CN103339640A - 捕获自动数据读取器中的安全图像的系统和方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于在自动数据读取系统中检测和处理异常情况的系统和方法。在一个配置中，照明源被触发以生成光脉冲，并且安全成像器同步于照明源的光脉冲被触发。安全成像器捕获被传输穿过自动数据读取器（如光码读取器）的产品的安全图像。捕获的安全图像被配置成为用户或操作员显示用于识别异常产品。多个解码成像器捕获可以用于识别和读取布置在被传输穿过自动数据读取器的产品上的光码的图像数据。这些解码成像器同步于所述照明源的光脉冲捕获图像。

Description

捕获自动数据读取器中的安全图像的系统和方法

技术领域

本公开的领域通常涉及数据读取器，例如光学扫描仪（例如，条形码扫描仪）。尤其是，本公开涉及用于在自动数据读取系统中检测和处理异常情况的系统和方法。

背景技术

各种类型的光学数据读取器（例如手动读取器、半自动读取器和自动读取器）可用于捕获和解码编码在光码（例如条形码）中的信息。在手动读取器（例如，手持类型读取器、固定位置的读取器）中，操作人员将物体相对读取器放置以读取与物体关联的光码。在半自动读取器中，无论管理员辅助结账还是自助结账，物体通常由用户一次一个地移动到或穿过读取器的读取区域，然后，读取器读取物体上的光码。在自动读取器（例如，入口或隧道扫描仪）中，物体被自动相对读取器放置（例如，利用传输带传输通过读取区域），读取器自动读取物体上的光码。

自动数据读取器（例如，在杂货铺收银台或其他零售点（POS）的自动扫描仪）能够自动对消费者的购买价格求和。购买的产品被存放在例如入口传输带上，并且传输带将产品移动穿过读取区域（或扫描体积或扫描区域）。光码（例如，条形码）、射频设别（RFID）标签或提供识别产品的信息的其他技术产物可以打印在产品或产品的包装上或者以其他方式贴在产品或产品的包装上。被自动扫描仪成功读取的信息（来自光码、RFID标签等）可以由自动扫描仪转换成可以解码为文字数字式字符或其他数据的电信号。这些文字数字式字符或其他数据可以用作数据处理系统的输入，例如POS终端（例如，电子收银机）的输入。POS终端使用该数据确定物品的价格、申请电子优惠券以及奖励零售商积分或其他奖励计划等。

当数据读取器试图读取产品上的标识信息时，可能发生错误。为了使系统正常运作需要纠正错误或以其他方式解决错误。例如，当手动或半自动数据读取器发生错误时，操作人员通常重新扫描物体或手动输入（例如，通过键盘）对应于物体的号码（例如，UPC号）。

本发明人意识到，虽然自动数据读取器可以扫描产品的所有侧面，但是在某些情况下，产品的一个或更多侧面不能被有效扫描。例如，一个产品可能遮盖或遮挡另一个产品。如果产品未被自动数据读取器成功读取，则会产生异常情况。未扫描产品的价格不能被添加到购买总量中，除非重新扫描该产品或将产品的信息手动输入到POS中。还会发生引起异常的其他情形。例如，产品上的多个条形码或标识符会导致产品被扫描两次（例如，在单次通行中），可能产生冲突的信息。本发明人进一步意识到，自动数据读取器需要自动确定是否发生错误或突发事件。因此，自动读取器中发生的错误和突发事件的精确识别和处理是期望的。

发明内容

本公开涉及用于捕获自动数据读取系统中的安全（或异常）图像以及用于检测和处理异常的系统和方法。在一个实施例中，系统经配置为触发照明源以生成光脉冲，并且也可以与照明源的光脉冲同步地触发安全成像器。被捕获的安全图像可以经配置被用户或操作员用于识别异常产品。

附图说明

应当理解，附图仅仅描述某些优选实施例，因此不能认为其本质上是限制性的，通过使用附图描述并解释了本公开具有附加特性和细节的非限制性和非穷举实施例，附图中：

图1示出根据一个实施例在零售收银台的自动付账系统中自动光学数据读取器的等距视图。

图2A和图2B是示出后置安全成像器和前置安全成像器的视场（FOV）的自动光学数据读取器的等距视图。

图3是根据一个实施例的自动光学数据读取器的示意性侧剖视图。

图4是根据一个实施例的自动光学数据读取器的俯视图。

图5是根据一个实施例图示照明源脉冲、解码成像器曝光和安全成像器曝光的时序关系的时序图。

图6是根据另一实施例图示照明源脉冲、解码成像器曝光和安全成像器曝光的时序关系的另一时序图。

图7是具有被异向脉动的多个照明源区域的自动光学数据读取器的另一时序图。

图8示出具有被异向脉动的解码照明源和安全照明源的自动光学数据读取器的另一时序图。

图9是由自动数据读取器的安全照相机捕获并且在显示器上显示以传输异常产品的安全图像的图示。

具体实施方式

可以在例如杂货铺、超市、大型商店或其他零售点（POS）的收银台（或结账通道）或在工业位置（如包裹配送站）处发现自动数据读取系统，其自动读取或识别穿过读取区域的产品，以及在零售位置的情况下，还自动求和消费者的购买量以用于收取付款。自动数据读取系统可以包括自动数据读取器，例如自动扫描要采购的产品的隧道扫描仪或入口扫描仪。自动数据读取器可以是例如自动光学数据读取器，其可以包括一个或更多光码读取器。光码读取器可以是例如激光扫描仪或成像数据读取器。成像数据读取器的示例可以是解码成像器。可替代地，自动数据读取器可以利用射频识别（RFID）技术根据每个产品上的RFID标签识别产品。

自动光学数据读取器可以包括光码读取器，其可以识别和光学读取穿过自动光学数据读取器的读取区域的物体上的数据或编码的光学符号或光码，例如条形码。在光码穿过读取区域（或扫描体积或扫描区域）被传递时，光码可以被光码读取器读取并转换为电信号。电信号可以被解码为可以用作数据处理系统（例如POS终端（例如，电子收银机））的输入的文字数字式字符或其他数据。POS终端可以使用被解码的数据例如查询物品的价格、申请电子优惠券以及奖励零售商积分或其他奖励计划等。产品上光码的自动扫描能够自动求和消费者要购买的产品的价格。为了描述的目的，术语自动用于指示功能由机器或装置独立执行或产生，降低人的干预或没有人的干预。

在全自动结账系统的过程中，消费者和/或收银员（雇员）将要购买的产品放在传输带上和/或可以自动馈送产品穿过自动光学数据读取器的读取区域（或扫描体积或扫描区域）的其他传输机构上。一个或更多光码读取器可以围绕读取区域配置并定位以扫描每个产品的条形码或其他光码。

一个产品可能具有多个面，其中每个面可以包括产品的条形码。例如，简单的六面矩形的箱形产品可以具有前面（或引导所述产品穿过读取区域的面）、后面（和前面相对并且最后穿过读取区域）、底面、顶面、最接近或面向收银员或操作员定位的正面（也称为收银员面）以及远离收银员或操作员定位的背面（也称为消费者面）。因此，自动扫描可能涉及当产品穿过读取区域时，自动光学数据读取器扫描产品的每个面来识别和捕获条形码或其他光码，而无论条形码或其他光码位于哪个面。

虽然自动光学数据读取器可以扫描产品的所有面，但是在某些情况下，产品的一个或更多面可能无法被有效扫描。例如，第二产品可能遮盖或以其他方式遮挡被扫描产品的一个或更多面。在这样的情况下，当产品的面未被有效扫描时，条形码或其他光码可能无法被检测，并且产品可能穿过自动光学数据读取器而未被扫描，这导致异常情况。例如，当产品穿过自动光学数据读取器而未被扫描时，该产品的价格未被自动添加到产品的总价格中。

还会产生其他异常情况。例如，一个产品可能具有多个条形码，并且可能因此被扫描多次（例如，在单次通行中）。又进一步地，来自各种源的各种条形码的一个或更多个可能在产品上提供，并且可能包含不同的信息，使得产品可能被扫描两次（例如，在单次通行中），并且每次扫描可能获得冲突的（即，不同的）定价或其他信息。

虽然异常情况是不受欢迎的，但是他们通常是不可避免的。如果未注意到或未检测出以及如果它未被解决就通过，异常情况是受关注的，尤其是对于店铺的老板。各种方法和机构用于将自动检测异常情况作为自动结账过程的一部分。然而，为了能够有效解决异常情况，必须将其向消费者、收银员、值班人员或其他用户或操作员有效传达。有效传达的异常情况可以被有效且高效地解决。提供已经发生异常情况的报警或甚至错误消息可能不是足够的或有效的，尤其是当多个产品以相对快的速度连续通过自动光学扫描仪时。

可以传达异常情况的一种方式是，采用安全（或异常）照相机（或成像器）捕获产生异常情况的产品（“异常产品”）的图像，并且向当前的消费者、收银员、值班人员或自动数据读取系统的另一用户传输捕获的图像。所述图像可以进一步与异常情况的描述一起传输。捕获异常产品的图像可以使异常处理变得容易且便捷。通过捕获的图像，异常产品可以被操作员或用户轻易识别并重新扫描（即，通过自动光学数据读取器或用手持式数据读取器扫描），以手动方式使其穿过自动数据读取系统的POS被添加到总数中，或以其他方式被处理以解决异常情况。捕获的异常产品的图像还可以使能异常产品的稍后识别，消除了在接近异常情况发生的时间点处理异常情况的需要。可以在穿过自动光学数据读取器后识别异常产品。

自动光学数据读取器使用安全（或异常）照相机有效捕获异常产品的图像会有困难。这种困难产生的原因可能在于安全照相机被配置和适配的目的不同于光码读取器被配置和适配的目的。安全照相机意在并用于捕获人可读的异常产品的图像，使得用户能够轻易识别异常产品。较高分辨率的图像、具有较宽视场的图像和/或彩色图像可能是期望的。与此相反，自动光学数据读取器的光码读取器可以配置为捕获目标光学符号的图像。光码读取器可以捕获人们可能无法根据该图像认清或以其他方式轻易识别异常产品的图像。

为了便于捕获光码和/或最小化异常情况，自动光学数据读取器可以配置成增强光码读取器的操作。自动光学数据读取器的功能、结构、处理、照亮（或照明）以及其他情况和方面配置成改善光码读取器捕获光码的图像的能力，其常常不加强或在某些情况下抵销安全照相机捕获人可读的异常产品的图像的能力。

更为具体地，自动光学数据读取器可以配置并较好地适配以使光码读取器能够识别和区分明亮和黑暗区域（或黑暗和白色区域）并鉴别明亮和/或黑暗区域的厚度。物体的色彩或甚至其灰度变化可能是不相关的，并且实际上被光学数据读取器过滤成黑色和白色。与较完整的图像或整体完整的图像相比，光学数据读取器还可以试图捕获可用于识别产品的产品的较小视场（即，产品上条形码区域的聚焦图像）。而且，自动光学扫描仪的照亮或照明源可以经配置以适于或期望用于捕获条形码或其他光码的高质量图像（其可包括单色照明或从人的观察角度来看具有差的色彩平衡的照明），因此，可能明显不同于适于捕获人可读的产品的图像的照明。结果，安全照相机捕获的图像的质量可能会由于运动模糊、不正确的白平衡和其他色彩再现效应、歪斜、摆动、局部曝光以及自动光学数据读取器配置与安全照相机的正常功能的适当条件之间的不兼容引起的其他不期望的特性而降低。

特定安全照相机采用互补金属氧化物半导体（CMOS）数字成像器技术，并且使用卷帘式快门来曝光成像传感器阵列中的像素。CMOS成像器可以在用于相关技术（例如微处理器和芯片组）的高容量晶片制造设施中构建。因此，CMOS成像器成本小于电荷耦合器件（CCD）成像器（另一种常见的数字成像技术）。此外，用于创建CMOS成像器的常见制造过程允许CMOS像素阵列与其他电子器件（例如时钟驱动器、数字逻辑、模拟/数字转换器和其他合适的电子器件）集成在单个电路上。CMOS成像器可能的紧凑结构还可以降低空间需求并降低功耗。

通常，基于CMOS的成像器使用卷帘式快门曝光传感器阵列中的像素。通过卷帘式快门，像素行被有序清除、曝光和读出。在集成期间，一行像素被曝光于光能量，并且每个像素建立与撞击像素的光的数量和波长对应的电荷。由于这些行被按序激活和读出，因此在第一行聚积与最后一行聚积之间存在消逝时间。

第一行开始聚积与随后的行开始聚积之间的消逝时间会导致运动模糊，例如运动物体（例如自动光学扫描仪的传输带上的产品）的歪斜和摆动。而且，通常结合光学扫描仪使用的脉冲照明会产生其他不期望的效果。例如，当存在红光（即，打开）时，与不存在红光（即，关闭）时被捕获的图像相比，脉冲红光会使捕获的图像的白平衡失真。脉冲白光也会造成捕获的图像的白平衡的严重破坏，这是因为某些图像或图像的部分会被脉冲白光曝光，而其他图像或图像的其他部分会被环境光曝光。脉冲照明还可以以相比第一行聚积时与最后一行聚积时之间的时间更快的速率被提供脉冲，这会引起部分曝光。

本公开提供尝试使用安全照相机解决自动扫描仪系统的这些问题的系统和方法。一些实施例涉及具有安全成像器的自动扫描仪，所述安全成像器被触发以同步于照明源的光脉冲捕获安全图像，从而产生消费者和/或收银员（或其他雇员）能够从其识别产品的高质量图像，所述产品与自动光学扫描仪扫描期间可能产生的异常情况相对应。安全成像器可以包括全局快门或其他机构，从而能够利用照明源的单个光脉冲使成像器完全曝光（即，成像器的所有像素的曝光）。

图1示出根据本公开的一个实施例在零售收银台106的自动数据读取系统100中的自动光学数据读取器102的等距视图。自动光学数据读取器102可以包括一个或更多弓形物104a、104b（或入口）以及传输带108，或其他传输机构。弓形物104a、104b可以经配置以倒置的U形结构在收银台106的柜台平面上方垂直和/或对角地延伸。因此，弓形物在传输带108上方从收银台106的一侧延伸到另一侧，产生一种结构（例如，隧道或入口），产品穿过此结构传输以被自动扫描。

图1的自动光学数据读取器102包括两个弓形物，后弓形物104a和前弓形物104b。后弓形物104a和前弓形物104b被布置和配置为形成从侧面看来是某种程度的V形或Y形。弓形物104a、104b可以包括在传输带108上方垂直延伸和/或成角度延伸的一个或更多立柱120（或腿构件），从而支持传输带108上方的水平横臂122。在示出的实施例中，每个弓形物104a、104b包括两个立柱120和一个横臂122，形成在传输带108上方的拱门（或倒置U形）。弓形物104a、104b可以容纳一个或更多成像器，所述成像器配置成当产品穿过自动光学数据读取器102时捕获产品的图像数据，下面将详细描述。弓形物104a、104b还可以容纳照明源，下面也要进行说明。照明源的示例在2011年1月24日提交的美国申请No.61/435,777中描述，其全部内容合并于此。

传输带108或其他传输机构可以包括一个或更多传输带。在图示的实施例中，传输结构108包括位于自动数据读取系统100的第一端部112（或入口端）的入口传输带部分108a和位于自动数据读取系统100的第二端部114（或出口端）的出口传输带部分108b。要扫描的产品可以放在收银台106的第一端部112的入口传输带部分108a上，并且这些产品将以箭头110指示的产品流向被自动传输到一个或更多弓形物104a、104b中，并向收银台106的第二端部114前进。产品穿过弓形物104a、104b，并进入自动光学数据读取器102的一个或更多读取区域126（或扫描体积）。一个或更多读取区域126可以位于弓形物104a、104b内或接近弓形物104a、104b，在产品被传输穿过弓形物104a、104b时，产品通过读取区域。要被扫描的产品从入口传输带部分108a自动转移到出口传输带部分108b，用于传输通过并离开弓形物104a、104b到达收集区域116，在收集区域116产品可以被消费者、收银员或其他用户或操作员打包或以其他方式收集。在入口传输带部分108a与出口传输带部分108b之间过渡处的间隙118可以允许底部成像器在产品在间隙118上方通过时捕获产品底面的图像，用于读取在产品底面的光码。

自动数据读取系统100可以进一步包括用以展示安全图像的显示器124，用户或操作员可以根据该安全图像识别异常情况。安全图像传达哪些产品导致异常情况。显示器124可以进一步传达有关异常的信息，例如异常的描述。显示器124优选为POS的显示器，通常被定位在自动数据读取系统100的第二端部114（或出口端）处的打包区域附近。当产生异常时，安全照相机的图像通常与异常类型以及如何纠正异常的描述一起显示在显示器124上。例如，显示器可以指示产品穿过弓形物104a、104b，而其条码未被扫描，并且显示器向操作员指示需要手动扫描或以其他方式重新扫描产品。在另一实施例中，显示器可以连接到控制自动光学数据读取器102的处理器。

可以预想到一个或更多弓形物104a、104b和传输机构108的其他合适布置和配置。例如，弓形物104a、104b可以以U形配置布置，并且因此可以更多或更少地敞开，或者甚至是全密封的隧道配置。另一个实施例可以包括仅仅单个弓形物（或入口）。单个弓形物的横臂可以被加宽，以使成像器适于捕获产品的前方图像和后方图像。在另一实施例中，传输机构108可以包括多个旋转滚筒。在另一实施例中，显示器24可以和POS合并在一起，使得安全图像被显示在POS终端的监视器上。

图2A和2B示出自动光学数据读取器102的等距视图，其分别示出用于捕获产品前面的安全图像的安全成像器202a的视场（FOV）206a和用于捕获产品后面（trailing side）的安全图像的安全成像器202b的FOV206b。图3是自动光学数据读取器102的示意性侧面剖视图，其示出安全成像器202a、202b的FOV206a、206b。图4示出自动光学数据读取器102的俯视图，其示出安全成像器202a、202b的FOV206a、206b。现参考图2A、2B、3和4集中给出图示实施例的组件的讨论。

如上所述，弓形物104a、104b中的每个容纳用于捕获穿过自动光学数据读取器102的产品的图像数据的一个或更多成像器。安全成像器202a和多个解码成像器204a被容纳在后弓形物104a的横臂122中。多个解码成像器204a可以是光码读取器。多个解码成像器204a经配置捕获产品304（请参见图3）或其一部分的前方图像。在产品304被传输穿过自动光学数据读取器102时，尤其是在产品以产品流110的方向进入扫描区域或扫描体积时，前方图像可以用于解码产品304上的条形码（或其他光学符号）。每个解码成像器204a捕获在其FOV内的场景的图像数据。类似地，安全成像器202a配置成在产品304被传输穿过自动光学数据读取器102时捕获产品304的前方安全图像。如图2A所示，安全成像器202a捕获在其FOV206a内的场景的图像数据。如果产品304在FOV206a内的场景中，则产品304的前方图像数据可以被捕获。图3示出位于安全成像器202a的FOV206a中的产品304。

与此类似，安全成像器202b和多个解码成像器204b被容纳在前弓形物104b的横臂122中。多个解码成像器204b可以是光码读取器。多个解码成像器204b经配置捕获产品304或其一部分的后方图像。当产品304以产品流110的方向被传输穿过自动光学数据读取器102时，后方图像可以被用于解码产品304上的条形码（或其他光学符号）。每个成像器204b捕获在其FOV内的场景的图像数据。类似地，当产品304以产品流110的方向被传输穿过自动光学数据读取器102时，安全成像器202b经配置捕获产品304的后方安全图像。如图2B所示，安全成像器202b捕获在其FOV206b内的场景的图像数据。如果产品304在FOV206b内的场景中，则产品304的后方图像数据可以被捕获。图3示出超出安全成像器202b的FOV206b的产品304。

弓形物104a、104b还可以容纳照明系统，其可以包括被定位成照明解码成像器204a、204b以及任何侧方解码成像器（未示出）的FOV和/或安全成像器202a、202b的FOV206a、206b的照明源208。照明源208可以产生白光（例如，波长分布为大约380nm到750nm的光）。在某些实施例中，照明源208可以包括一个或更多广谱LED，其配置为以大约380nm到大约750nm的波段内的多个波长的光（即，白光）照射读取区域。优选地，照明源208的强度足以淹没或压制环境光，从而产生用于曝光安全成像器202a、202b的已知且可预测的照度光谱。

在自动光学数据读取器102的图示实施例中，安全成像器202a、202b包括CMOS技术并且采用全局快门。全局快门成像器具有不同于卷帘式快门成像器的像素结构。全局快门成像器在曝光时间内使所有像素同时曝光。在曝光时间结束后，作为曝光期间光集成的结果的由每个像素产生的信号被转移到位于像素区内的存储区域（例如，电容器）。在读取期间，存储的信号被转移。由于所有像素在相同时间被曝光，因此可以捕获运动目标的“快”照。光源只需要在这种短曝光时间（很像数码相机的闪光）期间起动，使得所需要的光强度比常规的卷帘式快门系统低。

安全成像器202a、202b被触发，从而照明源208的光脉冲在效果上与曝光时间同时出现或至少与曝光时间并发或重叠出现。换句话说，安全成像器202a、202b的曝光时间在效果上和照明源208的光脉冲同步或并发出现。通过将安全成像器202a、202b的曝光时间定时为与照明源208的光脉冲同步，安全成像器202a、202b的像素主要由来自照明源208的光曝光。照明脉冲的宽度（或持续时间）优选是短的，以便以最小的运动模糊有效捕获物体的图像。因此，曝光时间也是短的，以便和照明源208的脉冲宽度一致。曝光的占空比是曝光时间除以图像捕获间的时间间隔的比率，其值也是很低的。环境光以该比率被削弱。例如，如果曝光时间是250毫秒，并且图像捕获的帧速率是30帧/秒（两帧之间的时间间隔是33ms），那么曝光的占空比是0.75%。接着，成像器将捕获所有脉动的LED照明，但是仅仅捕获0.75%的环境光强度。如果LED照明和环境照明对操作人员来说具有等同的亮度，则成像器捕获的LED照明与环境照明的比率将是1/0.75%或大约133：1，实际上消除了环境光的效果。成像器变得对环境光基本不敏感或不受环境光影响。照明光谱是事先定义或已知的，并且允许安全成像器202a、202b的白平衡是预先确定的且恒定的，这可以增强和改善安全成像器202捕获的安全图像的图像质量。

应当理解，自动光学数据读取器102可以包括多个照明系统和/或照明源区域。例如，自动光学数据读取器102可以包括第一照明源和第二照明源。可替代地，照明源208可以包括第一照明区域和第二照明区域。作为另一个例子，用于一个或更多底部解码成像器（未示出）的照明源可以产生红光，与其他解码成像器的照明源208不同步。多个照明源和/或照明源的分组（或划分）可以消除从物体反射的光源的镜面反射效果，并且可以减少从系统的一面向其他成像器照耀的眩光。

照明系统可以进一步包括同步脉动照明源208的触发机构。优选地，照明源208的脉冲速率比人眼的闪光融合率快，使得人无法检测照明源208的脉动。照明源可以由软件命令触发。所有LED可以在同一时间被触发。主时钟和/或同步脉冲可以保持照明源208的脉冲的定时。在另一个实施例中，触发机构可以包括以预期的速率生成脉冲的硬件部件。在另一个实施例中，触发机构可以包括处理器和存储器，在存储器上存储用于处理器的指令代码，当执行这些指令代码时引起处理器脉动照明源208。

应当理解，弓形物104a、104b可以容纳附加的解码成像器，例如侧面解码成像器。侧面解码成像器可以定位在弓形物104a、104b的立柱120中，并且他们各自的FOV可以跨过传输带108指向相反的竖直立柱120。弓形物104a、104b还可以容纳附加的安全成像器。弓形物104a、104b还可以容纳附加的LED208或照明源的其他部件。

图5是图解照明源脉动（时间线502）、解码成像器曝光和/或解码触发（时间线504）以及安全成像器曝光和/或安全触发（时间线506）的时序关系的时序图500。在示出的时序图500中，第一时间线502表示照明源脉冲的状态。第一时间线502的低值表示照明源被关闭的时候。第一时间线502的高值表示照明源被点亮的时候。第一时间线502示出照明源的多个脉冲508。脉冲508以例如90Hz的频率被均匀间隔开，这比人眼的闪光融合率快。（人眼的闪光融合率大约是60Hz。）每个脉冲508的持续时间可以是，例如250us，其快到在效果上足以相对于成像器定格预期的运动。每个脉冲508的持续时间在效果上还可以类似于给定光强度的解码成像器204a、204b和/或安全成像器202a、202b的曝光时间。脉动照明源允许在合适的时间发出更大强度的光，以便集成成像器的曝光像素和减少成像器所需要的曝光时间。

第二时间线504表示解码成像器曝光的状态。第二时间线504的低值表示解码成像器未被曝光的时候或解码成像器的全局快门被关闭的时候。第二时间线504的高值表示解码成像器被曝光的时候或全局快门被打开的时候。第二时间线504示出多个解码成像器曝光510，每个曝光的出现在效果上同步于照明源的脉冲508，但是没有必要与照明源的每个脉冲508同步。曝光的持续时间（曝光时间）类似于照明源的脉冲508的持续时间。更具体地，曝光的持续时间足以完全包括照明源的光脉冲508，并且足够短用以限制环境光影响成像器曝光。

解码成像器的曝光510可以以比照明源的脉冲速率慢例如给定因子的速率产生。换句话说，解码成像器的曝光的速率或曝光速率可以是照明源的脉冲速率的因子。例如，在示例性实施例中，解码成像器曝光速率是30Hz，其是照明源的90Hz脉冲速率的三（90Hz/30Hz）分之一。90Hz脉冲速率可以被30Hz曝光速率等分，因此，解码成像器曝光速率是照明源的脉冲速率的因子。解码成像器的曝光速率比照明源的脉冲速率慢，以不超过解码成像器的最大帧速率或不超过关联于解码成像器的处理器的最大处理速率。帧速率或帧频率是成像设备（例如解码成像器或安全成像器）能够产生被称为帧的唯一连续图像的频率（速率）。通常，成像器（包括解码成像器）的帧速率比人眼的闪光融合率慢。帧速率考虑曝光时间和读出时间（即，在成像器上生成并转移到存储器的曝光信号从存储器读出和/或转移到另一个部件的时间）。读出时间可能大于照明源的每个脉冲508之间的时间。因此，成像器没有准备好对照明源的每个脉冲曝光，并且为产生高质量的解码图像，较慢的速率是令人期望的。而且，与以比闪光融合率快的帧速率产生的图像相比，自动光学扫描仪可能需要更少的图像来解码光码，因此，较慢的曝光速率是令人期望的。较慢的曝光速率还可以节约功率和资源。

时序图500的第三时间线506表示安全成像器曝光的状态。第三时间线506的低值表示安全成像器未被曝光的时候或安全成像器的全局快门被关闭的时候。第三时间线506的高值表示安全成像器被曝光的时候或安全成像器的全局快门被打开的时候。第三时间线506示出多个安全成像器曝光512，每个曝光的出现在效果上同步于照明源的脉冲508，但是没有必要和照明源的每个脉冲508同步。曝光的持续时间（曝光时间）类似于照明源的脉冲508的持续时间。更具体地，曝光的持续时间足以完全包括照明源的光脉冲508，并且足够短用以限制环境光影响安全成像器曝光。

安全成像器的曝光512可以以比照明源的脉冲速率慢例如给定因子的速率产生。换句话说，安全成像器的曝光速率比照明源的脉冲速率慢，并且可以慢给定因子。例如，在示例性实施例中，安全成像器的曝光速率是15Hz，其是照明源的90Hz脉冲速率的六（90Hz/15Hz）分之一。90Hz脉冲速率可以被15Hz曝光速率等分，因此，安全成像器曝光速率是照明源的脉冲速率的因子。安全成像器的曝光速率比照明源的脉冲速率慢，以便适应安全成像器的期望或最佳的帧速率。如上所述，通常成像器（包括安全成像器）的帧速率优选选为慢于人眼的闪光融合率，这是因为帧速率包括曝光时间和读出时间。读出时间可能大于照明源的每个脉冲508之间的时间。因此，安全成像器没有准备好对照明源的每个脉冲曝光，并且更慢的速率对产生高质量的安全图像是期望的。而且，与以比闪光融合率快的帧速率产生的图像相比，识别异常情况可能需要相对少的安全图像，因此，为了减少处理量和使用的贮存存储器，较慢的曝光速率是期望的。

在其他实施例中，安全成像器的曝光可能与照明源的脉冲同步发生，并且可以是非周期性的，并且以比照明源的脉冲速率慢的速率发生。

安全成像器的曝光速率也可以比解码成像器的曝光速率慢。安全成像器配置为捕获足够的图像数据，以产生消费者和/或收银员（或其他雇员）能够根据其识别产品的高质量图像，该产品对应于在自动光学扫描仪扫描期间可能发生的异常情况。安全图像可以具有较高的分辨率。安全成像器还可以捕获彩色图像数据。因此，安全成像器的读出时间可能比解码成像器的读出时间长，因此，安全成像器可能无法像解码成像器一样快地准备好曝光。在示出的实施例中，安全成像器的曝光速率是解码成像器的曝光速率的一半。然而，应当理解，安全成像器的曝光速率不需要是解码成像器的曝光速率的因子。而且，安全成像器的曝光512不需要与解码成像器的曝光510一起发生，但是可以发生在照明源的不同脉冲508上（如图6所示），下面将参考图6进行描述。而且，安全照相机的曝光触发不需要是周期性的。当得知物体在FOV内时，安全照相机可以被触发。通过物体打破光幕的光束或通过某些其他方式，可以起动物体在FOV内时的触发。安全照相机可以在检测到物体后的下一个照明脉冲期间被触发。在下一个照明脉冲触发可以进一步减少自动扫描系统要处理的安全图像的数量，由此提高系统的功率效率并降低与系统的其他部件和POS通信的复杂性。

时序图500还可以表示照明源、解码照相机以及安全照相机的触发。通常，触发与触发的期望效果之间的时间可能很小，使得触发几乎同时产生所期望的效果。例如，照明源的触发几乎可以立即产生光脉冲，解码照相机的触发几乎可以立即产生解码照相机的曝光，和/或安全成像器的触发几乎可以立即产生安全照相机的曝光。因此，在效果上同步于照明源触发的解码成像器的触发可能产生在效果上与照明源的光脉冲508同步或同时发生的解码成像器的曝光510。类似地，在效果上同步于照明源触发的安全成像器的触发可能产生在效果上与照明源的光脉冲508同步的安全成像器的曝光512。然而，应当理解，触发和期望效果之间的时间可以改变。因此，触发可以是异步的，而仍旧允许照明源的光脉冲508和解码成像器的曝光510和/或安全成像器的曝光512同步或并发发生。应当理解，多个解码成像器和/或安全成像器可以相对彼此被异步曝光，而仍旧与照明源的光脉冲同步或并行曝光。

图6是根据另一个实施例图示说明照明源脉动、解码成像器曝光和安全成像器曝光之间的时序关系的另一个时序图600。再次，时序图600的第一时间线602表示照明源脉冲的状态，第二时间线604表示解码成像器曝光的状态，以及第三时间线606表示安全成像器曝光的状态。在图示的时序图中，解码成像器的曝光610在效果上同步于照明源的光脉冲608发生。类似地，安全成像器的曝光612在效果上同步于照明源的光脉冲608发生。然而，解码成像器的曝光610和安全成像器的曝光612是异步的，在照明源的不同脉冲608上发生。

图7是具有被异向脉动的多个照明源区域的自动光学扫描仪的另一个时序图700。图7示出第一照明源脉动、第二照明源脉动、第一解码成像器曝光、第二解码成像器曝光、第一安全成像器曝光以及第二安全成像器曝光之间的时序关系。时序图700的第一时间线702表示第一照明源脉冲的状态，第二时间线704表示第二照明源脉冲的状态，第三时间线706表示第一解码成像器曝光的状态，第四时间线708表示第二解码成像器曝光的状态，第五时间线710表示第一安全成像器曝光的状态，以及第六时间线712表示第二安全成像器曝光的状态。在图示的时序图中，第一照明源的光脉冲714和第二照明源的光脉冲716是异步的。第一解码成像器曝光718在效果上同步于第一照明源的光脉冲714而发生，以及第二解码成像器曝光720在效果上同步于第二照明源的光脉冲716而发生。类似地，第一安全成像器曝光722在效果上同步于第一照明源的光脉冲714而发生，以及第二安全成像器724在效果上同步于第二照明源的光脉冲716而发生。

在其他实施例中，照明源、解码成像器和/或安全成像器可以以各种不同方式被分组进行触发（例如，交错触发）。例如，分组可以基于相对产品流110（参见图1）的前后位置。可替代地，分组可以基于收银员侧和消费者侧。作为另一示例，分组可以基于外部的定位（朝向弓形物的边缘或外部）和内部的定位（朝向弓形物的中间）。成像器的分组可以是分立的（例如，没有成像器共用于一个以上的分组）或者可以是重叠的（例如，一个或更多成像器可以作为第一分组的部分且作为第二分组的部分被触发）。

图8是具有被异向脉动的解码照明源和安全照明源的自动光学扫描仪的另一个时序图800。图8图示解码照明源脉动、安全照明源脉动、解码成像器曝光以及安全成像器曝光的时序关系。时序图800的第一时间线802表示解码照明源脉冲的状态，第二时间线804表示安全照明源脉冲的状态，第三时间线806表示解码成像器曝光的状态，以及第四时间线808表示安全成像器曝光的状态。在图示的时序图800中，解码照明源的光脉冲810和安全照明源的光脉冲812是异步的。解码成像器曝光814在效果上同步于解码照明源的光脉冲810而发生，以及安全成像器曝光816在效果上同步于安全照明源的光脉冲812而发生。

图9图示由安全照相机捕获并在显示器124上显示以传达异常产品和/或异常情况的安全图像900。在图示的图像900中，第一产品902、第二产品904以及第三产品906的图像数据被包括在其中，图像900还包括了传输带108的图像数据，其也在安全成像器的FOV的场景中。在图示的实施例中，产品902、904、906以图案线显示轮廓，以指示作为异常产品时每个的状态。第一产品902和第二产品904以虚线显示轮廓以指示它们不是异常产品，并且他们被正常扫描。第三产品906以粗线显示轮廓以指示第三产品906是异常产品。用户或操作员可以轻易识别出第三产品906是罐头，并且可能甚至从安全图像900中读出第三产品906上的标签，允许用户或操作员从已经穿过自动光学扫描仪的产品中识别出第三产品906。应当理解，在其他实施例中，其他可视指示符和/或可视效果可以用于从安全图像900中的正常扫描的产品中区分出异常产品。例如，颜色可以被用作指示符。每个被正常扫描的产品以粗绿线示出轮廓，而每个异常产品可以以粗红线示出轮廓。在另一实施例中，阴影可以被用作指示符。可替代地，异常产品可以由叠加在有关产品的图像上的圆圈在安全图像900中被指示。在又一实施例中，仅仅异常产品的图像被示出，而不示出作为异常产品的产品状态的指示符。

在另一实施例中，自动光学扫描仪的（多个）安全成像器可以采用CCD成像器技术。CCD成像器（尤其是行间转移CCD成像器）的像素全部被效果上同步地曝光，CCD成像器操作类似于全局快门CMOS成像器。基于CCD的安全成像器可以以比照明源的脉冲速率慢给定因子的速率与照明源的脉冲同步地曝光。

在另一实施例中，机械快门可以用于控制（多个）安全成像器的曝光。机械快门可以具有与全局快门大致相同的效果，但是不同于作为固态器件的一部分，机械快门是周期性地允许光照射的机械系统，例如卷帘式快门CMOS成像器。因此，具有机械快门的卷帘式快门CMOS成像器可以在快门关闭即阻止光照射CMOS的情况下开始集成第一行。每行的集成时间足够长以允许所有行在相同的时间段内被集成。在所有的行被集成后，机械快门被打开很短时间，以使像素对光能量曝光。接着，机械快门被关闭。在一些卷帘式快门CMOS成像器中，可以使用全局复位，其在相同时间开始成像器中所有行的曝光。接着，机械快门被打开和关闭，而行被依次读出。图像的其他行继续曝光，直到他们被读出，但是当机械快门被关闭时，则没有额外的光被集成到这些行中。

在不偏离本公开的精神和范围的情况下，本领域的技术人员可以对本公开的方法和系统的布局、操作以及细节做出各种修改、变化和更改。因此，应当理解虽然上述实施例通过示例的方式被展示，但是所述示例不应视为对本公开的限制。

如果提供了值的范围，那么应当理解，除非上下文清楚地指出，否则，保留到下限十分位的每个中间值在所述范围的上限和下限之间，并且在陈述的范围内的任何其他陈述的值或中间值都包含在本发明的实施例内。除受到所陈述范围中的任何明确排除限制以外，可能独立包括在较小范围内的这些较小范围的上下限也包括在本发明的实施例中。其中陈述的范围包括一个或两个限值，排除了那些被包括的限值中的一个或两个的范围也包括在本发明的实施例中。

除非特别声明，本文使用的所有技术和科学术语的含义与本发明的实施例所属领域的普通技术人员通常理解的相同。虽然类似或等效于本文的任何方法和材料也可以被用于本发明的实施例的实践或试验，但是本文现在描述的是优选方法和材料。本文提及的所有专利和出版物，包括在本申请的背景技术部分引用的那些专利和出版物通过引用合并于此，以结合引用的出版物公开和描述这些方法和/或材料。

本文仅提供在本申请申请日之前公开的出版物。此处的任何内容不应被解释为承认本发明实施例由于早期发明的原因而无权提前这种公开。进一步地，提供的出版物的日期可能不同于实际的出版日期，这可能需要单独确认。

本发明的其他实施例是可能的。虽然上面的描述包含许多特异性，但这些不应被解释为限制本发明的范围，而是仅仅提供本发明的当前优选实施例的说明。还可以设想出可以对实施例的具体特征和各方面做各种组合或子组合，并且其仍旧落入本发明的范围。应当理解，公开的实施例的各个特征和方面可以彼此合并或替代，以形成本发明的公开实施例的各种模式。因此，可以预料到这里公开的本发明的至少某些范围不应当受上述公开的特定实施例的限制。

显而易见，在没有偏离本发明的基本原理的情况下，本领域的技术人员可以对上述实施例的细节做出许多变化。因此，本发明的范围应当仅由所附权利要求确定。

Claims (31)

1.一种用于读取携带光码的产品的自动系统，其包括：

一种传输机构，其将放置在其上的产品传输通过一个或更多读取区域；

照明源，其配置成照明所述一个或更多读取区域；

一个或更多解码成像器，其配置成捕获图像数据并读取布置在被传输通过所述一个或更多读取区域的产品上的光码，每个解码成像器具有指向并定义所述一个或更多读取区域中的至少一个的视场即FOV，其中每个解码成像器配置成当被触发时捕获其相应读取区域中的场景的图像数据，包括当所述解码成像器被触发时，捕获在所述相应读取区域内的产品的至少一部分，其中每个解码成像器以所述照明源的脉冲速率的因子的速率与所述照明源的脉冲同步触发；

安全成像器，其配置成捕获被传输通过所述数据读取器的产品的图像，使得由所述安全成像器捕获的图像可以用于识别异常产品，其中所述安全成像器与所述照明源的脉冲同步触发，并且比所述照明源的脉冲速率慢；以及

显示器，其展示由所述安全成像器捕获的异常产品的图像。

2.根据权利要求1所述的自动系统，其中所述照明源以高于人类视觉的闪光融合率的速率被脉动。

3.根据权利要求1所述的自动系统，其中所述多个解码成像器包括：

侧面成像器，其定位在所述数据读取器的第一侧面并且具有穿过所述传输机构指向所述数据读取器的第二侧面的FOV；

底面成像器，其定位在所述传输机构的顶表面以下并且具有指向所述传输机构以上的FOV；以及

顶部成像器，其定位在所述传输机构以上并且具有向下指向到所述传输机构上的FOV。

4.根据权利要求3所述的自动系统，其中所述多个解码成像器进一步包括第二侧面成像器，其定位在所述数据读取器的第二侧面并且具有穿过所述传输机构指向所述数据读取器的所述第一侧面的FOV。

5.根据权利要求1所述的自动系统，其中所述安全成像器以一速率被触发，该速率是触发所述多个解码成像器的速率的因子。

6.根据权利要求1所述的自动系统，其中所述安全成像器以一速率被触发，该速率是所述照明源的所述脉冲速率的因子。

7.根据权利要求1所述的自动系统，其中所述安全成像器包括具有全局快门的CMOS成像器。

8.根据权利要求1所述的自动系统，其中所述照明源脉动白光。

9.根据权利要求1所述的自动系统，其中所述安全成像器以比所述多个解码成像器被触发的速率慢的速率被触发。

10.根据权利要求1所述的自动系统，其中所述照明源被触发的速率比所述多个解码成像器被触发的速率快三倍，并且比所述安全成像器被触发的速率快六倍。

11.根据权利要求1所述的自动系统，其中所述安全成像器异步于所述多个解码成像器的触发被触发。

12.根据权利要求1所述的自动系统，其中所述显示器提供辅助手动处理所述异常的指示。

13.根据权利要求1所述的自动系统，其中所述显示器提供区分异常产品的指示。

14.根据权利要求1所述的自动系统，其中所述照明源被触发的速率比60Hz快。

15.根据权利要求15所述的自动系统，其中所述照明源被触发的速率是90Hz。

16.根据权利要求1所述的自动系统，其中所述安全成像器配置成捕获被传输通过所述数据读取器的产品的完整图像。

17.一种自动数据读取系统，其包括：

光学数据读取器，其包括：

第一照明源，其配置成照明所述数据读取器的一个或更多读取区域的第一集合，所述第一照明源以第一脉冲速率被触发来脉动光；

多个解码成像器，其配置成捕获图像数据，所述图像数据用于识别并读取放置在被传输通过一个或更多读取区域的产品上的光码，每个解码成像器具有指向和定义所述一个或更多读取区域中的至少一个的视场即FOV，其中每个解码成像器配置成被触发时捕获其相应读取区域中的场景的图像数据，包括当所述解码成像器被触发时在所述相应读取区域内的产品的至少一部分，其中所述多个解码成像器的第一集合以同步于所述第一照明源的脉冲被触发，触发的速率比所述第一照明源的所述第一脉冲速率慢；以及

安全成像器，其配置成捕获被传输通过所述一个或更多读取区域的产品的图像，使得由所述安全成像器捕获的图像可以用于识别异常产品，其中所述安全成像器同步于所述第一照明源的脉冲被触发，触发的速率比所述第一照明源的所述第一脉冲速率慢；以及

传输机构，其将放置在其上的产品自动传输通过所述一个或更多读取区域；以及

显示器，其展示由所述安全成像器捕获的异常产品的图像。

18.根据权利要求17所述的自动系统，其中所述光学数据读取器进一步包括第二照明源，其配置成照射所述数据读取器的所述一个或更多读取区域的第二集合，所述第二照明源被触发以第二脉冲速率和不同于脉动所述第一照明源的相位脉动光，

其中所述多个解码成像器的第二集合同步于所述第二照明源的脉冲被触发，并且触发的速率比所述第二照明源的所述第二脉冲速率慢，并且

其中所述安全成像器同步于所述第一照明源和第二照明源中的一个的脉冲被触发，并且触发的速率比所述第一照明源的所述第一脉冲速率和所述第二照明源的所述第二脉冲速率慢。

19.根据权利要求18所述的自动系统，其中所述多个解码成像器中的所述第一集合以所述第一照明源的所述第一脉冲速率的因子的速率被触发。

20.根据权利要求18所述的自动系统，其中所述多个解码成像器中的所述第二集合以所述第二照明源的所述第二脉冲速率的因子的速率被触发。

21.根据权利要求17所述的自动系统，其中所述多个解码成像器包括：

侧面成像器，其定位在所述自动光学扫描仪的第一侧面并且具有穿过所述传输机构指向到达所述数据读取器的第二侧面的FOV；

底部成像器，其定位在所述传输机构的顶表面以下并且具有向上指向所述传输机构以上的FOV；以及

顶部成像器，其定位在所述传输机构以上并且具有向下指向到所述传输机构上的FOV。

22.根据权利要求17所述的自动系统，其中所述安全成像器以所述多个解码成像器的所述第一集合被触发的所述第一脉冲速率的因子的速率被触发。

23.根据权利要求17所述的自动系统，其中所述安全成像器包括具有全局快门的CMOS成像器。

24.根据权利要求17所述的自动系统，其中所述照明源脉动白光。

25.根据权利要求17所述的自动系统，其中所述安全成像器以比所述多个解码成像器被触发的速率慢的速率被触发。

26.根据权利要求17所述的自动系统，其中所述显示器提供辅助手动处理异常的指示。

27.根据权利要求17所述的自动系统，其中所述第一照明源被触发的速率快于60Hz。

28.一种在自动数据读取系统中捕获异常图像的方法，所述自动数据读取系统包括照明源、多个成像器和安全照相机，所述多个成像器中的每个具有在不同的角度指向所述数据读取系统的读取体积的视场，所述照明源配置成照明所述读取体积，并且所述安全照相机具有视场即FOV并且配置为捕获传输穿过所述自动数据读取系统的产品的图像，所述方法包括：

触发所述照明源以一频率脉动光；

响应于所述照明源的触发而脉动所述照明源；

以比触发所述照明源的频率慢的频率触发多个解码成像器；

响应于所述多个解码成像器的触发并同步于所述照明源的光脉冲而捕获在所述解码成像器的FOV中的场景的图像数据，其中所述多个解码成像器中的每个配置成捕获在所述解码成像器的FOV中的场景的图像数据，并由所述照明源照明，并且其中所述图像数据配置成用于识别和读取布置在传输穿过所述自动数据读取系统的读取体积的产品上的光码；

以比触发所述照明源的频率慢的频率触发安全成像器；以及

响应于触发所述安全成像器并同步于所述照明源的光脉冲而捕获在所述安全成像器的FOV中的场景的图像数据，其中所述安全成像器配置成捕获传输穿过所述自动数据读取系统的读取体积的产品的图像，使得所述安全成像器捕获的图像被配置用于识别异常产品。

29.根据权利要求28所述的方法，其中所述安全成像器的帧速率比所述多个解码成像器的帧速率慢。

30.根据权利要求28所述的方法，其中所述照明源被触发的速率比所述多个解码成像器被触发的速率快三倍，并且比所述安全照相机被触发的速率快六倍，从而使用解码成像器捕获图像数据每三个光脉冲发生一次，以及使用所述安全成像器捕获图像数据每六个光脉冲发生一次。

31.根据权利要求28所述的方法，其进一步包括显示由所述安全成像器捕获的异常产品的图像。

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