CN102326170B - 使用彩色成像器的光码读取的系统和方法 - Google Patents

使用彩色成像器的光码读取的系统和方法 Download PDF

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Abstract

光码读取的系统和方法包括由彩色图像传感器阵列(102)产生图像数据，并且处理该图像数据以解码光码(112)。在一种构造中，彩色图像传感器阵列包括第一组和第二组传感器像素(204、206和/或208)，其分别对波长在第一波段和第二波段内的光敏感，被反射的光由光学系统(104)聚焦，从而在彩色图像传感器阵列上形成光码的图像，产生第一和第二图像数据集，第一和第二图像数据集分别表示由该第一组和第二组传感器像素感测的光强度水平，并且处理该第一图像数据集，从而确定第二图像数据集是否与第一图像数据集结合使用以解码该光码。

Description

使用彩色成像器的光码读取的系统和方法
相关申请
根据美国法典U.S.C.§119(e)第35条，本申请要求于2009年2月20日提交的标题为″Systems and Methods of Optical Code ReadingUsing a Color Imager″的美国临时申请No.61/154,247的权益，其全部内容被合并于此以供参考。
技术领域
本公开的领域大体涉及数据读取的系统和方法，并且更具体地而非专门地涉及读取光码(例如条形码)。
背景技术
光码将有用的光学上可读的信息编码，该信息通常是关于光码被贴到其上的或者与其相关的项目。可能光码最常见的示例是条形码。条形码无处不在，在各种类型的物体上能找到或者与各种类型的物体相关，例如零售、批发和库存货品(inventory goods)的包装；零售产品展示固定装置(例如货架)；经过制造的货品；个人的或公司的资产；以及文件。通过编码信息，条形码通常用作物体的标识符(identifier)，识别是否是一类物体(例如，牛奶容器)或同一项目。典型的线型的或一维的条形码，例如UPC码，由交替的条状物(即，相对的暗区)和间隔(即，相对的亮区)组成。在UPC码中，例如，交替的条状物和间隔的图案和这些条状物和间隔的宽度表示一串二进制的一和零，其中任何特定的条状物或间隔的宽度是特定的最小宽度的整数倍，这个最小宽度被称为“单位”或“单元”。因此，为了解码该信息，条形码读取器必须能够可靠地辨别条状物和间隔的图案，例如通过在条形码的整个长度上确定彼此区别邻近的条状物和间隔的边缘的位置来辨别。
线形条形码只是现在使用的许多类型的光码的一个示例。较高维的光码也用于各种目的，较高维的光码例如为有时也被称为“条形码”的二维的矩阵码(例如，MaxiCode)或堆叠码(stacked codes)(例如，PDF 417)。
不同的方法和光码读取器类型可用于获取光码和用于解码由光码所表示的信息。例如，可利用基于图像的光码读取器，其包括产生表示获取的光码的图像的电子图像数据的成像器，例如电荷耦合器件(CCD)或互补型金属氧化物半导体(CMOS)成像器。基于图像的光码读取器用于读取一维的光码和较高维的光码。因为光码通常包括表示二进制数据的明暗图案(例如，黑和白)，基于图像的光码读取器的成像器通常是单色的，以便实现成像器的每个像素的均匀灵敏度。
然而，用作图像获取装置的常见的成像器，例如静物照相机和摄像机，是彩色成像器，而不是单色的。因为用作许多图像获取装置的成像器是彩色的，彩色成像器通常被做成比单色成像器更高的体积，并且变得可更广泛地应用，并且可能价格更低廉。一些基于图像的光码读取器已经包括彩色成像器，但是本发明人认识到，这些光码读取器没有有效地实现高速解码或高分辨率的图像。
发明内容
本公开描述了改进的光码读取装置及其相关的方法。在一个实施例中，由在光码读取器中执行的彩色图像传感器阵列产生的图像数据被处理以解码光码。彩色图像传感器阵列包括第一组传感器像素和第二组传感器像素，其对波长分别在第一波段和第二波段内的光敏感。照明光码读取器的视场，从而产生从光码向光码读取器的光学系统反射的光。光学系统将被反射光聚焦以在彩色图像传感器阵列上形成光码的图像。产生第一和第二组图像数据，其表示分别由第一和第二组传感器像素感测的光强度水平。处理第一组图像数据，从而确定第二组图像数据是否将与第一组图像数据组合使用以解码该光码。
从下面参考附图进行详细描述的优选实施例中，附加的方面和优点会显而易见。
附图说明
图1是根据一个实施例的光码读取器的图。
图2是用于图1的光码读取器中的彩色图像传感器阵列的图。
图3是与图1的光码读取器中使用的说明性的彩色图像传感器阵列的光的波长有关的红、绿和蓝色传感器像素的敏感度的图。
图4是与三个发光二极管的光的波长有关的相对光谱发射的图，该发光二极管可用作图1的光码读取器的照明源。
图5是流程图，其示出可在图1的光码读取器中实施的校准过程的步骤。
图6是可用在图1的光码读取器中的数据处理系统的各种模块处理单元的方框图。
图7是流程图，其示出由图6的模块处理单元实施的处理步骤。
图8是描述光码的图像的图，该图像和彩色图像传感器阵列的八个子区一起形成在彩色图像传感器阵列上，彩色图像传感器阵列的八个子区由图6的数据处理系统的像素选择单元选择。
图9是示出图8的子区之一的特写视图(close up view)的图。
图10是流程图，其示出由图6的模块处理单元执行的处理步骤。
图11是包括彩色图像传感器阵列的多窗口读取器的透视图。
图12和图13是根据一个实施例的图11的多窗口读取器的各个部分的各自的俯视图和侧视图的示意图。
图14是根据另一个实施例的图11的多窗口读取器的各个部分的俯视图的示意图。
图15是沿着图14的线15-15取得的多窗口读取器的侧视图的示意图。
具体实施方式
I.概述
参考上面列出的附图，这部分描述了具体的实施例和其详细构造和操作。这里描述的实施例仅通过图示说明而非限制的方式提出。本领域技术人员按照这里的教导会认识到，这里描述的示例实施例存在许多等价物。最值得注意地是，其他实施例是可能的，可以对这里描述的实施例作出改变，并且可能存在组成所描述的实施例的组件、部分或步骤的等价物。
为了清楚和简明，没有过分详细地描述某些实施例的步骤或组件的某些方面，其中按照这里的教导，这些细节对本领域的技术人员是显而易见的，并且/或者这些细节会使对实施例的更相关的方面的理解模糊。
这里描述了各种基于成像器的光码读取器和相关方法。具体地，这里描述的基于成像器的光码读取器利用彩色图像传感器阵列(即，彩色成像器)，而不是单色成像器。
图1是根据一个实施例的光码读取器100的方框图。光码读取器100可以是任何类型的读取器，例如但不限于手持类型读取器、固定位置读取器、静止读取器(stationary reader)、个人数字助理(PDA)读取器或自动读取器。光码读取器100包括彩色图像传感器阵列102，在这个示例中其由如图2所示被设置成Bayer图案(Bayer pattern)的红色传感器像素204、绿色传感器像素206和蓝色传感器像素208组成。红色传感器像素204、绿色传感器像素206和蓝色传感器像素208的组对应不同的彩色平面——分别对应红色、绿色和蓝色平面。彩色图像传感器阵列102可以是电荷耦合器件(CCD)，例如全帧(full-frame)、帧传递(frame-transfer)或行间转移(interline-transfer)CCD。可替换地，彩色图像传感器阵列102可以是互补型金属氧化物半导体(CMOS)成像器，例如全局快门(global shuttered)或滚动复位(rolling-reset)CMOS成像器。彩色图像传感器阵列102可包括任意数量的传感器像素(例如，几个兆像素)。这里描述的RGB彩色成像器只是可用于一个或更多个实施例中的彩色成像器的一个示例。例如，彩色图像传感器阵列102可以包括不同的过滤器，例如青色、黄色、绿色和洋红(CYGM)过滤器或红色、绿色、蓝色和翡翠(RGBE)。成像装置100及其相关的方法是灵活的，从而补偿不同类型的彩色成像器的效果。
彩色图像传感器阵列102的红色传感器像素204对波长对应红色(波长范围在大约600纳米(nm)和大约750nm之间)的可见光敏感。绿色传感器像素206对波长对应绿色(波长范围在大约500nm和大约600nm之间)的可见光敏感。蓝色传感器像素208对波长对应蓝色(波长范围在大约400nm和大约500nm之间)的可见光敏感。红色、绿色和蓝色传感器像素204、206和208分别产生红色、绿色和蓝色的图像数据集，该图像数据表示由传感器像素感测的光强度。
光码读取器100包括光学系统104，光学系统104被设置为将光聚焦到彩色图像传感器阵列102上。光学系统104可以包括常规的光学器件，例如一个或更多镜面、一个或更多透镜、孔和在一些情形中的机械快门(mechanical shutter)。彩色图像传感器阵列102可以包括电子快门作为机械快门的替换物。
光码读取器100包括一个或更多人工照明源106，人工照明源106被设置成给光码读取器100的视场108照明(图1中示出六个人工照明源106a和106b)。可替换地，光码读取器100不是必需包括照明源106。例如，光码读取器100可以依靠环境光来代替人工照明源106a和106b给视场108照明。下面阐述照明源的细节。
光码读取器100包括数据获取/存储系统109和数据处理系统110。数据获取/存储系统109可操作以接收并存储由彩色图像传感器阵列102产生的图像数据，并且将该图像数据供给到数据处理系统110。数据获取/存储系统109可以包括任何类型的计算机可读媒介，该媒介包括存储装置。示例性的计算机可读存储装置包括常规的计算机系统RAM(随机存取存储器)、ROM(只读存储器)、EPROM(可擦除的可编程ROM)、EEPROM(电可擦除的可编程ROM)、闪存和磁盘或光盘或磁带或磁带。
数据处理系统110可能包括硬件，例如但不限于照相机接口硬件。数据处理系统110可以包括常规硬件和一个或更多个可编程中央处理单元(CPU)。数据处理系统110可以可操作以执行各种处理功能，从而解码被置于光码读取器100的视场108内的光码112。下面描述数据处理系统110的各个部分和可由数据处理系统110执行的操作。数据获取、存储和处理也可以由单个处理器完成。
数据处理系统110包括不同的单元。如这里所使用的，术语“单元”是组件，该组件可以包含一个或更多个硬件电路或装置和/或一个或更多个软件程序、功能、物体等等。单元可以是全部硬件、全部软件，包含固件或者包含上述的一些组合。如这里所使用的，术语“系统”涉及有形的事物或者功能组件的组合。
这里说明并描述的方法、单元和系统可以以各种有源的和无源的形式存在。例如，他们可以部分地或整体地存在作为由源代码、目标代码、可执行代码或其他格式的程序指令组成的一个或更多个软件程序。上述的任何一种可以以压缩的或未压缩的形式被嵌入在计算机-可读媒介上。上面提供了合适的计算机可读媒介的一些示例。
数据处理系统110可以被容纳在光码读取器100的外壳111内。可替换地，数据处理系统110可以在光码读取器100的外壳之外，数据处理系统110和光码读取器100可以通过有线的(例如，EIA232、USB)或者无线的(例如，WLAN、蓝牙)通信链接通信，并且数据处理系统110可以同时与多个光码读取器100通信。
在操作中，照明源106a和106b给视场108照明。光从光码112向光学系统104反射，并且由光学系统104(例如，一个或更多个透镜)聚焦到彩色图像传感器阵列102上。被聚焦的光在彩色图像传感器阵列102上形成光码的图像，并且传感器像素204、206和208分别地产生表示被感测的光强度值的红色、绿色和蓝色的图像数据集。红色、绿色和蓝色的图像数据集被存储在数据获取/存储系统109中，并且从数据获取/存储系统109被传送到数据处理系统110以用于处理，如下所述。
II.照明匹配
下面参考图3和图4更详细地描述彩色图像传感器阵列102和照明源106。照明源106a和106b可以包括多个不同颜色的光源，从而匹配彩色图像传感器阵列102的红色、绿色和蓝色传感器像素204、206和208的敏感光谱。每个照明源对应于三种颜色中的一种的六个照明源在图1中被描述为一个示例(例如，在顶部的照明源106a具有红色、绿色和蓝色中各一个，并且在底部的照明源106b具有红色、绿色和蓝色中各一个——该红色、绿色和蓝色照明源可以在单个包装中，例如可从德国慕尼黑的OSRAM公司得到的multiLED LTAB G66x)。在已知的照相机的大多数应用中，光照被控制成模拟对光的标准视觉响应，以便照相机可产生自然的观看图像。例如，常规的应用可以使用一个或更多个具有宽的光谱的白光发光二极管(LEDs)(例如来自可从OSRAM公司得到的冷白光型或者暖白光型LED)。然而，在本实施例中，控制照明从而改善光码读取器100的发光效率和/或灵敏度。例如，图3描述了量子效率百分比对入射到模型MT9M001彩色成像器的红色、绿色和蓝色传感器像素上的光的波长的图表，模型MT9M001彩色成像器可从加利福尼亚州圣约瑟的Aptina Imaging公司得到，其可用作彩色图像传感器阵列102。也可使用可从Aptina或其他来源得到的各种其他彩色成像器。对应于红色传感器像素204的光谱灵敏度的曲线204′在对应于红色的波长处具有局部峰值204a′。对应于绿色传感器像素206的光谱灵敏度的曲线206′在对应于绿色的波长处具有局部峰值206a′。对应于蓝色传感器像素208的光谱灵敏度的曲线208′在对应于蓝色的波长处具有局部峰值208a′。
图4描述了表示相对的光谱发射与可用作照明源106的三个不同的LED的光的波长的三个波形404、406和408。波形404表示可从OSRAM公司得到的模型LO T676 LED的相对的光谱发射，其具有近似610nm的峰值发射波长，这近似与对应于曲线204′的局部峰值204a′的波长相一致。波形406表示可从OSRAM公司得到的模型LO T673LED的相对的光谱发射，其具有近似523nm的峰值发射波长，这近似与对应于曲线206′的局部峰值206a′的波长相一致。波形408表示可从OSRAM公司得到的模型LB T673 LED的相对的光谱发射，其具有近似465nm的峰值发射波长，这近似与对应于曲线208′的局部峰值208a′的波长相一致。可以使用任何合适的照明源，其发射具有对应于彩色图像传感器阵列102的颜色(例如，红色、绿色和蓝色)的波长的光。因为照明源106在近似对应于彩色图像传感器阵列102的颜色的波长处具有峰值发射，所以可改善光码读取器100的发光效率。照明源106可以被同时打开，或者替换地，照明源106可以被连续打开，从而在时间脉冲宽度控制(time pulse width control)上提供峰值电流和/或LED。此外，照明源106的三个颜色的照明可以被改变用于其他目的。照明源106的三个颜色中的一个可以被开启以指示光码读取器100的工作状态。例如，可以照明绿色照明源以指示光码已经成功地被光码读取器100读取；可以控制红色照明源闪光，从而指示光码读取器100忙于程序/配置载入；并且可以控制蓝色照明源逐渐地变暗，从而指示光码读取器100处于休眠模式。
III.颜色通道的校准
在操作以前，优选地校准光码读取器100的不同颜色通道(例如，红色、绿色和蓝色)，从而调整红色、绿色和蓝色通道之间的照明和/或灵敏度的差异，其包括红色、绿色和蓝色传感器像素204、206和208以及对应的照明源106。然而，可以省略颜色通道的校准。对于彩色图像传感器阵列102，覆盖传感器像素的阵列的图案颜色过滤器影响透光度，并且因此影响入射到传感器像素204、206和208上的光的强度。而且，与过滤器部分相关的透光度可能在颜色之间不同，使得一个颜色的过滤器部分可以比其他颜色的过滤器部分透过更多(或者更少)的光。此外，过滤器部分后面的传感器像素可以固有地或多或少对光的某些波长敏感(例如，传感器像素可以对红色波长比对蓝色和绿色波长更敏感)。在图3的示例中可以看到透光度和像素灵敏度中颜色依赖差异的影响，其中与局部峰值204a′、206a′和208a′相关联的量子效率彼此不同。此外，由红色、绿色和蓝色照明源106(即，红色、绿色和蓝色LED)产生的光的强度可以是不同的。图5是可用于光码读取器100的校准过程500的流程图。校准过程500对应于使用由照明源106产生的经反射的光校准光码读取器100。然而，可以使用其他校准方法，例如在组装光码读取器100期间或之后，使光(来自照明源106或者另一个光源)直接照射在彩色图像传感器阵列102上。
根据方法500，白色背景，例如一张白纸，被放置在光码读取器100的视场108中，以便为精确地确定由红色、绿色和蓝色照明源106产生的光的强度和对应于红色、绿色和蓝色传感器像素204、206和208的灵敏度提供均匀背景。然后，可以点亮照明源106，从而照明白色背景(步骤502)。光从白色背景向光码读取器100的光学系统104反射。被反射的光聚焦在彩色图像传感器阵列102的红色、绿色和蓝色传感器像素204、206和208上。红色、绿色和蓝色传感器像素204、206和208感测被聚焦的光，并且分别产生表示感测的光的强度的红色、绿色和蓝色的图像数据集(步骤504)。对由红色传感器像素204感测的强度值求和；对由绿色传感器像素206感测的强度值求和，并且绿色传感器像素206的总和除以二(因为在Bayer图案中绿色传感器像素是红色或者蓝色传感器像素的两倍)；并且对由蓝色传感器像素208感测的强度值求和(步骤506a、506b和506c)。比较来自三个图像数据集的总数，从而识别具有最高的总数的数据集(步骤508)。增益被用于被确定不具有最高总数的通道，从而平衡不同的通道的强度水平，以便可以用三个通道表示白色背景的相对均匀的灰度图像(步骤510a、510b和510c)。例如，如果由红色传感器像素产生的图像数据的总数是最高的，那么绿色和蓝色通道的增益可以按照如下确定并且应用到由绿色和蓝色通道产生的强度值：
绿色通道增益＝GS/GS_G
蓝色通道增益＝GS/GS_B
其中GS是红色图像数据集的强度值的总和，GS_G是绿色图像数据集的强度值的总和除以二，并且GS_B是蓝色图像数据集的强度值的总和。单位增益(Unity gain)可以应用到红色通道。增益可以被应用为彩色图像传感器阵列102的寄存器设置(register settings)，或者通过在数据处理系统110中处理。通过在读取光码112之前为不同通道确定增益，在实时操作期间，光码读取器100可以被校准，而不需要处理时间的显著增加。
IV.数据处理系统和操作
下面参考图6-10描述数据处理系统110及其各种操作。图6是数据处理系统110的各种模块处理单元的方框图。数据处理系统110包括三个处理通道602、604和606，这些通道包括像素选择单元608、直方图比较单元609、标准差计算单元610和阈值比较单元612。数据处理系统110可以包括多于(或者少于)三个处理通道。尽管每个通道602、604和606被示为具有其自己的像素选择单元608、标准差计算单元610和阈值比较单元612，但是通道不是必须具有其自己的独立单元608、610和612。此外，单元608、609、610和612中的每一个都是可选的，并且可以被省略。三个处理通道602、604和606对应三个图像数据集，这三个图像数据集对应于彩色图像传感器阵列102的红色(R)、绿色(G)和蓝色(B)。
每个像素选择单元608可操作以选择进一步处理对应的图像数据集的一部分(例如，图像数据子集)。图像数据集的一部分表示由位于彩色图像传感器阵列102中不同的子区的传感器像素感测的光强度水平。例如，图8示出八个不同的子区800相对于彩色图像传感器阵列102的表面的位置，光码112的图像112′形成在彩色图像传感器阵列102上。像素选择单元608可以选择多于或少于八个子区800。子区800可以包括任意数量的传感器像素204、206和208，例如但不限于图9所示的16行和16列的传感器像素204、206和208。每个像素选择单元608选择由位于子区800内的红色、蓝色或者绿色传感器像素204、206或者208产生的图像数据。
直方图比较单元609可操作以计算图像数据中表示的光强度的图像直方图。每个像素选择单元608将由位于子区800中的红色、绿色或者蓝色传感器像素204、206或者208感测的光强度供给到直方图比较单元609。可替换地，直方图比较单元609可以选择彩色图像传感器阵列102的像素数目，这些像素不同于像素选择单元608所选择的像素。直方图比较单元609比较图像直方图与选择的光强度阈值(即，直方图阈值)，从而确定由彩色图像传感器阵列102感测的图像是否太暗(例如，图像中没有可解码的光码)。例如，可以从256个灰度值(gray-scale values)(较高的值表示较高的光强度)选择出大约100到大约10的直方图阈值，优选地是大约40。尽管256个灰度值作为示例给出，但是数据处理系统110可以计算并使用多于(或者少于)256个灰度值。直方图阈值可以适合于不同类型的光码扫描系统。直方图比较单元609可以可操作以确定等于或低于直方图阈值的图像直方图的光强度的百分比。如果等于或低于该阈值的光强度的百分比等于或者大于所选择的百分比，那么图像被认为太暗并且数据处理系统110命令彩色图像传感器阵列102获取新的图像。所选择的百分比可以是任何合适的百分比，例如大约70％到大约100％，优选地是大于90％。因此，例如，在直方图阈值为40并且选择的百分比为98％的情况下，如果光强度为98％或更大的图像直方图等于或者低于灰度值40，那么该图像不被处理并且获取新图像。另一方面，如果小于98％的光强度等于或者低于灰度值40，那么直方图比较单元609确定图像不是太暗，并且图像数据被供给到标准差单元610。
标准差计算单元610可操作以计算图像数据中表示的光强度值的统计特征。统计特征优选地对应光强度值的强度变化。在一个示例中，统计特征对应图像数据中表示的光强度的标准差。每个像素选择单元608将由位于子区800中的红色、绿色或蓝色传感器像素204、206和208感测的光强度供给到标准差计算单元610。每个标准差计算单元610计算不同的子区800的光强度的标准差。例如，红色通道602的标准差计算单元610计算由位于图8的八个子区800中的红色传感器像素204感测的强度值的八个标准差——一个子区800一个标准差。然后，红色通道602的标准差计算单元610对其计算的这八个标准差求平均，从而获得子区800的平均标准差，并且该平均标准差被用作红色通道602的标准差。可替换地，标准差计算单元610可以选择八个子区800的最高标准差作为红色通道602的标准差。如上面参考红色通道602所解释的，绿色通道604和蓝色通道606的标准差计算单元610也计算绿色通道604和蓝色通道606的标准差。
阈值比较单元612可操作以比较通道602、604和606的标准差和所选择的标准差阈值，从而确定标准差是否低于该阈值。每个通道602、604和606的阈值可以相同或不同。根据由阈值比较单元612执行的比较，数据处理系统110识别是否尽早终止处理由彩色图像传感器阵列102获取的图像，因为在视场108内没有可辨别的光码。这样，可以选择阈值水平，以便指示光码112是否在视场108内。典型的具有明暗标记(light and dark indicia)的图案的光码当在视场108中时会产生高的标准差，因为其图像不会具有横跨该图像的均匀的光强度。因此，当标准差低于阈值水平时(例如，当标准差近似为零时)，光码很可能不在视场108内(例如，光码112距离光码读取器100太远)。在一个示例中，从256个灰度值中，阈值水平可以是大约50到大约1，优选地是小于10(例如，大约7)。当通道602、604和606的标准差全部低于阈值水平时，数据处理系统110终止处理红色、绿色和蓝色图像数据集，不尝试解码，并且彩色图像传感器阵列102获取新的图像帧以便处理。
数据处理系统110优选地包括标准差比较单元614。然而，标准偏差比较单元614可以被省略。当通道602、604和606的一个或更多个标准差高于阈值水平时，标准差可以由标准差比较单元614比较。标准差比较单元614可操作以识别最精确地区别光码112的明暗成分的通道。标准差对识别颜色有用，其中光码112的明暗成分最能够被辨别——较高的标准差指示在颜色中明暗成分是更可区分的。例如，一种类型的光码可以在红色的彩色平面中最可区别，而第二种类型的光码可以在绿色的彩色平面中最可区别(例如，彩色的光码)。因此，标准差比较单元614比较通道602、604和606的标准差，并且将红色、绿色或蓝色的图像数据集识别为一个集合，该集合包括光码112的明暗成分之间的界限边缘(即，过渡)位置的最可区别的表示。换句话说，标准差比较单元614将红色、绿色或蓝色图像数据集识别为具有最高标准差的集合。
数据处理系统110优选地包括数据集选择单元616，该数据集选择单元616从标准差比较单元614接收指示具有最高标准差的图像数据集的信号。然而，数据处理系统110不是必须包括数据集选择单元616。数据集选择单元616可操作以选择具有最高标准差的图像数据集作为目标图像数据集以被用于经由低分辨率解码单元618解码光码112。例如，当标准差比较单元614确定最高标准差对应红色图像数据集时，数据集选择单元616从数据获取/存储系统109选择红色图像数据集(用R输入线指示)作为目标集合，并且红色图像数据集由低分辨率解码单元618处理。
低分辨率解码单元618优选地包括对应于可由光码读取器100读取的不同类型的光码的多个解码器。例如，低分辨率解码单元618可能包括任何合适类型的一维和较高维度的代码解码器。低分辨率解码单元618尝试只使用目标图像数据集解码光码112，而不是使用由红色、绿色和蓝色传感器像素204、206和208产生的全部图像数据集组合来解码光码112。这个目标图像数据集表示光码112的与由组合的全部图像数据集表示的分辨率相比的较低分辨率的图像。
数据处理系统110优选地包括低分辨率解码分析单元620，其分析由低分辨率解码单元618执行的解码的结果。然而，数据处理系统110不是必须包括低分辨率解码分析单元620。通常，低分辨率解码单元618获得三种结果中的一个：1)其只使用目标图像数据集解码光码112(用方框622表示)，2)它没有解码光码112，但是它将光码112分类为某些符号类型(用方框624表示)，或者3)它没有解码并且也不识别光码112的符号类型(用方框626表示)。低分辨率解码分析单元620确定由低分辨率解码单元618获得的结果，并且确定是否需要进一步处理以解码光码112。当低分辨率解码单元618成功地解码光码112时(方框622)，数据处理系统110不需要使用未选择的图像数据集执行进一步地解码。
当低分辨率解码单元618识别光码112的类型但是没有解码光码112(方框624)时，低分辨率解码单元618识别光码112的一个或更多个特征，这些特征指示光码112为某种符号类型。例如，即使光码112没有被解码，低分辨率解码单元618的解码器中的一个也可以识别能够使光码112分类的开始或停止图案、定位图案(finder pattern)、位置图案(position pattern)或一些其它识别特征。因为识别了光码的类型，所以可确定关于光码112的其他信息。
对应于识别的(多个)特征的数据被传送到位置探测单元628，位置探测单元628可操作以确定光码112的图像在彩色图像传感器阵列102的面上相对于传感器像素的位置。例如，基于(多个)识别特征的图像的位置，位置探测单元628可操作以确定光码112的全部图像还是部分图像位于彩色图像传感器阵列102的传感器像素204、206和208上。当位置探测单元628确定光码112的部分图像没有形成在彩色图像传感器阵列102上(例如，部分光码112在视场108之外)从而致使光码112不可读时，处理被终止并且获取新的帧。尽管这里描述了位置探测单元628，但是数据处理系统100不是必需包括位置探测单元628。
当位置探测单元628确定光码112的图像在足以解码的位置时，模块像素单元(pixel-per-module unit)630计算模块像素比，从而确定光码112的图像相对于传感器像素的阵列是否足够大，从而能够使用红色、绿色和蓝色图像数据集的组合解码光码112。例如，模块像素单元630可操作以基于相对于彩色图像传感器阵列102的传感器像素的数目的(多个)识别特征的图像的尺寸，确定光码112的图像的模块(即，最小成分)尺寸。换句话说，模块像素单元630确定(多个)识别特征的图像形成在其上的传感器像素204、206和208的数目，并且根据这个确定，计算光码112的一个模块的图像形成在的传感器像素204、206和/或208的数目。相对于识别特征尺寸的模块尺寸可以根据特定类型的光码的说明确定。模块像素单元630也可操作以比较模块像素比和所选择的比率，所选择的比率表示解码光码112所需的每个模块的传感器像素的最小数目。例如，对于特定类型的二维光码，所选择的比率可以是每个模块两个像素，意思是，模块的图像必须足够大以覆盖至少2个像素204、206和/或208，并且对于特定类型的一维光码，所选择的比率可能是每个模块1.2个像素，意思是，模块的图像必须足够大以覆盖至少1.2个像素204、206和/或208。如果模块像素单元630确定模块像素比小于所选择的比率，那么终止处理，因为通过一起使用红色、绿色和蓝色图像数据集可实现的分辨率(即，全分辨率)不足以解码光码112。如果模块像素单元630确定模块像素比等于或者大于所选择的比率(即，全分辨率足够解码光码112)，那么模块像素单元630命令全分辨率解码单元632尝试解码光码112。尽管这里描述了模块像素单元630，但是数据处理系统110不是必需包括该模块像素单元630。
全分辨率解码单元632可操作以接收被存储在数据获取/存储系统109中的红色、绿色和蓝色图像数据集(用R、G和B输入线表示)，并且一起使用红色、绿色和蓝色图像数据集解码光码112。因为位置探测单元628可以被用于探测光码112的图像相对于彩色图像传感器阵列102的位置，所以全分辨率解码单元632可以可操作以使用红色、绿色和蓝色图像数据，这些图像数据只由位于对应光码112的图像的位置的位置处的红色、绿色和蓝色传感器像素204、206和208的多个部分(即，仅光码112的图像形成其上的那些传感器像素)产生。全分辨率解码单元632可操作以将红色、绿色和蓝色图像数据中表示的强度值转换为灰度值，其中灰度值表示光码112的单色图像。每个灰度值可以对应于红色传感器像素204、绿色传感器像素206或者蓝色传感器像素208的单个强度值。可替换地，来自不同的红色、绿色和蓝色传感器像素204、206和208的多个强度值可以被插值以形成灰度值。技术人员会认识到可用于形成灰度值的许多不同的插值法是已知的。
当没有识别光码112的类型并且没有只使用选择的图像数据集来解码光码112(方框626)时，低分辨率分析单元620命令全分辨率解码单元632使用被存储在数据获取/存储系统109中的红色、绿色和蓝色图像数据集执行光码112的全分辨率解码。可替换地，当该光码112没有被解码并且特征没有被识别时，处理可以被终止，并且获取新的帧。
现在将参考图7和图10详细描述可由数据处理系统110执行的解码方法。首先，光码112被定位在光码读取器100的视场108中，并且打开照明源106以给光码112照明(步骤702)。如上面在照明匹配部分中所述，照明源106可以包括红色、绿色和蓝色LED。当使用不同颜色的照明源106时，照明源106可以被同时或连续照明。如果照明源106被同时照明，电流和功率消耗会更高，但可以实现光码112的全分辨率解码。可替换地，可以使用环境光代替使用照明源106来照明光码112。
光从光码112被反射向光学系统104，并且由光学系统104聚焦。被聚焦的光在彩色图像传感器阵列102上形成光码112的图像。红色传感器像素204、绿色传感器像素206和蓝色传感器像素208感测被聚焦的光，并且分别产生表示被感测的光强度的红色图像数据集、绿色图像数据集和蓝色图像数据集(步骤704)。红色、绿色和蓝色图像数据集被存储在数据获取/存储系统109中。图像数据集表示的光强度可以被调整在上述校准过程期间计算的预定的量。一部分红色图像数据集、一部分绿色图像数据集和一部分蓝色图像数据集可以被像素选择单元608选择以便进一步处理(步骤706a、706b和706c)。所选择的图像数据的部分对应于彩色图像传感器阵列102的子区800内的传感器像素的子集，如图8所示。可以选择子区800相对于彩色图像传感器阵列102的传感器像素的位置，从而形成横跨整个彩色图像传感器阵列102的随机的或者均匀的图案。使用子区800而不是光码112的整个图像可以有利于减少解码光码112所需的处理时间和资源。
可以计算由子区800的传感器像素感测的光强度的直方图，并且该直方图与所选择的直方图阈值相比较，从而确定等于或者低于直方图阈值的光强度值的百分比(步骤707)。如果等于或者低于直方图阈值的光强度值百分比大于或者等于所选择的百分比，那么不处理图像(步骤709)。彩色图像传感器阵列102获取新图像并且覆盖旧图像。
另一方面，如果等于或者低于直方图阈值的光强度百分比小于所选择的百分比，那么可以由标准差计算单元610计算由位于子区800中的红色、绿色和蓝色传感器像素204、206和208感测的光强度的标准差(步骤708a、708b和708c)。例如，红色通道的标准差计算单元610可以根据下列步骤计算子区800的标准差：
1)计算由位于子区800中的红色像素204产生的红色强度值的平均值；
2)计算每个红色强度值与平均值的差值；
3)计算与平均值的差值的平方；
4)计算平方差的平均值(即，方差)；以及
5)计算该方差的平方根。
这些步骤用下面的方程式1表示：
其中xi表示红色强度值，μ表示强度值的平均值，并且N表示对应于子区800的红色强度值的数目。对不同的通道602、604和606的不同子区800的标准差求平均值，并且该平均值被用作通道602、604和606的标准差。可替换地，给定通道的子区800的最高标准差可以被选作该通道的标准差。
该标准差可以在阈值比较单元612中与所选择的阈值水平相比较，从而识别光码112的一部分是否出现在红色、绿色或蓝色彩色平面的任何一个中(步骤710)。例如，光码112可以超出视场108，使得在红色、绿色和蓝色彩色平面的任何一个中没有可辨别的光码112的明暗成分。
当通道602、604和606的标准差指示在任何彩色平面中没有光码112可辨别时，可以终止处理，并且彩色图像传感器阵列102获取新的帧(步骤712)。如果一个或更多个标准差指示在红色、绿色或者蓝色彩色平面的至少一个中探测到光码112的一部分，那么标准差比较单元614可以比较标准差，从而识别具有最高标准差的通道602、604或者606(步骤714)。如果与一个颜色相关联的标准差高于其他标准差，那么数据集选择单元616选择对应于具有最高标准差的颜色的图像数据集。如果最终的标准差近似相同，那么数据集选择单元616可以选择红色、绿色或者蓝色图像数据集中的任一个。低分辨率解码单元618接收所选择的图像数据集，并且尝试解码光码112(步骤716)。如上所述，低分辨率解码单元618优选地包括对应于不同符号类型的光码的多个解码器。例如，低分辨率解码单元618可以包括用于下列符号类型中的一种或更多种的解码器：UPC、库德巴码(codabar)、代码25、代码39、代码93、代码128、codeII、EAN2、EAN13、plessy、POSTNET、aztec代码、maxicode、QR代码、高容量彩色条形码和数据矩阵等。技术人员会认识到，存在许多其他符号类型，并且低分辨率解码单元618可以包括用于这些其他符号类型中的一种或更多种的解码器。
低分辨率解码分析单元620确定低分辨率解码单元618是否解码光码112(步骤718)。如果光码112被解码，那么图像数据的处理停止，并且低分辨率解码单元618得到的结果被传送到其他系统以便进一步处理和/或存储。如果光码没有被解码，那么低分辨率解码分析单元620可以确定低分辨率解码单元618是否找到指示该类型光码的一个或更多个识别特征(步骤720)。如果没有找到识别特征，那么全分辨率解码单元632通过一起使用红色、绿色和蓝色图像数据集来执行光码112的全分辨率解码(步骤722)。
如果找到识别特征，那么位置探测单元628可以确定光码112的图像的位置(步骤1002)(参看图10)。位置探测单元628确定光码112的图像的位置是否允许使用全分辨率成像解码光码(步骤1004)。如果光码112的图像的位置不允许使用全分辨率解码来解码(例如，光码112的部分图像没有聚焦在彩色图像传感器阵列102上)，那么可以终止处理，并且彩色图像传感器阵列102获取新帧(步骤1006)。
如果光码112的图像的位置足够满足全分辨率解码，那么模块像素单元630可以计算光码112的模块的图像尺寸和模块像素比(步骤1008)。模块像素单元630比较模块像素比和所选择的比率，从而确定模块像素比是否大于或等于选择的比率(步骤1010)。如果模块像素比不大于或等于选择的比率，那么终止处理，并且彩色图像传感器阵列102获取新的帧(步骤1012)。如果模块像素比大于或等于所选择的比率，那么全分辨率解码单元632使用红色、绿色和蓝色图像数据集的全部图像数据或者红色、绿色和蓝色图像数据集对应于光码的图像形成在其上的传感器像素的部分来执行全分辨率解码(步骤1014)。
因此，数据处理系统110可操作以分析表示光码112的图像数据的某些统计量，从而确定哪个图像数据集用于解码，并且确定是否在高分辨率下解码该光码。
V.多窗口读取器
现在将参考图11-14描述包括彩色图像传感器阵列102的多窗口读取器的实施例。多窗口读取器可以包含两个或更多个窗口。通常，每个窗口被设置成面向不同方向的读取区域/体积，窗口被取向在不同平面中。图11图示地说明了一种两个窗口的读取器1100，读取器1100可以被称为活检读取器(bioptic reader)。该活检读取器1100可以包括以上参考光码读取器100描述的特征的全部或一些，或者可以省略这些特征。活检读取器1100包括两个窗口1102和1104，其提供物体1106的将被扫描的多个视角。例如，活检读取器1100可以通过使用光学装置扫描物体1106的底部侧面、顶部侧面、右侧面、左侧面、正侧面和后侧面，其中光学装置包括光引导光学装置(例如，镜面、透镜)和波长选择性反射光学装置，下面将更详细地描述。
在活检读取器1100的第一实施例中，物体1106的不同视角(在这个示例中，不同的横向方向)聚焦在彩色图像传感器阵列102的面部上的不同区域，并且处理不同区域产生的图像数据，从而探测并解码物体1106的光码112。例如，图12和图13是根据第一实施例表示部分活检读取器1100的顶部视角和侧视角的示意图。为了清楚，图12和图13只包括物体1106的三个视角的表示。在图12和图13的示例中，第一、第二和第三视角分别对应物体1106的右侧面、左侧面和底部侧面视角。然而，第一、第二和第三视角可以对应除了物体1106的右侧面、左侧面和底部侧面以外的视角。另外，物体1106的多于或少于三个视角可以聚焦在彩色图像传感器阵列102上。每个视角可以由环境光或者由人工照明源照明。如图12和图13所示，每个视角可以包括其自己的照明源106c、106d或106e。例如，第一视角可以由照明源106c照明，第二视角可以由照明源106d照明，并且第三视角可以由照明源106e照明。对于每个视角，照明源106c、106d或者106e的红光、绿光和蓝光可以连续地或者优选地近似同时被照明(例如，第一视角的红色、绿色和蓝色照明源106c近似同时被照明)。另外，不同的视角的照明源106c、106d和106e可以连续地或者优选地近似同时地被照明。
镜面1202和1204被定位在活检读取器1100中，从而引导光沿着第一路径1205从物体1106的第一视角传播到透镜1206。透镜1206将沿着第一路径1205传播的光聚焦在彩色图像传感器阵列102的第一区域上。镜面1208和1210被定位在活检读取器1100中，从而引导光沿着第二路径1211从第二视角传播到透镜1206。透镜1206将沿着第二路径1211传播的光聚焦在彩色图像传感器阵列102的第二区域上。镜面1302、1304和1306被定位在活检读取器1100中，从而引导光沿着第三路径1307从第三视角传播到透镜1206。透镜1206将沿着第三路径1307传播的光聚焦在彩色图像传感器阵列102的第三区域上。镜面1202、1204、1208、1210、1302、1304和1306被定位使得第一、第二和第三视角的图像形成在彩色图像传感器阵列102的不同的区域上。换句话说，彩色图像传感器阵列102被分成三个区域，每个区域都专用于三个视角中的一个。
通过将彩色图像传感器阵列102分为多个区域，可以用单个成像器从多个视角扫描物体1106。例如，当物体1106被放置得非常接近活检读取器1100时，彩色图像传感器阵列102的第一、第二和第三区域分别获取该物体的第一、第二和第三视角的图像。如上所述，处理由第一区域的红色、绿色和蓝色传感器像素204、206和208产生的图像数据，从而确定该物体的光码112从第一视角是否可见，并且如果其从第一视角可见，那么解码该光码112。同样地，可以如上所述单独地处理由第二和第三区域的红色、绿色和蓝色传感器像素204、206和208产生的图像数据，从而当光码112分别从第二和第三视角可见时解码该光码112。因此，如果被扫描的物体上的光码112在三个视角中的一个内，那么可以通过处理对应于彩色图像传感器阵列102的适当的区域的图像数据来解码光码112。可以连续(处理来自第一区域的图像数据，然后处理来自第二区域的图像数据等)或者同时处理三个区域产生的图像数据。该活检读取器1100可以包括多于三个视角，并且因此彩色图像传感器阵列102可以被分成多于三个区域。在一个示例中，彩色图像传感器阵列102被分成六个区域，其中每个区域都对应于活检读取器1100的六个视角中的一个。
图14是根据第二实施例的活检读取器1100的顶部视角的示意图，并且图15是沿着图14的线15-15取得的详细的侧视角。如同第一实施例，活检读取器1100包括彩色图像传感器阵列102。在图14和图15中，第一、第二和第三视角分别对应于物体1106的右侧面、左侧面和底部侧面视角。然而，第一、第二和第三视角可以对应于除了物体1106的右侧面、左侧面和底部侧面以外的视角。每个视角可以由环境光或者由人工源照明。在一个示例中，如图12和图13所示，每个视角都包括其自己的照明源106(如上所述)。例如，第一视角可以由照明源106c照明，第二视角可以由照明源106d照明，并且第三视角可以由照明源106e照明。对于每个视角，照明源106c、106d或者106e的红光、绿光和蓝光可以被连续地或者优选地近似同时地照明(例如，第一视角的红色、绿色和蓝色照明源106c近似同时被照明)。另外，不同的视角的照明源106c、106d和106e可以连续地或者优选地近似同时被照明。在图14和图15中所示示例的替换示例中，每个视角都可能包括只发射波长对应于红色、绿色或者蓝色的光的一个或更多个照明源。例如，对应于第一视角的(多个)照明源可以只发射波长对应于红色的光(红色光)，对应于第二视角的照明源可以只发射波长对应于蓝色的光(蓝色光)，对应于第三视角的照明源可以只发射波长对应于绿色的光(绿色光)。
镜面1402被定位在活检读取器1100中，从而引导光沿着第一路径1403从第一视角传播到光束组合棱镜(beam combining prism)1404。镜面1406被定位在活检读取器1100中，从而引导光沿着第二路径1407从第二视角传播到棱镜1404。第三镜面1408被定位在活检读取器1100中，从而引导光沿着第三路径1409从第三视角传播到棱镜1404。
棱镜1404是一种类型的波长选择性反射光学装置的示例，其可以用在图14和图15的第二实施例中。考虑使用其他类型的波长选择性反射光学装置。其他适当的波长选择性反射光学装置的示例包括一个或更多个光束分离/组合器、分光棱镜(dichroic prisms)和三色棱镜(trichroic prisms)。具体的示例包括正交分光棱镜、RGB棱镜、Kester类型棱镜和Phillips棱镜。波长选择性光学装置优选地包括一种或更多种光学涂层，用于根据波长将光分入不同路径。参考棱镜1404(其对应于Phillips型棱镜)及其相应的构造描述第二实施例。然而，技术人员会认识到，使用其他类型的波长选择性反射光学装置可能需要对图14和图15中所示的构造进行修改。
棱镜1404功能是引导光沿着第一、第二和第三路径1403、1407和1409传播到透镜1410。透镜1410将沿着第一、第二和第三路径1403、1407和1409传播的光聚焦到彩色图像传感器阵列102上。棱镜1404可操作以使来自第一、第二和第三路径1403、1407和1409的某些波长的光转向(例如，滤出)，使得彩色图像传感器阵列102的每个颜色都只专用于三个视角中的一个。例如，棱镜1404可以有效地滤出沿着第一路径1403传播的蓝光和绿光，使得只有红光从第一视角被引导到彩色图像传感器阵列102，由此形成第一视角的图像。因此，可以大体上从第一视角的图像中排除蓝光和绿光。
此外，棱镜1404可以操作使得只有蓝光从第二视角被引导到彩色图像传感器阵列102，并且只有绿光从第三视角被引导到彩色图像传感器阵列102。因此，根据该示例，彩色图像传感器阵列102的红色传感器像素会感测第一视角的图像，而基本没有感测第二和第三视角的图像，彩色图像传感器阵列102的蓝色传感器像素会感测第二视角的图像，而基本没有感测第一和第三视角的图像，并且彩色图像传感器阵列102的绿色传感器像素会感测第三视角的图像，而基本没有感测第一和第二视角的图像。
在优选的方法/系统中，棱镜1404可以起到如下作用。从第一视角发出并从镜面1402反射出的光(其可以包括红光、绿光和蓝光)沿着第一路径1403传播，并且穿过棱镜1404的第一侧面1412。这个光在棱镜1404的第二侧面1414处经历完全内部的反射。从第二侧面1414反射出的光沿着第一路径1403向第一光学涂层1416传播。第一光学涂层1416被设计成反射红光并且透过蓝光和绿光。因此，红光从第一光学涂层1416反射出，并且沿着第一路径1403返回到第二侧面1414，并且蓝光和绿光透过(例如，穿过)第一光学涂层1416，并且在离开透镜1410和彩色图像传感器阵列102的方向上透出棱镜1404。因此，从第一视角发出的蓝光和绿光从第一路径1403转向。红光沿着第一路径1403传播，并且穿过第二侧面1414、空气间隙1417、第二光学涂层1418和第三侧面1420朝向透镜1410。该透镜将红光聚焦在彩色图像传感器阵列102上，从而形成第一视角的图像。第二光学涂层1418被设计成反射蓝光并且透过红光和绿光。
从第二视角发出并在镜面1406反射出的光(其可以包括红光、绿光和蓝光)沿着第二路径1407传播，并且穿过棱镜1404的第四侧面1422。这个光在第三侧面1420处经历全内反射。从第三侧面1422反射出的光沿着第二路径1407向第二光学涂层1418传播。蓝光在第二光学涂层1418反射出返回到第三侧面1420，并且红光和绿光穿过第二光学涂层1418，并且在离开透镜1410和彩色图像传感器阵列102的方向上穿出透镜1404。因此，从第二视角发出的红光和绿光从第二路径1407转向。蓝光穿过第三侧面1420朝向透镜1410，并且聚焦在彩色图像传感器阵列102上，从而形成第二视角的第二图像。
从第三视角发出并在镜面1408反射出的光(其可以包括红光、绿光和蓝光)沿着第三路径1409传播，并且穿过棱镜1404的第五侧面1424到第一光学涂层1416。绿光和蓝光穿过第一光学涂层1416到第二侧面1414，并且红光在离开透镜1410和彩色图像传感器阵列102的方向上从第一光学涂层1416反射出棱镜1404。因此，从第三视角发出的红光从第三路径1409转向。绿光和蓝光穿过第二侧面1414和空气间隙1417到第二光学涂层1418。绿光穿过第二光学涂层1418和第三侧面1420朝向透镜1410，并且蓝光在离开透镜1410和彩色图像传感器阵列102的方向上在第二光学涂层1418反射出透镜1404。因此，从第三视角发出的蓝光从第三路径1409转向。透镜1410将绿光聚焦到彩色图像传感器阵列102上，从而形成第三视角的第三图像。
当物体被放置得非常接近活检读取器1100时，彩色图像传感器阵列102的红色传感器像素产生表示第一视角的图像的红色图像数据集，彩色图像传感器阵列102的绿色传感器像素产生表示第三视角的图像的绿色图像数据集，并且彩色图像传感器阵列102的蓝色传感器像素产生表示第二视角的图像的蓝色图像数据集。优选地分开处理红色、绿色和蓝色图像数据集，从而解码该物体的光码。例如，如果光码从第一视角中可见，那么红色图像数据集可以被用于解码光码。通过将彩色图像传感器阵列102的红色、绿色和蓝色传感器像素专用于不同的视角，单个彩色成像器可以从多个视角解码光码。而且，活检读取器1100的多个视角可以由单个彩色成像器同时获取。第二实施例的活检读取器1100可以获取多于(或者少于)上述三个视角。例如，三个视角可以被引导通过棱镜1404，并且聚焦在彩色图像传感器阵列102的第一部分(例如，前一半)上，并且其他三个视角可以被引导穿过棱镜1404(或者第二棱镜)到彩色图像传感器阵列102的第二部分(例如，后一半)。在这个示例中，红色传感器像素中的一些专用于一个视角，而其他的红色传感器像素专用于另一个视角。同样地，蓝色传感器像素被分开成获取两个不同的视角，并且绿色传感器像素被分开成获取总共六个视角中的两个不同的视角。在另一个示例中，彩色图像传感器阵列102可以包括多于(或者少于)三种颜色，并且波长选择性反射光学装置可以被修改成产生多于(或者少于)三个视角，其中每个视角专用于不同的颜色。
某些实施例可以能够获得下列优点中的一个或更多个：(1)能够在光码读取器中利用较低成本的彩色成像器；(2)改善光码读取器的发光效率和/或灵敏度；(3)校准由彩色成像器感测的光强度值，而没有明显增加处理要求；(4)通过选择光码在其中最可区别的彩色通道，改善光码的解码；(5)通过选择并使用由单个彩色通道产生的图像数据，降低解码光码的处理时间；(6)通过分析由单个彩色通道产生的图像数据，能够选择全分辨率解码；和(7)使用单个彩色成像器来解码从活检读取器的多个视角中可见的光码。当回顾上面描述时，上述实施例和这里未具体描述的其他实施例的组合对本领域技术人员来说将是显而易见的。尽管本发明已经以如上所述的实施例的形式提出，但仍然希望可以对所公开的系统和方法作出修改，而不偏离这里提出的发明构想。因此，本发明的范围应该仅由权利要求及其等价物确定。

Claims (30)

1.一种数据读取的方法，所述方法包括以下步骤：
给光码读取器的视场照明，从而产生从光码向所述光码读取器的光学系统反射的光；
用所述光学系统聚焦所述反射的光，从而在所述光码读取器的彩色图像传感器阵列上形成所述光码的图像，所述彩色图像传感器阵列包括：
第一组传感器像素，其对波长在第一波段内的光敏感，和
第二组传感器像素，其对波长在不同于所述第一波段的第二波段内的光敏感；
产生多个图像数据集，所述图像数据集包括第一图像数据集和第二图像数据集，其中所述第一图像数据集表示由所述第一组传感器像素感测的光的光强度值，并且所述第二图像数据集表示由所述第二组传感器像素感测的光的光强度值；
通过估计所述第一图像数据集和第二图像数据集的光强度值的统计特征，从所述多个图像数据集中选择目标图像数据集，所述统计特征对应于所述光强度值的强度变化；和
处理所述目标图像数据集，从而试图解码所述光码。
2.根据权利要求1所述的方法，其中所述统计特征对应于(a)所述第一图像数据集的光强度值的第一标准差和(b)所述第二图像数据集的光强度值的第二标准差。
3.根据权利要求2所述的方法，其进一步地包括：
基于所述第一图像数据集的第一部分计算所述第一标准差，所述第一部分表示由位于所述彩色图像传感器阵列的子区中的所述第一组传感器像素产生的光强度值；和
基于所述第二图像数据集的第二部分计算所述第二标准差，所述第二部分表示由位于所述彩色图像传感器阵列的所述子区中的所述第二组传感器像素产生的光强度值。
4.根据权利要求2所述的方法，其中所述第一标准差高于所述第二标准差，并且所述第一图像数据集被选作所述目标图像数据集。
5.根据权利要求1所述的方法，其中所述彩色图像传感器阵列包括对波长在第三波段内的光敏感的第三组传感器像素，所述多个图像数据集包括表示由所述第三组传感器像素感测的光的光强度值的第三图像数据集，并且选择目标图像数据集的步骤包括通过估计所述第一图像数据集、第二图像数据集和第三图像数据的光强度值的统计特征，选择所述目标图像数据集。
6.根据权利要求1所述的方法，其中所述彩色图像传感器阵列进一步包括：
第三组传感器像素，其对波长在不同于所述第一波段和第二波段的第三波段内的光敏感；
所述方法进一步包括：
产生第三图像数据集，所述第三图像数据集表示由第三组传感器像素感测的光的光强度值；
处理所述目标图像数据集，从而识别能够将所述光码分类为多种符号类型中的一种的所述光码的特征；以及
估算表示上面形成有所述特征的图像的所述第一组传感器像素、第二组传感器像素和第三组传感器像素的多个传感器像素的所述特征的图像的尺寸，以由此确定所述光码的图像相对于所述传感器像素阵列是否足够大以至于能够使用所述第一图像数据集、第二图像数据集和第三图像数据集的组合来解码所述光码。
7.根据权利要求6所述的方法，其进一步地包括基于所述特征的图像的位置，估算所述光码的图像相对于所述传感器像素阵列的位置，以由此确定所述光码的图像的位置是否能够使用所述第一图像数据集、第二图像数据集和第三图像数据集的组合来解码所述光码。
8.根据权利要求7所述的方法，其进一步地包括：
选择对应于上面形成有所述光码的图像的所述第一组传感器像素、第二组传感器像素和第三组传感器像素的所述第一图像数据集、第二图像数据集和第三图像数据集的多个部分；和
使用所述第一图像数据集、第二图像数据集和第三图像数据集的所述多个部分解码所述光码。
9.根据权利要求6所述的方法，其进一步地包括：
根据所述特征的图像的尺寸估算模块像素比，所述模块像素比表示上面形成有所述光码的模块的图像的所述第一组传感器像素、第二组传感器像素和第三组传感器像素的多个传感器像素；
使用所述第一图像数据集、第二图像数据集和第三图像数据集的组合，比较所述模块像素比和选择的比率，所述选择的比率表示上面形成有将被解码的所述光码的所述模块的图像的所述第一组传感器像素、第二组传感器像素和第三组传感器像素的传感器像素的最小数目；和
当所述模块像素比大于或等于所述选择的比率时解码所述光码。
10.根据权利要求6所述的方法，其中所述第一波段、第二波段和第三波段分别对应于红色、绿色和蓝色。
11.根据权利要求6所述的方法，其中所述目标图像数据集的处理包括尝试使用所述目标图像数据集解码所述光码。
12.根据权利要求6所述的方法，其进一步地包括相对于所述第二图像数据集的光强度值调整所述第一图像数据集的光强度值，从而补偿所述第一组传感器像素的第一量子效率和所述第二组传感器像素的第二量子效率之间的差异。
13.根据权利要求1所述的方法，其中所述彩色图像传感器阵列进一步包括：
第三组传感器像素，其对波长在不同于所述第一波段和第二波段的第三波段内的光敏感；
所述方法进一步包括：
产生表示由所述第三组传感器像素感测的光强度值的第三图像数据集；以及
根据所述第一图像数据集、第二图像数据集、第三图像数据集确定低于选择的光强度阈值的所述光强度值的百分比；其中：
选择目标图像数据集进一步包括比较所述确定的百分比和选择的百分比；和
处理所述目标图像数据集包括处理其中所述确定的百分比小于所述选择的百分比的所述目标图像数据集。
14.根据权利要求13所述的方法，其进一步地包括：
当所述确定的百分比低于所述选择的百分比时，推导所述光强度值的标准差；
比较所述标准差和选择的标准差阈值以确定是否执行图像数据的处理，从而试图解码所述光码；和
当所述标准差高于所述选择的标准差阈值时，执行所述处理。
15.根据权利要求13所述的方法，其中选择目标图像数据集进一步包括推导所述第一图像数据集的所述光强度值的第一标准差；
推导所述第二图像数据集的光强度值的第二标准差和所述第三图像数据集的光强度值的第三标准差；
将所述第一标准差、第二标准差和第三标准差与选择的标准差阈值比较；和
当所述第一标准差、第二标准差或第三标准差中的一个高于所述选择的标准差阈值时，处理所述相应的第一图像数据集、第二图像数据集或第三图像数据集作为目标图像数据集。
16.根据权利要求14所述的方法，其中根据表示由位于所述彩色图像传感器阵列的子区中的所述第一组传感器像素和第二组传感器像素中的传感器像素产生的一组强度值的一部分图像数据，计算所述确定的百分比并推导所述标准差。
17.根据权利要求13所述的方法，其中从所述光强度值的直方图计算所述确定的百分比。
18.一种光码读取器，其包括：
彩色图像传感器阵列，其包括：
第一组传感器像素，其对波长在第一波段内的光敏感，所述第一组传感器像素可操作以产生表示感测的光强度值的第一图像数据集，和
第二组传感器像素，其对波长在不同于所述第一波段的第二波段内的光敏感，所述第二组传感器像素可操作以产生表示感测的光强度值的第二图像数据集；
光学系统，其可操作以将光引导到所述彩色图像传感器阵列上，从而在所述彩色图像传感器阵列上形成光码的图像；
数据处理系统，其可操作以接收所述第一图像数据集和第二图像数据集，所述数据处理系统包括：
计算单元，其可操作以确定所述第一图像数据集的强度值的第一统计特征和所述第二图像数据集的强度值的第二统计特征，
比较单元，其可操作以比较所述第一统计特征和第二统计特征，并且识别所述第一统计特征和第二统计特征中的最高强度变化，
数据集选择单元，其可操作以基于由所述比较单元执行的比较，选择所述第一图像数据集或第二图像数据集中的一个作为目标图像数据集，所述目标图像数据集具有所述第一统计特征和第二统计特征中的最高强度变化，和
低分辨率解码单元，其可操作以接收所述目标图像数据集，并且处理所述目标图像数据集，以由此尝试使用所述目标图像数据集解码所述光码。
19.根据权利要求18所述的光码读取器，其中所述彩色图像传感器阵列包括对波长在第三波段内的光敏感的第三组传感器像素，所述第三组传感器像素可操作以产生表示感测的光强度值的第三图像数据集，所述计算单元可操作以确定所述第三图像数据集的强度值的第三统计特征，所述比较单元可操作以比较所述第一统计特征、第二统计特征和第三统计特征，并且识别所述第一统计特征、第二统计特征和第三统计特征中的最高强度变化，并且所述数据集选择单元可操作以选择所述第一图像数据集、第二图像数据集或第三图像数据集中的一个作为所述目标图像数据集。
20.根据权利要求19所述的光码读取器，其中所述第一统计特征、第二统计特征和第三统计特征分别是第一标准差、第二标准差和第三标准差，并且其中所述数据处理系统包括阈值比较单元，所述阈值比较单元可操作以将所述第一标准差、第二标准差或第三标准差中至少一个和选择的标准差阈值比较，从而确定所述第一标准差、第二标准差或第三标准差中所述的至少一个是否大于所述选择的标准差阈值，所述数据集选择单元可操作以选择所述目标图像数据集，并且所述低分辨率解码单元可操作以响应于所述阈值比较单元确定所述第一标准差、第二标准差或第三标准差中所述的至少一个大于所述选择的标准差阈值而处理所述目标图像数据集，从而解码所述光码。
21.根据权利要求19所述的光码读取器，其中所述数据处理系统包括像素选择单元，所述像素选择单元可操作以选择所述第一图像数据集、第二图像数据集或第三图像数据集中的至少一个的多个部分，所述第一图像数据集、第二图像数据集或第三图像数据集中的所述至少一个的所述多个部分对应于由位于所述彩色图像传感器阵列的子区中的所述第一组传感器像素、第二组传感器像素和第三组传感器像素产生的光强度值，所述计算单元可操作以从所述第一图像数据集、第二图像数据集或第三图像数据集中所述的至少一个的所述多个部分确定所述第一统计特征、第二统计特征和第三统计特征。
22.根据权利要求19所述的光码读取器，其中所述数据处理系统包括直方图比较单元，其可操作用于：
产生所述第一图像数据集、第二图像数据集和第三图像数据集的光强度值的直方图，
确定低于选择的光强度阈值的所述第一图像数据集、第二图像数据集和第三图像数据集的光强度值的百分比，和
比较所述确定的百分比和选择的百分比，所述数据集选择单元可操作以选择所述目标图像数据集，并且所述低分辨率解码单元可操作以响应于所述直方图比较单元确定所述确定的百分比低于所述选择的百分比而处理所述目标图像数据集，从而试图解码所述光码。
23.根据权利要求19所述的光码读取器，其中所述数据处理系统包括低分辨率解码分析单元，其可操作以确定所述低分辨率解码单元是否使用所述目标图像数据集解码所述光码。
24.根据权利要求23所述的光码读取器，其中所述数据处理系统包括全分辨率解码单元，其可操作用于响应于所述低分辨率解码分析单元确定所述光码没有被所述低分辨率解码单元解码，使用所述第一图像数据集、第二图像数据集和第三图像数据集的组合解码所述光码。
25.根据权利要求24所述的光码读取器，其中所述低分辨率解码单元可操作用于基于所述目标图像数据集识别所述光码的特征，并且响应于所述低分辨率解码单元使用所述目标图像数据集不能解码所述光码，基于所述特征将所述光码分类为多种符号类型中的一种。
26.根据权利要求25所述的光码读取器，其中所述数据处理系统包括模块像素单元，其可操作用于估算所述特征的图像的尺寸，所述尺寸表示上面形成有所述特征的图像的所述第一组传感器像素、第二组传感器像素和第三组传感器像素的传感器像素数目。
27.根据权利要求26所述的光码读取器，其中所述模块像素单元可操作用于从所述特征图像尺寸估算模块像素比，所述模块像素比表示上面形成有所述光码的模块的图像的所述第一组传感器像素、第二组传感器像素和第三组传感器像素的传感器像素数目，从而确定所述光码的图像是否充分大以使所述全分辨率解码单元能够解码所述光码。
28.根据权利要求27所述的光码读取器，其中所述模块像素单元可操作用于比较所述模块像素比和选择的比率，所述选择的比率表示上面形成有所述模块的图像的所述第一组传感器像素、第二组传感器像素和第三组传感器像素的传感器像素的最小数目，从而使所述全分辨率解码单元能够解码所述光码。
29.根据权利要求25所述的光码读取器，其中所述数据处理系统包括位置探测单元，其可操作用于探测所述特征的图像在所述彩色图像传感器阵列上形成的位置，并且基于该位置估算所述光码的图像相对于所述彩色图像传感器阵列的位置。
30.根据权利要求29所述的光码读取器，其中所述位置探测单元可操作用于确定所述光码的图像的所述位置是否能够使所述全分辨率解码单元解码所述光码。
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