[发明专利]多传感器扫描仪中的瞄准定位与三角测量

说明书

本发明涉及多传感器扫描仪中的瞄准定位与三角测量。光学扫描仪使用定位阶段来确定对被摄体的测距，在该定位阶段中，接收图像帧系列，该图像帧系列共同包含作为被摄体表面的反射而捕获的瞄准光斑。根据调制图案对所捕获的瞄准光斑进行时间调制，并且基于调制图案处理该图像帧系列以辨别瞄准光斑，从而确定瞄准光斑在该序列的至少一个图像帧内的可能位置。随后是三角测量阶段，其中处理瞄准光斑的可能位置以产生测距确定。在可选实现方式中，基于由多个图像捕获设备中的不同图像捕获设备捕获的图像帧中的不同特定于设备的位置偏移来评估瞄准光斑的可能位置是否在合理位置内。

技术领域

本公开总体涉及自动视觉，更具体地，涉及包含诸如机器可读符号或图案之类的感兴趣主题的图像的捕获和处理。

背景技术

基于图像的光学扫描包括各种各样的应用，诸如机器可读符号 (例如，一维符号、二维符号)的读取、光学字符识别、物体检测或识别等。一般而言，这样的系统通过使用具有图像传感器的相机捕获被摄体的数字图像并对捕获的图像进行计算处理以自主地检测、识别或读取被摄体来工作。输出一般包括由被摄体表示或描述被摄体的数据。例如，在读取一维或二维符号的情况下，输出可以是由该符号表示的数字或字母数字串。类似地，在识别打印或手写字符或字符集合的情况下，输出可以是该字符或集合的文本表示；并且在物体识别的情况下，输出可以是描述物体的分类结果(例如，标签)。

光学扫描仪提供了能够在距读取器不同距离处捕获许多不同类型的符号的多功能性。最先进的光学扫描仪使用具有不同视野的多个相机来捕获被摄体的多个图像，并使用图像处理技术来确定用于符号读取的最佳图像。这样的扫描仪可以采用将相机的光学器件聚焦在正确的距离上的自动聚焦系统。

自动聚焦技术可以是被动的或主动的。被动自动聚焦进行完全聚焦扫描，同时评估图像对比度和确定哪种聚焦设置产生最大对比度并因此是最适合使用。该方法是一种类型的闭环系统，其可靠但缓慢，导致不可接受的延时，这对扫描仪设备的可用性产生不利影响。

主动自动聚焦技术可能比被动自动聚焦技术快得多。主动自动聚焦使用辅助测量系统，该辅助测量系统发射不是要捕获的图像的一部分的信号，并感测发射信号从目标表面的反射。这些技术包括诸如飞行时间传感器、激光三角测量、相移测量和超声波测量等技术。主动自动聚焦技术提供可指示从扫描仪到目标的距离的某个量度(诸如，周转延迟、相移或所接收的图像内部的点位移等)。进而，所测量的距离被用来设置正确的聚焦位置。主动自动调焦系统是开环系统，其可能很快，但其精度可靠性取决于辅助测量系统的性能。

主动自动聚焦系统面临的一种类型的挑战是干扰的存在，该干扰会影响其辅助测量系统的性能。例如，在使用基于光的信号发射(诸如激光斑)的辅助测量系统中，出现在扫描仪设备的一个或多个相机的视野内的其他光源或反射可能误导辅助测量系统将这种干扰解释为发射信号的反射，或者它们可能阻止从目标表面可靠地接收期望的发射信号的反射。这样的挑战在长距离扫描应用中可能特别成问题，在长距离扫描应用中，目标表面和要读取的符号构成所捕获的图像的一小部分，并且所捕获的图像包含更多的背景景物，该背景景物是扫描操作不感兴趣的并且向扫描设备呈现光学干扰的可能性更大。

发明内容

根据本公开的一些方面，提供了一种用于扫描被摄体的光学扫描仪的装置。该装置可以包括多个相机系统和基于激光三角测量的主动自动聚焦系统，该主动自动聚焦系统可操作为定位图像中的瞄准 (aimer)、转换瞄准位置以确定到目标的距离、以及使用距离信息来聚焦图像捕获系统。有利地，本公开中提出的技术使用激光信号的时间调制和相机中的位置匹配以消除假阳性瞄准光斑检测，从而有助于自动聚焦系统的准确性和可靠性。