基于卷簾快門cmos 傳感器的條碼解碼系統(tǒng)及方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種基于卷簾快門CMOS傳感器的條碼解碼系統(tǒng)，包括卷簾快門CMOS攝像頭、LED照明燈、開關(guān)和控制部，控制部與卷簾快門CMOS攝像頭電連接，通過控制CMOS傳感器的參數(shù)設(shè)置來采集條碼圖像；控制部通過控制開關(guān)來控制LED照明燈對卷簾快門CMOS攝像頭進行補光。本發(fā)明還提供一種條碼解碼方法，使用所述卷簾快門CMOS傳感器，采用LED照明燈對卷簾快門CMOS攝像頭進行補光，并通過計算圖像上被照明區(qū)域的平均灰度和對比度判定圖像質(zhì)量以調(diào)整CMOS傳感器的參數(shù)。本發(fā)明的基于卷簾快門CMOS傳感器的條碼解碼系統(tǒng)及方法，能夠在獲得最佳圖像的同時，不需要改變外部照明狀況，顯著降低成本，可替代性好。
【專利說明】基于卷簾快門CMOS傳感器的條碼解碼系統(tǒng)及方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及條碼自動識別【技術(shù)領(lǐng)域】，尤其涉及一種基于卷簾快門CMOS傳感器的條碼解碼系統(tǒng)及方法。
【背景技術(shù)】
[0002]目前通用影像式條碼掃描模組都使用全局快門CMOS傳感器，這種CMOS傳感器雖然有很高的光學(xué)性能，但是成本很高。并且目前全球只有極少數(shù)廠商制造這種全局快門的低分辨率的CMOS，可替代性非常差。為解決這一問題，可采用消費類電子產(chǎn)品普遍使用的卷簾快門CMOS傳感器，這樣可以顯著降低成本，并且目前許多廠商都在制造各種類型的卷簾快門CMOS傳感器，可替代性非常好。
[0003]卷簾快門CMOS傳感器對任一像素，在曝光開始時先將其清零，然后等待曝光時間過后，將信號值讀出。因為數(shù)據(jù)的讀出是串行的，所以清零/曝光/讀出也只能逐行順序進行，通常是從上至下。一般的，傳感器中像素行從最上面開始然后一行行進行直到最下方，從一行開始重置到一行開始讀出的時間就是曝光時間，通過改變重置一行和這一行的讀出之間的時間，可以調(diào)整曝光時間。同時，傳感器的數(shù)字增益也可以調(diào)整，即調(diào)節(jié)圖像信號數(shù)模轉(zhuǎn)換輸入的脈沖幅度。
[0004]以上對卷簾快門CMOS傳感器的改造，就需要從硬件方面的電氣連接上，以及控制方法上，即結(jié)合圖像分析的算法上做出的改進才能彌補卷簾快門CMOS傳感器的不足，達到使用全局快門CMOS模組的解碼效果。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是，提供一種基于卷簾快門CMOS傳感器的條碼解碼系統(tǒng)及方法，能夠獲得最佳圖像的同時，不需要改變外部照明狀況，顯著降低成本，可替代性好。
[0006]為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供了一種基于卷簾快門CMOS傳感器的條碼解碼系統(tǒng)，包括卷簾快門CMOS攝像頭、LED照明燈、開關(guān)和控制部，其中:
[0007]所述控制部與所述卷簾快門CMOS攝像頭電連接，通過控制CMOS傳感器的參數(shù)設(shè)置來采集條碼圖像；
[0008]所述控制部通過控制所述開關(guān)來控制所述LED照明燈對所述卷簾快門CMOS攝像頭進行補光。
[0009]作為優(yōu)選，所述控制部包括圖像判斷單元、參數(shù)設(shè)置單元和用于控制所述開關(guān)通斷的燈光控制單元，其中:
[0010]所述圖像判斷單元配置為通過計算所采集到的條碼圖像的平均灰度和對比度來判斷圖像質(zhì)量；
[0011]所述參數(shù)設(shè)置單元配置為根據(jù)所述圖像判斷單元的判斷結(jié)果來調(diào)整CMOS傳感器的曝光時間和數(shù)字增益。[0012]作為優(yōu)選，所述開關(guān)包括三極管和開關(guān)電路，所述三極管通過開關(guān)電路與所述控制部電連接。
[0013]本發(fā)明還提供一種應(yīng)用于如上所述系統(tǒng)的條碼解碼方法，其包括:使用所述卷簾快門CMOS傳感器，采用所述LED照明燈對所述卷簾快門CMOS攝像頭進行補光，并通過計算圖像上被照明區(qū)域的平均灰度和對比度判定圖像質(zhì)量以調(diào)整CMOS傳感器的參數(shù)。
[0014]作為優(yōu)選，該方法具體包括按以下步驟獲取條碼圖像:
[0015]S1:預(yù)設(shè)CMOS傳感器的參數(shù)；
[0016]S2:利用所述LED照明燈對所述卷簾快門CMOS攝像頭進行補光的同時使用卷簾快門CMOS攝像頭獲取一幀圖像；
[0017]S3:計算所獲取的圖像上被照明區(qū)域的平均灰度和對比度，并判定計算結(jié)果是否在允許數(shù)值范圍內(nèi)，如果是，則執(zhí)行步驟S6 ;如果計算結(jié)果大于允許數(shù)值范圍的最大值，則執(zhí)行步驟S4 ;如果計算結(jié)果小于允許數(shù)值范圍的最小值，則執(zhí)行步驟S5 ；
[0018]S4:減少CMOS傳感器的曝光時間，并返回步驟S2 ；
[0019]S5:增加CMOS傳感器的曝光時間，并返回步驟S2 ；
[0020]S6:將所獲取的圖像送入解碼引擎，并重新執(zhí)行步驟S2，直至圖像采集過程結(jié)束。
[0021]作為優(yōu)選，其中:步驟S4還包括降低CMOS傳感器的數(shù)字增益；步驟S5還包括增加CMOS傳感器的數(shù)字增益。
[0022]作偽優(yōu)選，步驟S3中計算所述平均灰度和對比度的方法具體為，計算圖像上被照明區(qū)域的中心四分之一范圍的平均灰度和對比度。
[0023]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的基于卷簾快門CMOS傳感器的條碼解碼系統(tǒng)及方法的有益效果在于:使用卷簾快門CMOS傳感器，直接連接到控制部，通過控制CMOS傳感器的參數(shù)設(shè)置來采集條碼圖像，并通過計算圖像上被照明區(qū)域的平均灰度和對比度判定圖像質(zhì)量以調(diào)整CMOS傳感器的參數(shù)，能夠在獲得最佳圖像的同時，不需要改變外部照明狀況，顯著降低成本，可替代性好。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0024]圖1為本發(fā)明的實施例的基于卷簾快門CMOS傳感器的條碼解碼系統(tǒng)的整體結(jié)構(gòu)示意圖；
[0025]圖2為本發(fā)明的實施例的基于卷簾快門CMOS傳感器的條碼解碼方法的流程示意圖。
【具體實施方式】
[0026]下面結(jié)合附圖和具體實施例對本發(fā)明的實施例的基于卷簾快門CMOS傳感器的條碼解碼系統(tǒng)及方法作進一步詳細描述，但不作為對本發(fā)明的限定。
[0027]圖1為本發(fā)明的實施例的基于卷簾快門CMOS傳感器的條碼解碼系統(tǒng)的整體結(jié)構(gòu)示意圖。
[0028]如圖1所示，本發(fā)明的實施例的基于卷簾快門CMOS傳感器的條碼解碼系統(tǒng)，包括卷簾快門CMOS攝像頭、LED照明燈、開關(guān)和控制部。其中，控制部與卷簾快門CMOS攝像頭電連接，通過控制CMOS傳感器的參數(shù)設(shè)置來采集條碼圖像，控制部通過控制開關(guān)來控制LED照明燈對卷簾快門CMOS攝像頭進行補光。
[0029]采用消費類電子產(chǎn)品普遍使用的卷簾快門CMOS攝像頭，并通過設(shè)置控制部，通過控制CMOS傳感器的參數(shù)設(shè)置來采集條碼圖像，達到獲得最佳圖像的同時，可以顯著降低成本，并且目前許多廠商都在制造各種類型的卷簾快門的CMOS，可替代性非常好。
[0030]作為本實施例的優(yōu)選方案，開關(guān)包括三極管和開關(guān)電路，三極管通過開關(guān)電路與控制部電連接。本實施例通過三極管對LED照明燈進行開關(guān)控制，結(jié)構(gòu)緊湊，電路簡單，易于進一步降低成本，并且對LED照明燈的控制可靠性較高。
[0031]作為一種改進，控制部包括圖像判斷單元、參數(shù)設(shè)置單元和用于控制開關(guān)的通斷的燈光控制單元，其中，圖像判斷單元配置為通過計算所采集到的條碼圖像的平均灰度和對比度來判斷圖像質(zhì)量；參數(shù)設(shè)置單元配置為根據(jù)圖像判斷單元的判斷結(jié)果來調(diào)整CMOS傳感器的曝光時間和數(shù)字增益。這樣的結(jié)構(gòu)設(shè)置，使得本實施例進一步通過調(diào)整CMOS曝光時間和數(shù)字增益來獲得最佳圖像，不需要改變外部照明狀況，達到使用全局快門CMOS的模組的解碼效果。
[0032]本發(fā)明還提供一種應(yīng)用于如上所述系統(tǒng)的條碼解碼方法，包括:使用卷簾快門CMOS傳感器，采用LED照明燈對卷簾快門CMOS攝像頭進行補光，并通過計算圖像上被照明區(qū)域的平均灰度和對比度判定圖像質(zhì)量以調(diào)整CMOS傳感器的參數(shù)。
[0033]圖2為本發(fā)明的實施例的基于卷簾快門CMOS傳感器的條碼解碼方法的流程示意圖。作為進一步的改進，如圖2所示，本實施例的方法具體包括按以下步驟獲取條碼圖像:
[0034]S1:預(yù)設(shè)CMOS傳感器的參數(shù)；
[0035]S2:利用所述LED照明燈對所述卷簾快門CMOS攝像頭進行補光的同時使用卷簾快門CMOS攝像頭獲取一幀圖像；
[0036]S3:計算所獲取的圖像上被照明區(qū)域的平均灰度和對比度，并判定計算結(jié)果是否在允許數(shù)值范圍內(nèi)，如果是，則執(zhí)行步驟S6 ;如果計算結(jié)果大于允許數(shù)值范圍的最大值，則執(zhí)行步驟S4 ;如果計算結(jié)果小于允許數(shù)值范圍的最小值，則執(zhí)行步驟S5 ；S4:減少CMOS傳感器的曝光時間，并返回步驟S2 ；
[0037]S5:增加CMOS傳感器的曝光時間，并返回步驟S2 ；
[0038]S6:將圖像送入解碼引擎，并重新執(zhí)行步驟S2，直至圖像采集過程結(jié)束。
[0039]其中，作為步驟S3的改進，計算平均灰度和對比度的方法具體為，計算圖像上被照明區(qū)域的中心四分之一范圍的平均灰度和對比度，可以便捷地對圖像質(zhì)量進行準確地判斷，在最大程度節(jié)省軟件運行時間的基礎(chǔ)上得到有效的判斷結(jié)果；作為步驟S4的改進，該步驟還包括降低CMOS傳感器的數(shù)字增益；作為步驟S5的改進，該步驟還包括增加CMOS傳感器的數(shù)字增益。
[0040]以上關(guān)于曝光時間和數(shù)字增益的調(diào)整方法已經(jīng)在前述部分進行了說明，在此不再贅述。
[0041 ] 以下，通過具體實施過程進一步對本發(fā)明的條碼解碼方法說明。
[0042]1、按照一組默認參數(shù)初始化CMOS傳感器的參數(shù)。
[0043]2、通過控制三極管開關(guān)，從而打開LED照明燈，對環(huán)境進行補光。
[0044]3、獲得一幀圖像。
[0045]4、計算圖像上照明范圍的中心1/4面積的平均灰度以及對比度來判斷圖像是否符合要求。
[0046]5、如果平均灰度以及對比度偏低，則增加CMOS傳感器的曝光時間，如果曝光時間達到可以承受的上限，則增加CMOS傳感器的數(shù)字增益；如果平均灰度以及對比度偏高，則減少CMOS傳感器的曝光時間，如果曝光時間減少到可以承受的下限，則降低CMOS傳感器的
數(shù)字增益。
[0047]6、調(diào)整參數(shù)完成后，重新獲得一幀圖像，送入解碼引擎，在解碼過程中，關(guān)閉LED照明燈。
[0048]7、在解碼的同時，控制部同樣會評估當(dāng)前圖像的圖像質(zhì)量，確定新的參數(shù)，為下一次獲取圖像做準備。
[0049]8、解碼完成后，打開LED照明燈，并且根據(jù)新的參數(shù)再次獲得新的圖像用于下一次解碼。
[0050]本發(fā)明的基于卷簾快門CMOS傳感器的條碼解碼系統(tǒng)及方法使用卷簾快門CMOS傳感器，直接連接到控制部，通過控制CMOS傳感器的參數(shù)設(shè)置來采集條碼圖像，并通過計算圖像上被照明區(qū)域的平均灰度和對比度判定圖像質(zhì)量以調(diào)整CMOS傳感器的參數(shù)，能夠獲得最佳圖像的同時，不需要改變外部照明狀況，顯著降低成本，可替代性好。
[0051]以上實施例僅為本發(fā)明的示例性實施例，不用于限制本發(fā)明，本發(fā)明的保護范圍由權(quán)利要求書限定。本領(lǐng)域技術(shù)人員可以在本發(fā)明的實質(zhì)和保護范圍內(nèi)，對本發(fā)明做出各種修改或等同替換，這種修改或等同替換也應(yīng)視為落在本發(fā)明的保護范圍內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種基于卷簾快門CMOS傳感器的條碼解碼系統(tǒng)，其特征在于，包括卷簾快門CMOS攝像頭、LED照明燈、開關(guān)和控制部，其中: 所述控制部與所述卷簾快門CMOS攝像頭電連接，通過控制CMOS傳感器的參數(shù)設(shè)置來采集條碼圖像； 所述控制部通過控制所述開關(guān)來控制所述LED照明燈對所述卷簾快門CMOS攝像頭進行補光。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于卷簾快門CMOS傳感器的條碼解碼系統(tǒng)，其特征在于，所述控制部包括圖像判斷單元、參數(shù)設(shè)置單元和用于控制所述開關(guān)通斷的燈光控制單元，其中: 所述圖像判斷單元配置為通過計算所采集到的條碼圖像的平均灰度和對比度來判斷圖像質(zhì)量； 所述參數(shù)設(shè)置單元配置為根據(jù)所述圖像判斷單元的判斷結(jié)果來調(diào)整CMOS傳感器的曝光時間和數(shù)字增益。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的基于卷簾快門CMOS傳感器的條碼解碼系統(tǒng)，其特征在于，所述開關(guān)包括三極管和開關(guān)電路，所述三極管通過所述開關(guān)電路與所述控制部電連接。
4.一種應(yīng)用于如權(quán)利要求1至3中任一項所述系統(tǒng)的條碼解碼方法，其特征在于，包括:使用所述卷簾快門CMOS傳感器，采用所述LED照明燈對所述卷簾快門CMOS攝像頭進行補光，并通過計算圖像上被照明區(qū)域的平均灰度和對比度判定圖像質(zhì)量以調(diào)整CMOS傳感器的參數(shù)。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于，該方法具體包括按以下步驟獲取條碼圖像: 51:預(yù)設(shè)CMOS傳感器的參數(shù)； 52:利用所述LED照明燈對所述卷簾快門CMOS攝像頭進行補光的同時使用卷簾快門CMOS攝像頭獲取一幀圖像； 53:計算所獲取的圖像上被照明區(qū)域的平均灰度和對比度，并判定計算結(jié)果是否在允許數(shù)值范圍內(nèi)，如果是，則執(zhí)行步驟S6 ;如果計算結(jié)果大于允許數(shù)值范圍的最大值，則執(zhí)行步驟S4 ;如果計算結(jié)果小于允許數(shù)值范圍的最小值，則執(zhí)行步驟S5 ； 54:減少CMOS傳感器的曝光時間，并返回步驟S2 ； 55:增加CMOS傳感器的曝光時間，并返回步驟S2 ； 56:將所獲取的圖像送入解碼引擎，并重新執(zhí)行步驟S2，直至圖像采集過程結(jié)束。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其特征在于，其中:步驟S4還包括降低CMOS傳感器的數(shù)字增益；步驟S5還包括增加CMOS傳感器的數(shù)字增益。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其特征在于，步驟S3中計算所述平均灰度和對比度的方法具體為，計算圖像上被照明區(qū)域的中心四分之一范圍的平均灰度和對比度。
【文檔編號】H04N5/235GK103595937SQ201310590811
【公開日】2014年2月19日 申請日期:2013年11月20日 優(yōu)先權(quán)日:2013年11月20日
【發(fā)明者】不公告發(fā)明人 申請人:北京象開科技有限公司