[发明专利]使用多增益图像确定和调整相机参数的系统和方法

说明书

相关申请

本申请要求于2012年10月19日提交的，标题为使用多增益图像的相机参数的确定和调整的系统和方法的美国临时申请61716370的权益，其公开内容通过引用整体并入本文中。

技术领域

本发明涉及视觉系统相机中的参数控制，更具体地涉及到这些参数的自动调整。

背景技术

用于对象和/或符号代码解码或标记（例如一维（1D）和二维（2D）数据矩阵（datamatrix）条形码、点阵码等，也被称为"ID"）的测量、检测、校正的视觉系统在应用和工业中被广泛地使用。这些系统基于使用一种图像传感器（也称为"成像器"），其获得物体或目标的图像（典型地灰度或彩色图像，及一维、二维或三维图像），以及使用板载的或互联的视觉系统处理器处理这些获得的图像。处理器通常既包括处理硬件又包括非临时性计算机可读程序指令，它们基于对图像处理的信息执行一个或多个视觉系统进程，以产生期望的输出。该图像信息通常被提供在图像像素的阵列中，每一个图像像素都具有不同颜色和/或强度。在ID读取器（在本文中也称为"照相机"）的示例中，用户或自动处理进程获得被认为包含一个或多个条形码、二维码或其它ID类型的目标的图像。对此图像进行处理以识别代码的特征，然后通过解码进程和/或处理器进行解码以获取所述代码所代表的内在的字母数字数据。

一般使用的ID读取器是手提式类型，用户将其指向包含ID的对象或场景，然后拉动一触发板机（一般地为手柄上的按钮）以获取并解码代码。通常，在代码的成功读取/解码后，有可见的和/或听得见的警报，例如绿光和/或一蜂鸣声。手提式ID读取器可包括一个或多个类型的"内部"照明，其是从读取器本身的壳体投射出的照明。这样的照明可以多种颜色、扩散性、和/或相对于场景的角度提供。更一般地，ID成像时的相对角度、周围的光照条件和ID的性质都可实质上变化。例如，ID可作为一高对比度图案或一低对比度图案印刷在对象上，或作为非印刷的、镶入/雕刻的图案形成于对象上。读取器应该适应所有这些变化并对其参数作出适当的调整，比如像素增益、亮度曝光和/或照明类型和/或照明强度，以便为解码提供最佳的图像。

在先技术的系统试图以多种方式优化读取器的性能。例如，一些系统捕获一连串图像，其中的每一张以不同的相机参数设定来捕获，然后分析那些图像以确定图像中特征的质量。解码所述图像的一个或多个。其它系统试图预触发捕获场景的图像，以确定主要的条件，如此，当拉动板机时，以针对该条件更佳的相机设定来捕获图像。然而，第一种示例的方法不利地延迟了对解码的图像的最终获得，而第二种示例的方法不利地要求用户在拉动板机之前将读取器保持在相同的位置和方向。这两种方法可能会减少（或者不增加）装置的"迅捷度"，亦即期间出现成功读取的从扣动扳机到蜂鸣的时间。

因此需要，使在成像场景中的对象上的有用特征的识别和处理（例如ID查找和解码）的迅捷度增加的系统和方法，其中该场景可能在对应每一对象和/或每一场景的光照和其它条件之间存在很大的变化。更一般地，可取的是，该系统和方法在一变化的照明和/或图像捕获环境中有效地提供装置的敏感的自动调整。

发明内容

本发明通过提供用于自动调整视觉系统相机参数和/或由该相机成像的对象的相关的照明参数的系统和方法，克服了在先技术的缺陷，本发明的系统和方法在相机的图像传感器上使用多个不同的增益（多增益）设定以确定产生最可读的增益图像的增益值。使用多个增益设定的增益图像（具有最好特性的）可作为一分立的增益图像（例如交织为一整体的杂交图像或提取为一欠采样图像）来读取信息，和/或相机参数（例如全局的增益和/或全局的曝光时间）可在整个阵列中的像素内统一设定为最佳值以为了捕获下一个更高采样率的图像。然后由该图像读出（例如解码）包含在已识别的有用特征（例如查找到的ID）内的信息。

在一说明性的实施例中，提供了用于自动调整视觉系统相机的设定的系统和方法，该视觉系统相机捕获场景中的包含有用特征（例如ID）的图像。一处理器（CPU）从具有像素阵列的图像传感器（一般地为灰阶）接收图像数据，该像素布置为离散的像素组合。这些像素组合中的每一个可按各自的增益设定独立调整。一调整进程读取该像素组合并选择至少一个与该像素组合中的至少一个相关的捕获的增益图像。选定的增益图像包括成像场景中的有用特征的一个型式，该有用特征的一个型式允许从其中读取信息，该信息具有足够的细节以在进一步的进程中进一步使用（例如解码图像中的ID以产生解码数据）。