在曝光时期期间照明子系统800的平均激励电平高于照明和曝光控制配置有效的平均激励电平。終端1000还可以包括含多个外围设备，其包括触发器1220，该触发器1220可以被用来使触发信号有效，以便激活帧读出和/或某些解码过程。終端1000可以被适配成使得触发器1220的激活激活触发信号并且启动解码尝试。具体地，終端1000可以用来使得，响应于触发信号的激活，可以通过下列捕获一系列帧从图像传感器阵列1033读出图像信息(典型地以模拟信号的形式)，然后在转换之后把该图像信息存储到存储器1080 (其可以在给定时间缓存该系列帧中的ー个或多个)中。CPU 1060可以用来使该系列帧中的一个或多个经受解码尝试。为了尝试解码条形码符号，例如，ー维条形码符号，CPU 1060可以处理与像素位置线(例如，一行像素位置、一列像素位置或对角线像素位置集)相对应的帧的图像数据，以确定暗和亮单元的空间图案，并且可以经由表查找把所确定的每个亮和暗单元图案转换成字符或字符串。在可解码标记表示为2D条形码符号体系的情况下，解码尝试可以包括步骤使用特征检测算法定位寻景图案，根据与该寻景图案的预定关系定位与该寻景图案交叉的矩阵线，沿着所述矩阵线确定暗和亮单元的图案，以及经由表查找把每个亮图案转换为字符或字符串。終端1000可以包括各种接ロ电路，用于将各种外围设备耦合到系统地址/数据总线(系统总线)1500，用于与也耦合到系统总线1500的CPU 1060通信。终端1000可以包括用于将图像传感器时序和控制电路1038耦合到系统总线1500的接ロ电路1028、用于将电功率输入单元1202耦合到系统总线1500的接ロ电路1102、用于将照明光源排功率输入单元1206耦合到系统总线1500的接ロ电路1106以及用于将触发器1220耦合到系统总线1500的接ロ电路1120。终端1000还可以包括经由接ロ 1122耦合到系统总线1500并且与CPU 1060通信的显示器1222，以及经由连接到系统总线1500的接ロ 1124与CPU 1060通信的指示器机制1224。终端1000还可以包括经由接ロ 1110耦合到系统总线1500的范围检测器単元1210。在一个实施例中，范围检测器单元1210可以是声学范围检测器单元。終端1000的各种接ロ电路可以共享电路部件。例如，可以建立公共微控制器，用来把控制输入提供到图像传感器时序和控制电路1038以及到功率输入单元1206这二者。把功率输入提供到电路1038和到功率输入单元1206的公共微控制器可以被提供成协调图像传感器阵列控制和照明子系统控制之间的时序。可以被捕获并且经受所描述的处理的一系列图像数据帧可以是全帧(包括与图像传感器阵列1033的每个像素相对应的像素值，或者在終端1000的操作期间从图像传感器阵列1033读出的最大数目的像素)。可以被捕获并且经受所描述的处理的一系列图像数据帧还可以是“窗ロ化(windowed)帧”，其包括对应于比图像传感器阵列1033的像素的全帧小的像素值。可以被捕获并且经受所描述的处理的一系列图像数据帧还可以包括全帧和窗ロ化帧的组合。全帧可以通过选择性地寻址具有图像传感器阵列1033的图像传感器1032的与该全帧相对应的像素，而被读出以便捕获。窗ロ化帧可以通过选择性地寻 址具有图像传感器阵列1033的图像传感器1032的与该窗ロ化帧相对应的像素，而被读出以便捕获。在一个实施例中，经受寻址和读出的多个像素确定了帧的图象尺寸。因此，全帧可以被认为具有第一相对较大的图象尺寸，而窗ロ化帧可以被认为相对于全帧的图象尺寸具有相对较小的图象尺寸。依赖于经受寻址和读出以便捕获窗ロ化帧的像素数目，窗ロ化帧的图象尺寸可以变化。終端1000可以以被称为帧速率的速率来捕获图像数据帧。典型的帧速率为每秒60巾贞(frames per second,FPS)，其转变成16. 6ms的巾贞时间(巾贞时期)。另一典型的巾贞速率是每秒30帧(FPS)，其转变成每帧33. 3ms的帧时间(帧时期)。通过减小帧图象尺寸，可以增加終端1000的帧速率(和减小帧时间)。再次參考图I描述ー个实施例中的終端1000的另外方面。触发器1220、显示器1222、指示器机制1224和键盘1226可以被设置在如图I中所示的手持式外壳1014的共同侧上。显示器1222和指示器机制1224组合可以被视为终端1000的用户接ロ。在ー个实施例中显示器1222可以结合用于导航和虚拟制动器选择的触控面板，在该情况中可以由显示器1222来提供終端1000的用户接ロ。終端1000的用户接ロ还可以通过下列来提供把終端1000配置成用来通过对编程条形码符号的解码而被重新编程。在另ー实施例中，用于终端1000的手持式外壳1014可以无显示器，且可以以枪式样形状因子。包括图像传感器阵列1033和成像透镜组件200的成像模块400可以被结合到手持式外壳1014中。图5中阐述了图示本文的方法的实施例的流程图。在块4002处，终端1000可以等待扫描被启动，且在块4006处，例如，通过经由对触发器1220的激发而激活触发信号，可以启动扫描。触发信号还可以，例如，经由对象检测或者来自外部计算机的串行命令而被激活。在块4014处，終端1000可以利用第一照明和曝光控制配置，捕获ー个或多个图像数据帧。在參考图5阐述的具体实施例中，第一照明和曝光控制配置可以由曝光时期期间相对低的照明子系统平均激励电平和相对较短的平均曝光时期来表征。在块4018处，終端1000可以尝试对在第一照明和曝光控制配置有效的情况下捕获的ー个或多个捕获帧中表示的可解码标记进行解码。在块4022处，如果解码失败，则终端1000可以激活第二照明和曝光控制配置，并且通过利用第二照明和曝光控制配置来捕获ー个或多个帧。在块4026处，终端1000可以尝试对在第二照明和曝光控制配置有效的情况下捕获的ー个或多个捕获帧中表示的可解码标记进行解码，并且如果解码失败则可以返回到块4014。该第二照明和曝光控制配置可以由相对高的照明子系统激励电平和相对较长的曝光时期来表征。在一个实施例中，CPU 1060可以用来执行用于执行图5的方法的编程指令。时序示了在执行由如图6所示的该流程图所指示的方法期间终端1000的操作。參照图6的时序图，信号5002是触发信号，例如，经由对触发器1220的激发，可以使该信号5002有效。信号5102是具有变化的激励电平的照明激励电平信号。信号5202是具有定义曝光时期的有效状态和各曝光时期中间的无效状态的曝光控制信号。信号5302是读出控制信号。当读出控制信号5302有效时，可以从图像传感器阵列1033读出图像信号。进ー步关于图6的时序图，时期5420-5444是CPU 1060可以处理图像数据帧(例如，尝试解码可解码标记)的时期。終端1000可以用来使得，在曝光时期5220之前且在时间tQ之后，終端1000可以正捕获处理以用于參数确定的“參数确定”帧，而在一些实例中，不经受解码尝试。为了捕获參数确定帧，終端1000可以工作在除了第一和第二照明曝光控制配置之外的情况下。 參照图6的时序图，可以看出在时间tN，終端1000可以将照明和曝光控制配置从第一配置切換到第二配置。在图6的特定时序图中，在时间tK之后且在时间tN之前以及再次在时间tM之后，第一照明和曝光控制配置是有效的，而在时_tN之后且在时间tM之前，第ニ照明和曝光控制配置是有效的。在參考图6的时序图所图示的特定实施例中，在第一照明和曝光控制配置有效的情况下终端1000的照明激励电平Eh可以在曝光时期5220-5230、5244-5246期间具有第一激励电平，而在第一照明和曝光控制配置有效的情况下曝光时期5220-5230、5244-5246可以为第一持续时间。此外，在參考图6的时序图所图示的特定实施例中，在第二照明和曝光控制配置有效的情况下终端1000的照明激励电平可以在曝光时期5232-5242期间具有第二激励电平而在第二照明和曝光控制配置有效的情况下曝光时期5232-5242可以为第二持续时间。在一个实施例中，光源排500中的ー个或多个光源可以具有最大连续操作激励额定值(例如，被表示为最大电流和/或电压)，而在曝光时期5220-5230、5244-5446期间可以以超过最大连续操作激励额定值被驱动。在对终端1000的开发过程中，已确定的是，如果照明“开启(on)”时间(其可能与曝光时期5220-5230、5244-5246 一致)为足够短的持续时间，则可以安全地实现这样的“过驱动”。在图6的特定示例中，在第一和第二照明和曝光控制配置有效的情况下终端1000的照明和曝光控制是用于将照明和曝光值这二者控制到某固定值的控制，通过照明和曝光控制配置有效的时间，导致曝光时期期间的平均照明激励电平为与固定照明激励电平一致的值，以及平均曝光时间为与固定曝光时期持续时间一致的持续时间。然而，不同的照明激励电平控制和/或曝光控制可以被关联到第一照明和曝光控制配置与第二照明曝光控制配置中的ー个或多个，但是不过可以提供这样的結果在第一配置有效的情况下的平均照明激励电平能够大于在第二配置的情况下，并且在第一配置有效的情况下平均曝光时期能够为比在第二配置有效的情况下短的持续时间。在替换照明控制的一个示例中，一系列曝光时期期间的照明激励电平可以被控制成从曝光时期到曝光时期是可变的，但是被约束免于超出阈限，例如，在第一照明和曝光控制配置有效的情况下的相对较高的阈限以及在第二照明和曝光控制配置有效的情况下的相对较低的阈限。在有或没有所指出的激励电平约束的情况下，照明控制可以由在切換到某照明和曝光控制配置之后初始帧的初始照明激励电平(例如，对于第一配置而言较高，对于第二而言较低)和在该配置有效的情况下的后续帧照明水平来表征，所述后续帧照明水平响应于最近捕获帧的确定亮度(例如，其可以通过对最近捕获帧的像素值的采样求平均来确定)来确定。在替换曝光控制的一个示例中，曝光时期可以被控制成从帧到帧是可变的但被约束免于超过阈限，例如，在第一照明和曝光控制配置有效的情况下的相对较短的阈限和在第二照明和曝光控制配置有效的情况下的相对较长的阈限。在有或没有所指出的曝光时期约束的情况下，曝光控制可以由在切換到某照明和曝光控制配置之后初始帧的初始曝光电平和在该配置有效的情况下响应于最近捕获帧的亮度而确定的后续帧曝光时期来表征。已经描述了 在第一照明和曝光控制配置有效的情况下在曝光时期期间照明子系统800的平均激励电平能够高于在第二照明和曝光控制配置有效的情况下在曝光时期期间的平均照明激励电平。然而，如參考图6的时序图能够观察出，并且注意对应于曝光时期的照明开启时间实质上能够在第一照明和曝光控制配置有效的情况下比在第二照明和 曝光控制配置有效的情况下短，在第一照明曝光控制配置有效的情况下照明子系统800随着时间的平均激励电平(考虑到曝光时期和各曝光时期中间的时期)能够低于在第二照明曝光控制配置有效的情况下随着时间的平均激励电平。在一个实施例中，在第一照明和曝光控制配置有效的情况下在曝光时期期间照明子系统800的平均激励电平与在第二照明和曝光控制配置有效的情况下在曝光时期期间照明子系统800的平均激励电平相比，可以展示出大于2 I的比率(动态范围)。在另一实施例中，在第一照明和曝光控制配置有效的情况下在曝光时期期间照明子系统800的平均激励电平与在第二照明和曝光控制配置有效的情况下在曝光时期期间照明子系统800的平均激励电平相比，可以展示出大于3 I的比率(动态范围)。在另ー实施例中，在第一照明和曝光控制配置有效的情况下在曝光时期期间照明子系统800的平均激励电平与在第二照明和曝光控制配置有效的情况下在曝光时期期间照明子系统800的平均激励电平相比，可以展示出大于4 I的比率(动态范围)。在另ー实施例中，在第一照明和曝光控制配置有效的情况下在曝光时期期间照明子系统800的平均激励电平与在第二照明和曝光控制配置有效的情况下在曝光时期期间照明子系统800的平均激励电平相比，可以展示出大于5 I的比率(动态范围)。在另ー实施例中，在第一照明和曝光控制配置有效的情况下在曝光时期期间照明子系统800的平均激励电平与在第二照明和曝光控制配置有效的情况下在曝光时期期间照明子系统800的平均激励电平相比，可以展示出大于10 I的比率(动态范围)。在一具体示例中，在第一照明和曝光控制配置有效的情况下在曝光时期期间照明子系统800的平均激励电平与在第二照明和曝光控制配置有效的情况下在曝光时期期间照明子系统800的平均激励电平相比，可以展示出大约6. 67 1(在第一照明和曝光控制配置有效的情况下在曝光时期期间 I安培， N伏连续，在第二照明和曝光控制配置有效的情况下在曝光时期期间 150ma， N伏连续)的比率(动态范围)。在一个实施例中，在第一照明和曝光控制配置有效的情况下图像传感器阵列1033的平均曝光时期与在第二照明和曝光控制配置有效的情况下终端1000的平均曝光时期相比，可以展示出小于I : 2的比率(动态)范围。在另ー实施例中，在第一照明和曝光控制配置有效的情况下图像传感器阵列1033的平均曝光时期与在第二照明和曝光控制配置有效的情况下终端1000的平均曝光时期相比，可以展示出小于I : 3的比率(动态)范围。在另ー实施例中，在第一照明和曝光控制配置有效的情况下图像传感器阵列1033的平均曝光时期与在第二照明和曝光控制配置有效的情况下终端1000的平均曝光时期相比，可以展示出小于I : 4的比率(动态)范围。在另ー实施例中，在第一照明和曝光控制配置有效的情况下图像传感器阵列1033的平均曝光时期与在第二照明和曝光控制配置有效的情况下終端1000的平均曝光时期相比，可以展示出小于I : 5的比率(动态)范围。在另ー实施例中，在第一照明和曝光控制配置有效的情况下图像传感器阵列1033的平均曝光时期与在第二照明和曝光控制配置有效的情况下终端1000的平均曝光时期相比，可以展示出小于I : 10的比率(动态)范围。在另ー实施例中，在第一照明和曝光控制配置有效的情况下图像传感器阵列1033的平均曝光时期与在第二照明和曝光控制配置有效的情况下终端1000的平均曝光时期相比，可以展示出小于I : 20的比率(动态)范围。在另ー实施例中，在第一照明和曝光控制配置有效的情况下图像传感器阵列1033的平均曝光时期与在第二照明和曝光控制配置有效的情况下终端1000的平均曝光时期相比，可以展示出小于I 50的比率(动态)范围。在一具体实施例中，在第一照明和曝光控制配置有效的情况 下图像传感器阵列1033的平均曝光时期与在第二照明和曝光控制配置有效的情况下终端1000的平均曝光时期相比，可以展示出大约I : 16 (第一照明和曝光控制配置， 500 μ S，第二照明和曝光控制配置， 8000 μ s)的比率(动态)范围。在另一具体示例中，在第一照明和曝光控制配置有效的情况下图像传感器阵列1033的平均曝光时期与在第二照明和曝光控制配置有效的情况下终端1000的平均曝光时期相比，可以展示出大约I : 80(第一照明和曝光控制配置 100 μ S，第二照明和曝光控制配置， 8000 μ s)的比率(动态)范围。參考表A来描述标记读取终端1000的另外方面，表A示出了各种可能用户选择的操作模式，在其中终端1000可以在第一照明和曝光控制配置与第二照明和曝光控制配置之间进行切換。在表A中，利用第一照明和曝光控制配置捕获的帧被指定为“第一”帧，而利用第二照明和曝光控制配置捕获的帧被指定为“第二”帧。參照图I和本文下面的表Α，标记读取終端1000可以具有多个不同的操作者可选操作模式，其中响应于触发信号激活，終端1000可以在第一照明和曝光控制配置与第二照明和曝光控制配置之间进行切換，以用于捕获能够经受解码尝试的帧。在一个示例中，用户接ロ显示器1222可以显示与允许操作者从多个模式中激发ー个模式的各种模式相对应的各种按钮 6102、6104、6106、6108、6110、6112。表A
权利要求
1.一种标记读取终端,其包括 用于照明图案的投射的照明子系统，所述照明子系统具有ー个或多个光源； 包括图像传感器阵列和成像透镜组件的成像子系统，其用于将目标的图像聚焦到所述图像传感器阵列上； 结合所述图像传感器阵列的手持式外壳； 其中，所述标记读取终端具有第一照明和曝光控制配置与第二照明和曝光控制配置，所述第一照明和曝光控制配置具有第一相关联照明控制和第一相关联曝光控制，所述第二照明和曝光控制配置具有第二相关联照明控制和第二相关联曝光控制，其中，在所述第一照明控制有效的情况下在一个或多个帧的曝光时期期间所述照明子系统的平均激励电平高于在所述第二照明控制有效的情况下，其中在所述第一曝光控制有效的情况下所述图像传感器阵列的平均曝光时期短于在所述第二曝光控制有效的情况下； 其中，所述标记读取终端用来使得，响应于触发信号激活，所述标记读取终端激活所述第一照明和曝光控制配置以便捕获第一帧集，所述第一帧集包括一个或多个连续帧，并且激活所述第二照明和曝光控制配置以便捕获第二帧集，所述第二帧集包括一个或多个连续帧；以及 其中，所述标记读取终端用来使得，响应于所述触发信号激活，所述标记读取终端利用所述第一帧集中的ー个或多个帧尝试对可解码标记进行解码，并且利用所述第二帧集中的一个或多个帧进一歩尝试对可解码标记进行解码。
2.如权利要求I所述的标记读取終端，其中所述第一照明和曝光控制配置的所述第一相关联照明控制与所述第二照明和曝光控制配置的所述第二相关联照明控制中的ー个或多个是用于针对在相关联照明和曝光控制配置的激活时期期间所曝光的每个帧把所述照明子系统的激励电平设定为某预定值的控制。
3.如权利要求I所述的标记读取終端，其中所述第一照明和曝光控制配置的所述第一相关联曝光控制与所述第二照明和曝光控制配置的所述第二相关联曝光控制中的ー个或多个是允许所述照明子系统的曝光时期在所述相关联照明和曝光控制配置的激活时期期间所曝光的帧之间进行变化的控制。
4.如权利要求I所述的标记读取終端，其中所述标记读取终端被适配成使得所述标记读取终端是用来以开环为基础在所述第一照明和曝光控制配置与所述第二照明和曝光控制配置的激活之间进行切換，而无需所述切换响应于感测的状況。
5.如权利要求I所述的标记读取終端，其中所述标记读取终端被适配成使得所述标记读取终端是用来以开环为基础响应于感测的状况而在所述第一照明和曝光控制配置与所述第二照明和曝光控制配置的激活之间进行切換。
6.如权利要求I所述的标记读取終端，其中所述标记读取终端被适配成使得所述标记读取终端是用来以闭环为基础响应于感测的状况而在所述第一照明和曝光控制配置与所述第二照明和曝光控制配置的激活之间进行切換，所述感测的状况是周围光水平。
7.如权利要求I所述的标记读取終端，其中所述标记读取终端被适配成使得所述标记读取终端是用来以闭环为基础响应于感测的状况而在所述第一照明和曝光控制配置与所述第二照明和曝光控制配置的激活之间切换，所述感测的状况是终端范围。
8.如权利要求I所述的标记读取終端，其中所述标记读取终端被适配成使得所述标记读取终端是用来以闭环为基础响应于感测的状况而在所述第一照明和曝光控制配置与所述第二照明和曝光控制配置的激活之间进行切換，所述感测的状况是所述标记读取终端的运动的測量結果。
9.如权利要求I所述的标记读取終端，其中所述第一帧集和所述第二帧集中的ー个或多个为单个帧。
10.如权利要求I所述的标记读取終端，其中所述标记读取终端是用来使得响应于所述触发信号的激活，所述标记读取终端在激活所述第二照明和曝光控制配置之前激活所述第二照明和曝光控制配置。
11.如权利要求I所述的成像終端，其中所述照明子系统的光源具有最大连续操作激励额定值，其中在所述第一照明和曝光控制配置有效的情况下在所述图像传感器阵列的所述曝光时期期间所述光源的平均激励电平超过所述最大连续激励额定值。
12.如权利要求I所述的成像終端，其中所述照明子系统的光源具有最大连续操作激励额定值，其中在所述第一照明和曝光控制配置有效的情况下在曝光时期期间所述光源的平均激励电平多于所述最大连续激励额定值的两倍，并且其中在所述第二照明和曝光控制配置有效的情况下在曝光时期期间所述光源的平均激励电平不超过所述最大连续操作激励额定值。
13.如权利要求I所述的标记读取終端，其中在所述第一照明和曝光控制配置有效的情况下在曝光时期期间所述照明子系统的平均激励电平与在所述第二照明和曝光控制配置有效的情况下在曝光时期期间照明子系统的平均激励电平相比，展示出大于2 I的比率(动态范围)，并且其中在所述第一照明和曝光控制配置有效的情况下所述图像传感器阵列的平均曝光时期与在所述第二照明和曝光控制配置有效的情况下终端的平均曝光时期相比，展示出小于I : 2的比率(动态范围)。
14.如权利要求I所述的标记读取終端，其中在所述第一照明和曝光控制配置有效的情况下在曝光时期期间所述照明子系统的平均激励电平与在所述第二照明和曝光控制配置有效的情况下在曝光时期期间照明子系统的平均激励电平相比，展示出大于3 I的比率(动态范围)，并且其中在所述第一照明和曝光控制配置有效的情况下所述图像传感器阵列的平均曝光时期与在所述第二照明和曝光控制配置有效的情况下终端的平均曝光时期相比，展示出小于I : 10的比率(动态范围)。
15.如权利要求I所述的标记读取終端，其中在所述第一照明和曝光控制配置有效的情况下在曝光时期期间所述照明子系统的平均激励电平与在所述第二照明和曝光控制配置有效的情况下在曝光时期期间照明子系统的平均激励电平相比，展示出大于3 I的比率(动态范围)，并且其中在所述第一照明和曝光控制配置有效的情况下所述图像传感器阵列的平均曝光时期与在所述第二照明和曝光控制配置有效的情况下终端的平均曝光时期相比，展示出小于I : 20的比率(动态范围)。
全文摘要
本发明公开了一种具有照明和曝光控制的终端。本发明提出了一种标记读取终端，其具有第一照明和曝光控制配置与第二照明和曝光控制配置，该第一照明和曝光控制配置具有第一相关联照明控制和第一相关联曝光控制，该第二照明和曝光控制配置具有第二相关联照明控制和第二相关联曝光控制，其中在第一照明控制有效的情况下在一个或多个帧的曝光期间，该照明子系统的平均激励电平高于在第二照明控制有效的情况下，并且其中在第一曝光控制有效的情况下该图像传感器阵列的平均曝光时间短于在第二曝光控制有效的情况下。
文档编号G06K7/10GK102693403SQ20111046252
公开日2012年9月26日 申请日期2011年12月29日 优先权日2010年12月30日
发明者A·切尔恩亚科夫, B·乔瓦诺夫斯基, D·范沃尔金伯格 申请人:手持产品公司
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