[发明专利]检测在输送方向上相对于相机移动的对象的相机和方法

说明书

本申请涉及检测在输送方向上相对于相机移动的对象的相机和方法。提出了用于检测在输送方向(34)上移动的对象(32)的相机(10)，该相机具有带有至少两行(22a‑22b)光接收像素(24)的光接收器(20)以及控制和评估单元(26)。通过这两行(22a‑22b)生成对象(32)的部分区域的两个至少在行方向上彼此偏移的照片(40a‑40b)并从中计算出具有增加的分辨率的图像扫描行。由在对象(32)的移动过程中生成的图像扫描行组成整体图像。提供照片(40a‑40b)之间的偏移的接收光学器件(16)被布置在光接收器(20)前面。

本发明涉及根据权利要求1或13的前述部分所述的用于检测在输送方向上相对于相机移动的对象的相机和方法。

在工业应用中，相机以各种方式使用，以便自动检测对象属性，例如用于检查或测量对象。在这种情况下，捕获对象的图像并根据任务通过图像处理方法评估这些图像。相机的另一应用是读取代码。借助于图像传感器捕获其上有代码的对象，在这些图像中识别代码区域，然后将其解码。基于相机的代码阅读器可以轻松应对一维条形码以外的其它代码类型，其与矩阵码一样也被构造成二维的并提供更多信息。打印地址(OCR，光学字符识别)或手稿的自动文本捕获原则上是读取代码。代码阅读器的典型应用领域是超市收银台、自动包裹识别，邮件分拣、机场的行李处理和其它物流应用。

常见的检测情况是将相机安装在传送带上方。在对象流在传送带上相对移动期间，相机捕获图像并根据所获得的对象属性启动下一步处理步骤。这些处理步骤例如是在机器上进行的适合具体对象的作用于被输送的对象的进一步处理，或者是通过在质量控制中将一定的对象从对象流中移除或将对象流分类成多个子对象流来改变对象流。当相机是基于相机的代码阅读器时，根据所安装的代码来识别对象以用于正确的分类或类似的处理步骤。

对象流中的对象相对于相机移动的情况可以用于逐行捕获图像，然后将图像扫描行(Bildzeile)组成图像。行扫描相机足以在高强度照明下检测高图像质量的对象。这些图像的分辨率在横向于对象流移动的行方向上通过行扫描传感器(Zeilensensor)的分辨率来确定，以及在输送方向上通过图像捕获频率来确定。因此，为了达到更高的图像分辨率，可以使用具有更多数量的像素或更大的像素密度的行扫描传感器。但是这增加了制造成本。另一方面，图像捕获频率的增加减少了积分时间，因此不可能是无限的。

众所周知，在相同的物理像素分辨率下，通过捕获彼此略有偏移的几个图像然后把它们放在一起计算(verrechnen)(超采样，超分辨率)，优化了有效的图像分辨率。对此，前提条件是相应的相互偏移的输出图像。为此，图像传感器可以通过模拟装置(Mimik)被快速移动。但是，这样的模拟装置敏感并且难以同步。

因此，US 6 166 831 A提供了具有两个图像扫描行的图像传感器，其像素在行方向上被布置成彼此略微偏移。这基本上解决了检测合适的输出图像的问题。但为此需要特别匹配的图像传感器。此外，图像分辨率在横向于图像扫描行的方向上没有得到改善。

US 2011/0115793 A1涉及用于通过TDI(超分辨率时间延迟积分)增加分辨率的图像处理。在这种情况下，确保相机在两次捕获之间在纵向方向和横向方向上移动，以便每次都有针对性地离开像素网格。如上所述，这种移动非常难以同步且不稳健。

US 2009/0284666 A1涉及根据扫描原理的行扫描投影仪。在这种情况下，两个像素行被设置具有分别在水平方向和垂直方向上的半个像素的偏移，这两个像素行在其叠加中根据增加的分辨率投影图像。这又需要特殊的硬件组件，此外，虽然这些硬件组件从其原理可以转移到行扫描相机，但实际上不可行，因为它们投影图像但不捕获图像。

从US 9 501 683 B1中已知具有增加的分辨率的条形码阅读器。在这种情况下提出，将相应的代码段捕获两次，但使用非整数的相对像素偏移来捕获，然后将这两段计算到更高分辨率的图像中。提及了实现像素偏移的几种措施。对此，包括图像传感器上的物理像素偏移和增加的图像捕获频率，具有前面已经提出的缺点，仅可以使用特殊的半导体组件或不可避免地缩短积分时间。在另一种实施方式中，相机相对于对象流扭转或倾斜。