用于檢測物體流的照相機(jī)系統(tǒng)和方法
【專利摘要】本發(fā)明提出了一種用于檢測物體流的照相機(jī)系統(tǒng)和方法，其用于檢測相對于照相機(jī)系統(tǒng)（10）移動的物體（14）的流，其中照相機(jī)系統(tǒng)（10）包括每個都具有圖像傳感器多個檢測單元（18）和一個聚焦單元（20）以及至少一個控制單元（30、32），以便在同時檢測多個物體（14）時將檢測單元（18）的焦點位置互補地設(shè)置，使得由至少一個檢測單元（18）清晰地檢測盡可能多的物體（14）。此外，提出了一種估計單元（32），其適于將檢測單元（18）的圖像數(shù)據(jù)合并成共同的圖像。
【專利說明】用于檢測物體流的照相機(jī)系統(tǒng)和方法
[0001]本發(fā)明涉及如權(quán)利要求1或12的前序部分所述的，使用多個用于拍攝物體的圖像數(shù)據(jù)的檢測單元檢測物體流的照相機(jī)系統(tǒng)和方法。
[0002]為了實現(xiàn)傳送帶上的過程的自動化使用傳感器，以便檢測所傳送的物體的物體屬性，并依賴于此開始進(jìn)一步的處理步驟。在物流自動化中，處理通常包含分類。除了如物體的體積和重量的通常信息，在物體上所附的光學(xué)編碼常常被用作最重要的信息源。
[0003]最常見的讀碼器是條碼掃描儀，其用讀取激光束在橫向于代碼的方向上探測條碼或條形碼。其通常用在超級市場的收款機(jī)處，用于自動分組識別，分揀郵件，或用在機(jī)場的行李處理上，以及用于其它物流應(yīng)用中。隨著數(shù)碼相機(jī)技術(shù)的進(jìn)步，越來越多的條碼掃描儀將通過基于相機(jī)的讀碼器取代?；谙鄼C(jī)的讀碼器借助于像素分辨率圖像傳感器來拍攝物體以及存在的代碼的圖像，而不是掃描代碼區(qū)域，并且圖像估計軟件從這些圖像提取代碼信息?；谙鄼C(jī)的讀碼器對不同于一維條形碼的其它代碼形式而言也是沒有問題的，其例如還被形成為二維的，并提供更多的信息的矩陣代碼。在一個重要的應(yīng)用組中，帶有代碼的物體被傳送經(jīng)過讀碼器。照相機(jī)，經(jīng)常為照相機(jī)列，連續(xù)地讀取具有相對移動的代碼信息。
[0004]單個傳感器往往不足以拍攝在傳送帶上關(guān)于物體的所有相關(guān)信息。因此，在讀取系統(tǒng)或讀取通道中將多個傳感器結(jié)合。為提高多條傳送帶的物體吞吐量而并排放置或使用被擴(kuò)展的傳送帶，由此多個傳感器以其過于狹窄的視場相互補充，以便覆蓋整個寬度。此夕卜，傳感器被安裝在不同的位置上，以便從所有側(cè)面拍攝代碼(全方位讀取)。
[0005]讀取系統(tǒng)將檢測到的信息(比如物體的代碼內(nèi)容和圖像)提供給更高級別的控制裝置。這些圖像例如被用于外部文本識別、可視化或手動的后加工(視頻編碼)。不依賴于準(zhǔn)確的進(jìn)一步加工，圖像應(yīng)該是清晰的，即讀碼器的照相機(jī)應(yīng)該在圖像拍攝時聚焦到每個物體上。其在解碼代碼內(nèi)容時還完全與讀取系統(tǒng)內(nèi)的圖像的內(nèi)部應(yīng)用相對應(yīng)。已知的是，根據(jù)物體的距離，重新調(diào)整相機(jī)中可變的焦點設(shè)置。
[0006]現(xiàn)在在讀取區(qū)域中存在多個物體，其需要不同的焦點設(shè)置，因此使得照相機(jī)可以僅被設(shè)置到多個焦點位置中的一個。因此，對于有限的景深范圍以外的物體包含很低質(zhì)量的圖像，并且可能導(dǎo)致代碼的錯誤讀取(不讀取)。這種情況對于較寬的傳送帶或更多并排布置的傳送帶而言是特別常見的。
[0007]EP1645839B1公開了一種設(shè)備，其用于監(jiān)測傳送帶上的移動物體，其具有預(yù)先安排的測量距離的激光掃描儀(其用于檢測傳送帶上的物體的幾何形狀)以及行列照相機(jī)。根據(jù)激光掃描儀的數(shù)據(jù)，物體區(qū)域被認(rèn)為是感興趣的區(qū)域(英語:R0I，感興趣的區(qū)域)，以及行列照相機(jī)的圖像數(shù)據(jù)的估計將受限于這些感興趣的區(qū)域。關(guān)于挑選感興趣的區(qū)域的標(biāo)準(zhǔn)是，被拍攝的物體表面是否位于行列相機(jī)的景深區(qū)域中。因此，將僅被不清晰地拍攝的物體按以上方式識別，但其缺陷不能夠由此得到糾正。
[0008]從DE10207538A1得知了一種光電子的讀碼器,其中設(shè)有第一掃描設(shè)備和第二掃描設(shè)備，其被控制用于沿不同的焦點位置的掃描方向被掃描。得知讀取區(qū)域中最小數(shù)量的代碼，例如兩個代碼，因此將導(dǎo)致兩個掃描設(shè)備用于協(xié)同聚焦。因此，每個掃描設(shè)備分別聚焦在一個代碼上，并在成功的讀取后聚焦于下一個尚未由其它掃描設(shè)備檢測的代碼。這還需要直接地或通過掃描設(shè)備之間的調(diào)解協(xié)議的共同控制來實現(xiàn)。此外，在DE10207538A1中未提出的是，所拍攝的圖像數(shù)據(jù)比如立即執(zhí)行內(nèi)部解碼的情況下被處理或輸出。此外假定的是，圖像行已經(jīng)代表了代碼內(nèi)容。因此，沒有提出和不需要對從不同的時間點或由不同的傳感器所拍攝的圖像數(shù)據(jù)的合并。
[0009]W003/044586A1公開了一種用于對傳送帶上的物體的圖像進(jìn)行透視失真校正的方法，所述圖像由行列圖像傳感器所拍攝。因此，圖像行的半部分借助圖像處理重新確定共同的圖像的分辨率的比例，其中每條圖像行以兩個半部分來處理。這種方法包括通過圖像數(shù)據(jù)的下游軟件處理。原始數(shù)據(jù)將事先借助于自動聚焦單元拍攝。對具有不同的相互不兼容的聚焦要求的多個物體的同時檢測的問題在W003/044586A1中沒有被討論。
[0010]EP1363228B1描述了一種讀碼器，其具有集成的距離確定裝置，該距離確定裝置適于確定分配有物體代碼的代碼位置。此外，在一個實施方案中，多個物體彼此相鄰地置于傳送帶上。而EP1363228B1沒有涉及關(guān)于這些物體的不同聚焦的必要條件。
[0011]因此，本發(fā)明的目的是，改善對一個物體流的多個物體的同時檢測。
[0012]這個目的將通過如權(quán)利要求1或12所述的、使用多個用于拍攝物體的圖像數(shù)據(jù)的檢測單元檢測物體流的照相機(jī)系統(tǒng)和方法來實現(xiàn)。因此，本發(fā)明的基本思想是，使用每個都具有圖像傳感器和聚焦單元的多個檢測單元，以及將焦點位置設(shè)置為互補的，以在同時檢測盡可能多的物體中的多個物體時拍攝到清晰的圖像數(shù)據(jù)。為了對該圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行例如基于單個檢測單元的單個圖像行的純粹解碼的、更復(fù)雜的估計，圖像數(shù)據(jù)將被合并成為共同的圖像。該合并可以包括兩個部分:一個是在橫向方向上，其中由不同的檢測單元的圖像行中的每個清晰被檢測部分被合并成共同的圖像行，另一個則是在長度方向上，其中共同的圖像行形成列以成為共同的圖像。對于該過程，原始圖像優(yōu)選為被換算到共同的坐標(biāo)系統(tǒng)中。因此，另一方面應(yīng)得知檢測單元的位置和方向(記錄(Registrierung)),其中這可通過安裝過程或通過校準(zhǔn)來實現(xiàn)。
[0013]本發(fā)明具有的優(yōu)點是，還對于同時檢測的物體分別跟蹤焦點位置。這導(dǎo)致了物體的清晰圖像以及因此在后續(xù)過程中的被改善的結(jié)果，由其將輸出共同的圖像。
[0014]共同的圖像的合并和輸出，可以被限制在感興趣的區(qū)域中，以便減少數(shù)據(jù)量。例如，在各種情況下，兩個物體之間的區(qū)域沒有相關(guān)的信息。特別是對于讀碼或文字識別(0CR，光學(xué)讀碼)，對于物體表面中的大部分也是不感興趣的，其不承載代碼。
[0015]照相機(jī)系統(tǒng)最好形成為基于相機(jī)的讀碼系統(tǒng)。解碼單元從通過單獨對焦所清晰拍攝的圖像數(shù)據(jù)讀取代碼內(nèi)容。因此產(chǎn)生了更高的讀取率，然后其還可以同時讀取具有不同的聚焦要求的多個物體的代碼。
[0016]檢測單元優(yōu)選地被并排布置，使得其檢測區(qū)域至少部分地重疊，并一起覆蓋物體的流的寬度。對于排狀的拍攝區(qū)域，因此由多個并排的圖像行有效地構(gòu)成共同的圖像行。在重疊區(qū)域中，在合并共同的圖像時使用在每個區(qū)域中準(zhǔn)確聚焦的檢測單元的圖像數(shù)據(jù)。該類型的重疊區(qū)域可能會被故意地選擇為很大，極端情況下到達(dá)完全重疊。由此同樣也產(chǎn)生了較大的選擇自由度，其中檢測單元將其焦點設(shè)在被冗余檢測的物體上。在重疊區(qū)域之外(即僅一個檢測單元拍攝圖像數(shù)據(jù)的區(qū)域處)，則檢測單元必定不可避免地對焦到該處存在的物體上，并且不能讓其它的檢測單元協(xié)助檢測。
[0017]估計單元優(yōu)選地被形成為，根據(jù)圖像數(shù)據(jù)分別為每個物體和/或為每個在物體(14)上所附的代碼(16)產(chǎn)生圖像。該圖像可全部位于單獨的檢測單元的聚焦的檢測區(qū)域中，但是還可由多個檢測單元的圖像數(shù)據(jù)合并而成。此外，圖像區(qū)域被限制在物體上或代碼上，以及同樣限制在容差區(qū)域上。下游的處理步驟隨后訪問每個物體或代碼區(qū)域的每一個清晰的圖像。
[0018]檢測單元優(yōu)選為分離的照相機(jī)。因此檢測單元能夠以靈活的位置以及距離(特別是相互之間的距離)來安裝，以便進(jìn)行物體流上的調(diào)整。
[0019]在可選的優(yōu)選實施方案中，多個檢測單元在照相機(jī)中被合并。因此得到了緊湊的照相機(jī)系統(tǒng)(其包括所有的檢測單元)，或多個子系統(tǒng)(每個都具有統(tǒng)一的檢測單元)，但會相對地失去了各檢測單元的靈活性。
[0020]照相機(jī)系統(tǒng)優(yōu)選地具有至少一個幾何形狀檢測傳感器，以便預(yù)先檢測物體流的輪廓。因此，其例如涉及距離測定的激光掃描儀。因此預(yù)先得知物體的位置和其尺寸。因此有足夠的時間來預(yù)先決定哪個檢測單元負(fù)責(zé)哪個物體，以及實時地實現(xiàn)所需的調(diào)焦。
[0021]估計單元優(yōu)選地形成為，圖像行首先根據(jù)物體的幾何形狀或被設(shè)定的焦點位置被換算為可預(yù)先給定的分辨率，并最先被合并成共同的圖像。相對于通過硬件確定的圖像傳感器的分辨率本身，可預(yù)先給定的分辨率是指物體，即每個物體尺寸或結(jié)構(gòu)的像素數(shù)量。后者的分辨率改變無需根據(jù)透視的轉(zhuǎn)換，其首先依賴于透視和物體的幾何形狀，特別是依賴于物體高度或代碼位置。為確定必須的焦點位置已考慮到了物體的幾何形狀，從而使得該焦點位置也表示出用于換算的合適規(guī)則。為了使之與透視上的分辨率差別無關(guān)，將固定地提供分辨率，并且所拍攝的圖像數(shù)據(jù)被重新確定比例。所以，轉(zhuǎn)換表現(xiàn)為一類數(shù)字變焦，其相對于實際變焦來說不是通過物鏡的改變，而是通過對圖像數(shù)據(jù)的后續(xù)處理來實現(xiàn)。
[0022]可預(yù)先給定的分辨率對于所有檢測單元的圖像數(shù)據(jù)最好是一樣的。因此，圖像包括物體結(jié)構(gòu)的彼此相同的分辨率，其中合并(拼接)被顯著地簡化和改進(jìn)。因此可能的是，預(yù)先給出特別是可設(shè)想的最差的分辨率作為分辨率，即例如地板或傳送帶(其上存在物體)的虛構(gòu)的分辨率。因此，數(shù)字變焦根據(jù)焦點位置來跟蹤，使得結(jié)果是圖像分辨率具有恒定的被預(yù)先給定的分辨率值，并因此與提供圖像數(shù)據(jù)的焦點位置和檢測單元無關(guān)。
[0023]檢測單元優(yōu)選為分配有其自身的控制單元，其每個都適于設(shè)置焦點位置的焦點策略，其中該焦點策略是彼此互補的。在這里，每個檢測單元具有內(nèi)部的聚焦策略并為其自身單獨決定其所聚焦的物體。與此同時，焦點策略通過參數(shù)化或開始的協(xié)議被正好相反地選擇。因此只要同時檢測多個物體就要確保沒有多個檢測單元被聚焦到相同的物體上。最好適用于這種互補策略的是具有兩個檢測單元的照相機(jī)系統(tǒng)，因為這樣的話可以特別明顯地定義對比物，但對于多個檢測單元而言可設(shè)想的是具有分級的聚焦策略。互補性可以首先根據(jù)檢測單元的布置得出。例如，兩個檢測單元能夠首先按照相同的策略追蹤，每個檢測單元都被聚焦到最近的物體，其中首先通過檢測單元的布置彼此得出的是，這些物體是不一樣的。
[0024]互補的焦點策略優(yōu)選地根據(jù)以下標(biāo)準(zhǔn)中的至少一個來定義:所分配物體的編號、物體的高度、在物體或代碼和檢測單元之間的距離、相對于焦點預(yù)先設(shè)定的必要焦點設(shè)置和/或在光軸和物體或代碼之間的距離。例如，根據(jù)先前檢測到的幾何形狀信息或物體流的順序為物體分配物體編號。根據(jù)物體的高度以及在物體和檢測單元之間的距離的選擇往往導(dǎo)致相同的結(jié)果。然而，由于橫向分量(其只在后一種情況下要考慮)，情況并非總是如此。此外，該距離是基于代碼而不是物體。必要的焦點調(diào)整將相對于作為參考的焦點預(yù)先設(shè)定進(jìn)行比較，例如與中間讀取高度的景深區(qū)域進(jìn)行比較。當(dāng)在兩個物體之間沒有靜止位置(Ruhestellung)，則實際所需的重新聚焦可能會有所不同。但是這不是針對自主的焦點策略的適用標(biāo)準(zhǔn)，這是因為一個檢測單元的焦點位置必須由其它的檢測單元所知曉。
[0025]優(yōu)選地為多個檢測單元配有共同的控制單元，其為所述檢測單元各分配一個焦點位置。因此，這是一個外部的焦點優(yōu)先化(Fokuspriorisierung)的可供選擇的方案。例如，根據(jù)焦點列表，在所述檢測單元的中央處分配要檢測的物體或要設(shè)置的焦點位置。這需要更多的計算和通信成本，但可能會導(dǎo)致更高的可見性以及由此產(chǎn)生的在共同的控制單元中的優(yōu)化可能性從而避免沖突。例如，共同的控制單元能夠確保，當(dāng)對于額外的物體而言沒有自由的檢測單元(其能夠聚焦到物體上)時，至少一個相鄰的檢測單元分配一個物體(其需要類似的焦點位置)，并因此額外的物體仍被相當(dāng)清晰地檢測。
[0026]該根據(jù)本發(fā)明的方法能夠以類似的方式被進(jìn)一步改善，并由此顯示出類似的優(yōu)點。這種有利的特征是示例性的，而并未在獨立權(quán)利要求的從屬權(quán)利要求中被詳盡無遺地描述。
[0027]在下面將示例性地根據(jù)實施方案并參照附圖更詳細(xì)地說明本發(fā)明的其他特征和優(yōu)點。所示附圖示出:
[0028]圖1是在具有要檢測的物體的傳送帶上的照相機(jī)系統(tǒng)的示意性三維俯視圖；
[0029]圖2是通過根據(jù)圖1的視圖所示的、在照相機(jī)系統(tǒng)的檢測平面中的截面圖；
[0030]圖3a是示出了具有分散的協(xié)同焦點跟蹤的照相機(jī)系統(tǒng)的實施方案的非常簡化的框圖；
[0031]圖3b是示出了具有集中的協(xié)同焦點跟蹤的照相機(jī)系統(tǒng)的實施方案的非常簡化的框圖；
[0032]圖4a是在兩個物體上方的照相機(jī)系統(tǒng)的剖視圖，用于根據(jù)物體高度來解釋聚焦策略；
[0033]圖4b是在兩個物體上方的照相機(jī)系統(tǒng)的剖視圖，用于根據(jù)在物體或代碼和檢測單元之間的距離來解釋聚焦策略；
[0034]圖4c是在兩個物體上方的照相機(jī)系統(tǒng)的截面圖，用于根據(jù)在檢測單元的光軸和物體或代碼之間的距離來解釋聚焦策略；
[0035]圖5a是在傳送帶上的兩個物體在從不同的時間點先后拍攝的圖像行的位置上的示意性俯視圖；以及
[0036]圖5b是從根據(jù)圖5a的時間點所推導(dǎo)出的焦點表。
[0037]圖1示出具有要被檢測的(其上附有代碼16的)物體14的傳送帶12上的照相機(jī)系統(tǒng)10的示意性三維俯視圖。傳送帶12是用于產(chǎn)生相對于靜態(tài)的照相機(jī)系統(tǒng)10移動的物體14的流的示例?？蛇x的是，照相機(jī)系統(tǒng)10可以被移動，或在靜態(tài)地安裝照相機(jī)系統(tǒng)10時物體14通過其它方式或通過自身運動來移動。
[0038]照相機(jī)系統(tǒng)10包括兩個基于相機(jī)的讀碼器18a_b。其各自具有未示出的圖像傳感器，所述圖像傳感器具有多個被布置成像素行或像素矩陣的光接收元件和物鏡。因此，讀碼器18a_b是照相機(jī)，其額外裝備有用于讀取代碼信息的解碼單元和用于發(fā)現(xiàn)和編輯代碼區(qū)域的相應(yīng)預(yù)處理裝置。還可以設(shè)想的是，檢測沒有代碼16的物體14的流，并相應(yīng)地放棄解碼單元自身或放棄解碼單元的應(yīng)用。讀碼器18a-b既可以是分離的照相機(jī)也可以是在同一照相機(jī)內(nèi)的檢測單元。
[0039]在圖1的示例中，讀碼器18a_b的檢測區(qū)域20a_b是平面上的一定角度的部分。在一個時間點上，在傳送帶12上的物體14的圖像行隨后被檢測，并且在移動傳送帶期間，連續(xù)的圖像行形成列，從而獲得完整的圖像。如果在特殊情況下讀碼器18a-b的圖像傳感器為矩陣傳感器，則圖像可選擇地由平面部分所合并或由矩陣中選定的行所合并，或被拍攝為快照并被單獨估計。
[0040]檢測區(qū)域20a_b很大程度上在傳送帶12的橫向方向上是重疊的。在其它實施方案中，可設(shè)想較小的重疊，或甚至是更大的重疊，直至這些檢測區(qū)域完全一致。還可使用額外的讀碼器，其檢測區(qū)域可以成對地重疊或以較大的組重疊。在重疊區(qū)域中，圖像數(shù)據(jù)被提供為冗余的。這可以用來合并成整個的圖像行，其中使用了每個像素或部分各自的清晰的圖像數(shù)據(jù)。
[0041]相對于在讀碼器18a_b上面的傳送帶12的移動方向，幾何形狀檢測傳感器22例如按照在已知的距離測量激光掃描儀處的形式來設(shè)置，該傳感器通過其檢測區(qū)域覆蓋整個傳送帶12。幾何形狀檢測傳感器22測量傳送帶12上的物體14的三維輪廓，使得照相機(jī)系統(tǒng)10在讀碼器18a-b的檢測過程之前已經(jīng)識別出物體14的數(shù)量以及其位置和形狀或尺寸。激光掃描儀具有非常大的視角，使得還可以檢測寬的傳送帶12。然而，可以在其它實施方案中將額外的幾何形狀傳感器并排布置，以通過不同的物體高度減少陰影效果。
[0042]在傳送帶12上，還設(shè)有編碼器26，其用于確定推進(jìn)或速率?？蛇x的是，傳送帶按已知的移動曲線可靠地移動，或?qū)⑾鄳?yīng)的信息給出到更高級別的控制裝置的照相機(jī)系統(tǒng)。傳送帶12的相應(yīng)推進(jìn)是必須的，以通過正確的措施將以成片方式(scheibenweise)測量的幾何尺寸合并成三維的輪廓，并將圖像行合并成整個圖像，并因此在檢測期間以及直到在檢測位置下方被檢測到的物體和代碼的信息被輸出時，盡管傳送帶12在不斷運動，但仍保持該傳送帶12的設(shè)置。物體14將因此根據(jù)第一檢測的推動被追蹤(跟蹤)。如上所述，其它的、未示出的傳感器可從其它角度安裝，以便從側(cè)面或從下面檢測幾何形狀或代碼。
[0043]圖2示出了通過圖1的檢測區(qū)域20a_b的平面的剖視圖。因此，此處和下文中相同的參考標(biāo)記標(biāo)示了相同的或彼此相應(yīng)的特征。兩個物體14a_b具有明顯不同的高度。讀碼器18a例如聚焦到物體14a的上側(cè)，因此物體14b被置于景深范圍之外，以及讀碼器18a沒有獲取物體14b的清晰的圖像數(shù)據(jù)。因此，兩個讀碼器18a_b以協(xié)同聚焦方式工作。在該示例中，必須注意的是，讀碼器18b聚焦在扁平的物體14b上。
[0044]圖3示出了照相機(jī)系統(tǒng)10的非常簡化的框圖。每個讀碼器18a_b具有可調(diào)節(jié)的聚焦單元28，也就是，接收光學(xué)器件具有可電子調(diào)節(jié)的焦點位置。根據(jù)圖3a的實施方案解釋了自主的、內(nèi)部的聚焦策略。因此，每個讀碼器18a-b包括其自身的控制器30，其確定將各個要采取的焦點位置。然而，在根據(jù)圖3b的實施方案中，焦點策略在共同的控制和估計單元32集中調(diào)整。此外，混合的形式是可以想象的，其中，讀碼器18a-b首先確定焦點位置，中央控制器審查該決定并在可能的情況下進(jìn)行糾正。
[0045]在根據(jù)圖3的兩個實施例中，估計單元32將輸入的圖像數(shù)據(jù)合并在一起，使得每個清晰的圖像區(qū)域形成共同的圖像行。在成功估計后，圖像數(shù)據(jù)(例如每個物體一個圖像)和其它信息(例如物體的體積、所讀取的代碼信息以及類似信息)通過輸出端34輸出到更高級別的控制裝置。在必要的情況下，所有與位置相關(guān)的信息和傳感器位置被轉(zhuǎn)換到共同的坐標(biāo)系統(tǒng)中。
[0046]如果讀碼器18a_b以不同的焦點位置工作，所拍攝的圖像行的與物體相關(guān)的分辨率是不同的。如在圖2的示例中顯而易見的，扁平的物體14b和讀碼器18b間的距離遠(yuǎn)于物體14a和讀碼器18a間的距離。因此，物體14b的圖像行相比于物體14a的圖像行而言，每個物體結(jié)構(gòu)(特別是代碼區(qū)域)包含較少的像素。為了補償這種差異，在本發(fā)明的實施方案中提出的是，通過在估計單元32中的后處理來調(diào)整圖像的分辨率。因此預(yù)先給出了此處關(guān)于傳送帶12的距離本身所希望的分辨率，例如在最壞的情況下仍能達(dá)到的分辨率。每個讀碼器18a-b的圖像行隨后被單獨地并以(依賴于不同的焦點位置的)不同的因子按所希望的分辨率重新確定比例。該效果對應(yīng)于兩個讀碼器18a-b各自的數(shù)字變焦。這些具有相同分辨率的圖像行的合并(拼接)明顯更簡單，并導(dǎo)致更好的結(jié)果。
[0047]參考附圖4a_c，其中每張附圖類似于圖2以草圖形式示出了通過讀碼器18a_b的檢測平面的截面，在下面解釋根據(jù)圖3a的照相機(jī)系統(tǒng)10的實施方案中的內(nèi)部聚焦策略。所設(shè)想的聚焦策略的準(zhǔn)則將被單獨描述，而其還能夠以混合的形式相互結(jié)合。
[0048]物體14的幾何形狀是讀碼器18a_b從幾何形狀檢測傳感器22得知的。可選的是，讀碼器l8a-b本身通過內(nèi)部的距離確定裝置測量幾何形狀。但是這可能導(dǎo)致了破壞性的過渡效果，因為不能提前獲得正確的焦點位置。
[0049]每個讀碼器18a_b借助于被調(diào)整的內(nèi)部聚焦策略來確定，對哪個物體14在哪個時間點以哪個焦點位置來聚焦。只要在相同的時間內(nèi)僅有一個物體14存在于檢測區(qū)域20a-b內(nèi)，則不會發(fā)生沖突。但只要在傳送帶12上，物體還能夠在拍攝方向上并排放置，則可為讀碼器18a_b選擇互補的聚焦策略。這可以通過適當(dāng)?shù)膮?shù)化或通過在讀碼器18a之間合適的設(shè)置的通信而發(fā)生。
[0050]一種簡單的互補策略是針對物體編號，該物體編號在第一次檢測物體14之后通過幾何形狀傳感器22分配給物體14。按物體14進(jìn)入讀碼器18a-b的檢測區(qū)域20a_b的順序方便地進(jìn)行編號。此外，例如一個讀碼器18a負(fù)責(zé)偶數(shù)編號的物體14而另一個讀碼器18a負(fù)責(zé)奇數(shù)編號的物體14。隨后如果被可靠地識別出在其檢測區(qū)域20a內(nèi)，則將按照偶數(shù)編號的物體14參數(shù)化的讀碼器18a切換到具有偶數(shù)物體編號的物體14。這意味著，關(guān)于新的要被聚焦的物體14的各焦點僅在被參數(shù)化的遲滯內(nèi)改變。因此，讀碼器18a將其焦點位置提前切換到物體14上，而不依賴于是否滿足關(guān)于當(dāng)前物體14的讀取任務(wù)。同樣的條件也適用于奇數(shù)物體編號。
[0051]另一種互補策略示出在圖4a中，并使用在物體14a_b和讀碼器18a_b之間的平行距離，該平行距離通過物體14a_b的高度由讀碼器18a_b的固定安裝高度被給出。如果一個讀碼器14a聚焦到最高的物體14a_b并且另一個讀碼器聚焦到最扁平的物體14a_b，該聚焦策略將是互補的。
[0052]在圖4b中示出的聚焦策略將徑向(radiale)距離而非平行距離作為標(biāo)準(zhǔn)。因為此處通常不能夠再考慮朝向讀碼器18a-b的表面，而是另外選擇在物體14上的參考點。該參考點例如可以是上表面的重心、物體的邊緣或物體角點、或者是如圖4b中所示的代碼16a_b的位置。在還要進(jìn)一步描述的聚焦策略中，此類參考點還是交替地使用的。徑向最近的物體14a_b和平行最近的物體14a_b通常是一致的，但并不總是一致的。如果讀碼器18a-b相互靠近安裝，那么當(dāng)一個讀碼器14a聚焦到最近的物體14a_b并且另一個讀碼器14b聚焦到最遠(yuǎn)的物體14a_b時，聚焦策略是互補的?？赡懿恍枰x碼器14a_b之間的最遠(yuǎn)距離，兩個讀碼器18a_b分別選擇從其視野來看最近的物體14a_b，并因此使用相同的策略。
[0053]在一個未示出的實施方案中，被聚焦的物體18a_b是，具有到焦點預(yù)先設(shè)定的最小或最大的距離的物體。所述焦點預(yù)先設(shè)定為一靜止位置，當(dāng)沒有檢測到物體18a_b時，讀碼器18a_b會返回該靜止位置。
[0054]圖4c再次示出了一種變體，其可以使用一種聚焦策略，即到讀碼器18a_b的光軸的距離。因此可以聚焦到在最右邊的物體14a_b或在最左邊的物體14a_b。還可以設(shè)想的是，選擇位于最中央的位置處的或在至少被定位到中央處的物體14a_b，即只計算到讀碼器18a-b的光軸的距離的絕對值。
[0055]作為各聚焦策略的替代方法，在根據(jù)圖3b的實施方案中將所需的焦點位置分配在中央。這將借助圖5進(jìn)行說明。但是，中央聚焦策略還可以替代地或附加地將以上所描述的準(zhǔn)則應(yīng)用于內(nèi)部聚焦策略。
[0056]圖5a示出傳送帶12上的兩個物體14a_b的示意性俯視圖。用線條表示由讀碼器所拍攝的圖像行的網(wǎng)格。所述圖像行定位傾斜于傳送帶12。這種定位并不重要，只要傳送帶12的完整寬度被拍攝到即可，并且作為替代還可能按照如圖1中所示的垂直定位。圖像行還被相應(yīng)地分配時間點t0到t9。Π到f 13被描述為根據(jù)物體14a-b的幾何形狀設(shè)置的焦點位置。
[0057]圖5b示出了根據(jù)圖5a的時間點所推導(dǎo)出的焦點表。焦距位置fl到Π3和該焦點表將例如基于幾何形狀檢測傳感器22的數(shù)據(jù)在控制單元和估計單元32或焦點主機(jī)(Fokusmaster)集中生成。根據(jù)該焦點表為控制和評估單元32分配聚焦任務(wù)。只要在一行中只有一個條目，則這就意味著，只有一個物體14a_b被同時檢測到。因此，控制和估計單元32可以選擇兩個讀碼器18a-b中的任一個，并指示其調(diào)整焦點位置。方便地將這種分配改變?yōu)椴环€(wěn)定的，而是為物體14a_b —次選定的讀碼器18a_b將導(dǎo)致跟蹤。其它的讀碼器18a_b能夠為獲取冗余數(shù)據(jù)而同樣聚焦在物體上。
[0058]這對于時間tO到t4和焦點位置f I至f5有效，使得例如讀碼器14a按照控制和估計單元32的指示聚焦在物體14b上,并且其焦點跟蹤在焦點位置f I到f5。一旦在時間點t5，兩個物體14a-b被同時檢測，則相應(yīng)地在焦點表中關(guān)于t5的行包括兩個條目，則其它讀碼器14b被指示，以焦點位置f6聚焦第二物體14a，同時到目前為止一直聚焦到物體14b上的讀碼器14a繼續(xù)以焦點位置f7對物體14b進(jìn)行焦點跟蹤。從下一個時間點t6開始，兩個讀碼器I4a-b以焦點位置f8、f9對被分配的物體14a-b進(jìn)行焦點追蹤。到時間點t8，聚焦到物體14b的讀碼器18a可以過渡到焦點預(yù)先設(shè)定并且在該時間點之后提供新的物體14，或為了進(jìn)行冗余的圖像檢測聚焦于其它的物體14a。物體14b現(xiàn)在可以從焦點列表中刪除。相應(yīng)地，在時間點t9之后對于讀碼器18b和物體14a適用。
[0059]當(dāng)前所設(shè)定的焦點位置始終通過在焦點表上最早的條目來確定。如果其基于幾何形狀檢測產(chǎn)生了變化，則關(guān)于目前活動的物體14的焦點位置被盡可能快地設(shè)置，并被不斷地更新。多個物體14a_b位于拍攝區(qū)域20a_b中，各讀碼器18a_b的聚焦通過焦點主機(jī)給出。通過讀取物體14上的代碼16可釋放物體，即通過滿足讀取條件，通過在物體14退出拍攝區(qū)域20a-b之后的讀碼器18a_b本身，或通過滿足所定義的焦點釋放點來實現(xiàn)。
[0060]只要該活動物體還不在可視區(qū)域內(nèi)，讀碼器18a_b可以保持焦點預(yù)先設(shè)定。焦點預(yù)先設(shè)定優(yōu)選是可編程的，并例如被設(shè)置到一個能最佳地利用景深區(qū)域的值，例如使得讀取范圍正好結(jié)束在傳送帶12的高度處。隨著物體進(jìn)入讀碼器18a_b的檢測區(qū)域20a_b中，將使用根據(jù)幾何形狀數(shù)據(jù)的距離值或因此推導(dǎo)出來的焦點位置，其中可以預(yù)先計劃傳遞{ Ober-^bc 以便通過焦點位置的轉(zhuǎn)換來補償延遲。
[0061]反過來，在釋放焦點時，即如果物體14已經(jīng)離開檢測區(qū)域20a_b，將實現(xiàn)成功地讀取或者達(dá)到釋放對焦點，則在列表中設(shè)置在下一個物體14上的焦點位置。如果焦點列表示出目前未檢測到任何物體14，則實現(xiàn)設(shè)置回焦點預(yù)先設(shè)定或簡單地保持最后的焦點位置。
[0062]如果在任何時間不能同時檢測到比存在讀碼器18a_b時更多的物體時，僅能夠確保在所有物體14上的清晰聚焦。但是，當(dāng)多余的物體14不能被單獨聚焦時，將通過更多個焦點位置來進(jìn)一步減少沒有被清晰檢測的物體14的數(shù)量。此外，可以設(shè)想的是，合理地使用聚焦位置，以便至少近似清晰地檢測盡可能大量的物體。因此，將被同時檢測的物體分配到多個組中，如存在讀碼器18a-b，并且該組分配正好實現(xiàn)通過合適的聚焦位置使得每個組中至少一個物體14足夠清晰，并且如果可能的話，還有其它的物體14分別在景深區(qū)域中，或至少與其相距不遠(yuǎn)。
【權(quán)利要求】
1.一種照相機(jī)系統(tǒng)(10)，特別是基于照相機(jī)的讀碼系統(tǒng)，所述照相機(jī)系統(tǒng)(10)用于檢測相對于所述照相機(jī)系統(tǒng)(10)移動的物體(14)的流，其中所述照相機(jī)系統(tǒng)(10)包括多個檢測單元(18)和至少一個控制單元(30、32)，每個檢測單元具有圖像傳感器和聚焦單元(20)，以在同時檢測多個物體(14)時將所述檢測單元(18)的焦點位置互補地設(shè)置，使得由至少一個檢測單元(18)清晰地檢測盡可能多的物體(14)， 其特征在于， 提供了估計單元(32)，其適于將所述檢測單元(18)的圖像數(shù)據(jù)合并成共同的圖像。
2.如權(quán)利要求1所述的照相機(jī)系統(tǒng)(10)，其中所述檢測單元(18)被并排布置，使得其檢測區(qū)域(20)至少部分地重 疊，并一起覆蓋物體(14)的流的寬度。
3.如權(quán)利要求1或2所述的照相機(jī)系統(tǒng)(10)，其中所述估計單元(32)適于根據(jù)圖像數(shù)據(jù)分別為每個物體和/或為每個在物體(14)上所附的代碼(16)產(chǎn)生圖像。
4.如上述權(quán)利要求中任一項所述的照相機(jī)系統(tǒng)(10)，其中所述檢測單元(18)為分離的照相機(jī)。
5.如權(quán)利要求1到3中任一項所述的照相機(jī)系統(tǒng)(10)，其中多個檢測單元(18)被合并在照相機(jī)中。
6.如上述權(quán)利要求中任一項所述的照相機(jī)系統(tǒng)(10)，其中所述照相機(jī)系統(tǒng)(10)具有至少一個幾何形狀檢測傳感器(22)，以便預(yù)先檢測物體(14)的流的輪廓。
7.如上述權(quán)利要求中任一項所述的照相機(jī)系統(tǒng)(10)，其中所述估計單元(32)適于將圖像行首先根據(jù)物體的幾何形狀或所設(shè)定的焦點位置換算為能夠預(yù)先給定的分辨率，并隨后最先被合并成共同的圖像。
8.如權(quán)利要求7所述的照相機(jī)系統(tǒng)(10)，其中所述能夠預(yù)先給定的分辨率對于所有檢測單元的圖像數(shù)據(jù)是一樣的。
9.如上述權(quán)利要求中任一項所述的照相機(jī)系統(tǒng)(10)，其中所述檢測單元(18)被分配有其自身的控制單元(30)，所述控制單元(30)每個都適于設(shè)置焦點位置的焦點策略，其中所述焦點策略是彼此互補的焦點策略。
10.如權(quán)利要求9所述的照相機(jī)系統(tǒng)(10)，其中所述互補的焦點策略根據(jù)以下標(biāo)準(zhǔn)中的至少一個來定義:所分配的物體編號、所述物體(14)的高度、在物體(14)或代碼(16)和檢測單元之間的距離、相對于焦點預(yù)先設(shè)定的必要焦點設(shè)置和/或在光軸和物體(14)或代碼(16)之間的距離。
11.如權(quán)利要求1到8中任一項所述的照相機(jī)系統(tǒng)(10)，其中所述檢測單元(18)配有共同的控制單元(32)，所述控制單元(32)為所述檢測單元(18)各分配一個焦點位置。
12.一種使用多個用于拍攝物體(14)的圖像數(shù)據(jù)的檢測單元(18)檢測所述物體(14)的流的方法，其中所述檢測單元(18)的焦點位置被設(shè)置為互補的，使得在同時檢測多個物體(14)時，在檢測單元(18)中清晰地檢測盡可能多的物體(14)，其中不同的檢測單元(18)將其焦點位置設(shè)在不同的物體(14)上， 其特征在于， 將所述檢測單元(18)的圖像數(shù)據(jù)合并成共同的圖像。
13.如權(quán)利要求12所述的方法，其中圖像行首先根據(jù)事先檢測的物體幾何形狀被換算為相對于所檢測的物體(14)預(yù)先給定的分辨率，特別是為所有的檢測單元(18)被換算為相同的能夠預(yù)先給定的分辨率，并隨后最先被合并成共同的圖像。
14.如權(quán)利要求12或13所述的方法，其中在所述檢測單元(18)內(nèi)，每個焦點位置根據(jù)彼此相對排斥的標(biāo)準(zhǔn)被自主地設(shè)置。
15.如權(quán)利要求12或13所述的方法，其中所述焦點位置根據(jù)被同時檢測的物體(14)集中地確定，并被呈現(xiàn)給所述檢測單`元(18)。
【文檔編號】H04N1/387GK103581555SQ201310325470
【公開日】2014年2月12日 申請日期:2013年7月30日 優(yōu)先權(quán)日:2012年7月31日
【發(fā)明者】羅蘭·吉林, 于爾根·賴興巴赫 申請人:西克股份公司