基于相机的读码器和用于读取光学代码的方法技术

本申请涉及基于相机的读码器和用于读取光学代码的方法。基于相机的读码器(10)具有：图像传感器(24)，用于检测具有光学代码(20)的图像数据；存储器(34)，用于存储图像数据；第一处理单元(30)，用于将图像数据从图像传感器以图像数据流的方式传输到存储器(34)中；和第二处理单元(32)，其被设计用于解码(36)，在解码中评估所存储的图像数据以读出光学代码的代码内容。第一处理单元(30)被设计用于至少一个辅助功能，其中，第一处理单元从存储器(34)中读回图像数据的至少一部分，对其进行预处理并将预处理结果写回存储器中，并且第二处理单元(32)被设计用于根据需要调用第一处理单元(30)的辅助功能以支持解码。(30)的辅助功能以支持解码。(30)的辅助功能以支持解码。

【技术实现步骤摘要】
基于相机的读码器和用于读取光学代码的方法
[0001]本专利技术涉及根据权利要求1和13的前序部分的基于相机的读码器和用于读取光学代码的方法。
[0002]读码器在超市收银台、自动包裹识别、邮件分拣、机场行李处理和其他物流应用中广为人知。基于相机的读码器借助图像传感器记录其上有代码的对象的图像，并且图像评估软件从这些图像中提取代码信息。基于相机的读码器也可以轻松应对一维条形码以外的其它代码类型，这些代码类型与矩阵码一样也被构造成二维的并提供更多信息。
[0003]在一组重要的应用中，携带代码的对象被输送经过读码器。图像传感器反复地记录图像数据，这些图像数据根据记录频率和输送速度或多或少地重叠。读码器通常是更为复杂的读码系统的一部分。因此，通常在读取通道处设置多个读码器，以便从多个或所有侧面记录对象。在此，设置有附加的传感器，例如用于确定输送进给或输送速度的编码器或者测量对象的几何形状的激光扫描仪。
[0004]由于相机和图像传感器技术的进一步发展，要处理的图像越来越大。巨大的数据量对在实时条件下在相机中进行传递和处理的有限的计算能力和带宽提出了挑战。在此，使用异构的计算架构，即微处理器(CPU，Central Processing Unit(中央处理器))与例如FPGA(Field Programmable Gate Array(现场可编程门阵列))、DSP(Digital Signal Processor(数字信号处理器))、GPU(Graphics Processing Unit(图形处理器))或所谓的KI加速器(NPU，Neural Processing Unit(神经处理器))、TPU(Tensor Processing Unit(张量处理单元))的组合。
[0005]在此，与负责从图像传感器读出图像数据的FPGA的组合被证明是特别好的。此外，FPGA还经由高速接口(PCI(Peripheral Component Interconnect(外围部件互连))、PCIE、PCI Express、MIPI(Mobile Industry Processor Interface(移动产业处理器接口)))与微处理器的存储器连接。因此，图像数据经由DMA(Direct Memory Access(直接存储器访问))从FPGA被传输到存储器。读出和存储的过程称为流式传输。然后，借助于CPU实施的解码器可以在下游访问存储的图像并且读出代码。上面提到的异构架构的其他附加模块不容易实现流式传输方法，这些附加模块本身通常已经需要存储的图像，而FPGA可以直接逐像素地读出图像数据并且进一步处理图像数据。
[0006]优选地，图像数据已经在FPGA中直接地、即时地(on
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fly)进行了预处理，并且可以连同图像数据存储用于微处理器的附加信息或元数据。典型的预处理步骤涉及二值化(其中从灰度值图像变成黑白图像)或者分割(其中寻找具有候选代码的感兴趣区域(ROI，Region of Interest))。因此，EP 2 003 599 A1描述了一种光电传感器和一种用于检测代码的方法，其中已经在接收期间和/或实时地形成了用于将彩色图像或灰度值图像转换为二值图像的二值化器，其方式是，在其他部分仍被读入期间，对相应读入的部分进行二值化。EP 2 555 160 B1基于对比度量在FPGA上的预处理中找到感兴趣的区域或候选代码。在文件号为20176228.3的尚未公开的欧洲申请中，用于分割的神经网络的第一层已经在读入期间在FPGA上运行。EP 1 365 577 A1公开了一种用于操作光电传感器的方法，其中图像已经在接收期间被压缩。
[0007]在此，FPGA的性能被充分利用，以并行的方式实时执行许多简单的计算操作，例如矩阵乘法。解码器的顺序的、更复杂的计算操作是为微处理器保留的，微处理器为此动用了所提供的图像数据和可能的预处理结果。然而，存在例如极端模块尺寸的情况，在这种情况下，解码器会遭遇困难，必须对非常多的像素执行计算密集型操作才能进行有望成功的读取尝试。在具有其他代码的新图像数据传入之前，可用来解码的时间窗口可能不再足够了。另一方面，FPGA不能简单地在流式传输期间对所有传入的图像数据预防性地执行相应的处理步骤。一方面，这将引发不必要的计算工作，因为许多代码即使在没有附加处理步骤的情况下也会被读取。此外，适当的处理步骤必须根据具体情况来选择，并且只有解码器才具有必要的信息，特别是在第一次不成功的读取尝试之后，以便决定适合当前特殊情况的步骤。
[0008]因此，本专利技术的目的在于进一步改进异构架构中的代码读取。
[0009]该目的通过根据权利要求1和13的基于相机的读码器和用于读取光学代码的方法来实现。例如，光学代码是根据任意标准的条形码或二维码。图像传感器记录具有多个像素的图像数据，通常是用具有几千像素的行扫描传感器(Zeilensensor)或具有几百万像素的矩阵传感器来实现高分辨率。在操作中，读码器检测设置有光学代码的对象，因此图像数据随后包括具有光学代码的至少一个区域。
[0010]读码器的第一处理单元读入图像传感器的图像数据，即优选是高分辨率的原始图像，并且将图像数据传输到存储器中。读入和存储是以相邻像素的组中的图像数据流进行的，被称为流式传输。根据实施方式，图像数据可能直接在流式传输期间被预处理，并且存储相应处理的图像数据或者在预处理期间获得的附加信息或元数据。读码器还包括用于解码的第二处理单元，即用于评估或处理存储在存储器中的图像数据和可能的预处理结果，以便读出图像数据中的光学代码的代码内容。
[0011]本专利技术基于以下基本思想：在解码期间附加地使用第一处理单元来支持第二处理单元。第一处理单元由此获得双重功能，即额外作为协处理器来扩展迄今为止的流式传输功能(即读入和存储图像数据)作为协处理器。因此，第一处理单元被设计用于至少一个辅助功能，该辅助功能再次读回已经流式传输到存储器中的图像数据的至少一部分，以便执行预处理并且重新存储预处理的结果。只有当解码器需要辅助功能对当前代码进行解码时才根据需要由第二预处理单元触发辅助功能。然后，第一处理单元以其作为协处理器的第二角色工作，并且以辅助功能来支持第二处理单元。辅助功能的结果可以是经处理的图像数据和/或附加信息或元数据。第二处理单元访问存储器中的这些结果，以继续解码，必要时再次使用第一处理单元的辅助功能。
[0012]本专利技术的优点在于，可以减轻第二处理单元的负担。这对于基于像素的并且因此需要多次需要的操作是特别有利的，这些操作由第一处理单元明显更有效地执行。因此，改进了运行时间，或者在可用的时间窗口内的处理首先成为可能。甚至可以向解码器开放根据已知程序根本不会被考虑的算法，因为没有足够的计算和时间资源可供第二处理单元使用。
[0013]优选地，第一处理单元具有FPGA(现场可编程门阵列)和/或第二处理单元具有微处理器(CPU)。FPGA特别适用于使用相对简单的单个计算操作实现流式传输以及实时处理大量数据。而C本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于相机的读码器(10)，所述读码器(10)具有：图像传感器(24)，其用于检测具有光学代码(20)的图像数据；存储器(34)，其用于存储图像数据；第一处理单元(30)，其用于将所述图像数据从所述图像传感器(24)以图像数据流的方式传输到所述存储器(34)中；以及第二处理单元(32)，其被设计用于解码(36)，在所述解码(36)中所存储的图像数据被评估，以读出所述光学代码(20)的代码内容，其特征在于，所述第一处理单元(30)被设计用于至少一个辅助功能，在所述辅助功能中，所述第一处理单元(30)从所述存储器(34)中读回所述图像数据的至少一部分，对所述图像数据的至少一部分进行预处理，并将预处理结果写回所述存储器(34)中；以及所述第二处理单元(32)被设计用于，根据需要调用所述第一处理单元(30)的所述辅助功能以支持所述解码(36)。2.根据权利要求1所述的读码器(10)，其中，所述第一处理单元(30)具有FPGA和/或所述第二处理单元(32)具有微处理器。3.根据权利要求1或2所述的读码器(10)，其中，所述第一处理单元(30)从所述图像传感器(24)读出图像行或图像行的一部分，并且将所述图像行或所述图像行的一部分存储在所述存储器(34)中。4.根据前述权利要求中任一项所述的读码器(10)，其中，所述第一处理单元(30)被设计用于，在将由所述图像传感器(24)读入的图像数据传输到所述存储器(34)中之前对这些图像数据进行预处理，甚至是在所述图像传感器读取另外的图像数据期间就进行预处理。5.根据前述权利要求中任一项所述的读码器(10)，其中，所述第一处理单元(30)具有用于将图像数据从所述图像传感器(24)传输到所述存储器(34)的第一分区(30a)和用于执行辅助功能的第二分区(30b)。6.根...

【专利技术属性】
技术研发人员：罗曼，
申请(专利权)人：西克股份公司，
类型：发明
国别省市：