具有多核處理器的符號(hào)讀取器以及其運(yùn)行系統(tǒng)和方法
【專利摘要】本發(fā)明設(shè)置有具有多核處理器、高速和高分辯率成像器、視野擴(kuò)展器、自動(dòng)對(duì)焦透鏡以及與成像器連接的用于預(yù)處理圖像數(shù)據(jù)的預(yù)處理器的視覺(jué)系統(tǒng)照相機(jī)以及配合的操作方法，該視覺(jué)系統(tǒng)照相機(jī)及其操作方法在廣泛的應(yīng)用中提供高度可取的采集和處理速度，以及圖像清晰度。該機(jī)構(gòu)有效地掃描要求廣視野、尺寸不同，以及相對(duì)于系統(tǒng)視野相對(duì)快速移動(dòng)的對(duì)象。該視覺(jué)系統(tǒng)提供的物理封裝，具有多種物理互連接口以支持各種選項(xiàng)和控制功能。該封裝通過(guò)排布部件，優(yōu)化與周圍環(huán)境的熱交換，有效地驅(qū)散內(nèi)部產(chǎn)生的熱量，并包括散熱結(jié)構(gòu)以便于這樣的熱交換（例如翅片）。該系統(tǒng)還讓多種的多核心進(jìn)程優(yōu)化和使圖像處理和系統(tǒng)操作負(fù)載平衡（例如自動(dòng)調(diào)整任務(wù)）。
【專利說(shuō)明】具有多核處理器的符號(hào)讀取器以及其運(yùn)行系統(tǒng)和方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及機(jī)器視覺(jué)系統(tǒng)，更特別地涉及能夠?qū)Ψ?hào)(例如條型碼)進(jìn)行獲取、處理和解碼的視覺(jué)系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]用于測(cè)量、檢測(cè)、校正對(duì)象和/或符號(hào)解碼(例如一維和二維條形碼，也被稱為“ID”)的視覺(jué)系統(tǒng)在應(yīng)用和工業(yè)中被廣泛地使用。這種系統(tǒng)基于使用一種圖像傳感器(也稱為“成像器”)，其獲得物體或目標(biāo)的圖像(典型地灰度或彩色圖像，及一維、二維或三維圖像)，以及使用板載的或互聯(lián)的視覺(jué)系統(tǒng)處理器處理這些獲得的圖像。處理器通常既包括處理硬件又包括非臨時(shí)性計(jì)算機(jī)可讀程序指令，它們基于對(duì)圖像處理的信息執(zhí)行一個(gè)或多個(gè)視覺(jué)系統(tǒng)進(jìn)程，以產(chǎn)生期望的輸出。該圖像信息通常被提供在圖像像素的陣列中，每一個(gè)圖像像素都具有不同顏色和/或強(qiáng)度。在符號(hào)閱讀器(在本文中也稱為“照相機(jī)”)的示例中，用戶或自動(dòng)處理進(jìn)程獲得被認(rèn)為包含一個(gè)或多個(gè)條形碼、二維碼或其它符號(hào)類型的目標(biāo)的圖像。對(duì)此圖像進(jìn)行處理以識(shí)別條形碼的特征，然后通過(guò)解碼程序和/或處理器進(jìn)行解碼以獲取所述條形碼所代表的內(nèi)在的字母數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)。
[0003]ID閱讀器的一個(gè)常見(jiàn)應(yīng)用是對(duì)沿著生產(chǎn)和物流作業(yè)中的路線(比如輸送帶)移動(dòng)的目標(biāo)進(jìn)行追蹤并分類。可將所述ID閱讀器定位在整個(gè)路線上，在每一對(duì)象在其視野下移動(dòng)時(shí)以合適的視角獲取需要的所有對(duì)象各自的ID。根據(jù)閱讀器相對(duì)于移動(dòng)的路線的放置位置和對(duì)象的大小(例如高度)，閱讀器相對(duì)于對(duì)象的焦距是可以改變的。亦即，較大的對(duì)象可能導(dǎo)致在其上的ID與閱讀器較為接近，而較小/較平的對(duì)象包含的ID可能會(huì)離閱讀器較遠(yuǎn)。在每一種情況下，ID應(yīng)該在足夠的分辨率下出現(xiàn)，這樣才能被正確的成像和解碼。不利地，市場(chǎng)上最容易買到的視覺(jué)系統(tǒng)照相機(jī)所依賴的成像傳感器，其限定在尺寸上接近正方形(例如，接近1:1的高寬比，而更一般的比值為4:3、5:4或16:9)的象素陣列。該寬/高比與讀取應(yīng)用的要求并沒(méi)有良好地配合，在該讀取應(yīng)用中，對(duì)象在相對(duì)照相機(jī)的視野(FOV)較寬的輸送器流水線上通過(guò)。更一般地，視野的高度應(yīng)該稍微比ID(或其他的有用區(qū)域)更大，而視野的寬度應(yīng)該近似相等于或稍微大于輸送器流水線的寬度。在一些實(shí)例中，可以采用流水線-掃描照相機(jī)以應(yīng)付對(duì)象移動(dòng)和寬的視野。然而，這樣的方案并不適用于某些幾何形狀的對(duì)象和流水線機(jī)構(gòu)。同樣地，行掃描(即一維的)成像傳感器傾向于比常規(guī)的矩形格式傳感器更高成本。
[0004]在對(duì)象和/或流水線相對(duì)較寬的情況下，單個(gè)ID讀取器的鏡頭或者成像器可能會(huì)在橫向的方向上不具有足夠的視野，以在保持對(duì)ID進(jìn)行精確成像和解碼所需要的分辨率的同時(shí)覆蓋路線的整個(gè)寬度。無(wú)法對(duì)全寬度進(jìn)行成像會(huì)導(dǎo)致閱讀器錯(cuò)過(guò)其視野之外的、或太快通過(guò)視野的ID。一種高成本的提供所需寬度的方法是，采用跨越流水線寬度的多個(gè)照相機(jī)，典型地其聯(lián)網(wǎng)至一起以均分圖像數(shù)據(jù)和進(jìn)程。可選地，通過(guò)使用視野擴(kuò)展器光學(xué)擴(kuò)展傳感器的原生視野，可取得一個(gè)或多個(gè)照相機(jī)的更寬的視野縱橫比，其中視野擴(kuò)展器將視野分割為跨越輸送器流水線的寬度延伸的多個(gè)較窄的條帶。提供這樣的機(jī)構(gòu)的挑戰(zhàn)是，移動(dòng)的流水線的上游至下游方向中的較窄區(qū)段可能要求更高的幀率，以確保在ID從該區(qū)段移出之前完全地對(duì)其捕獲。這樣可以向系統(tǒng)索要處理速度，而在一較寬區(qū)域上進(jìn)行獲取的基于當(dāng)前成像器的解碼系統(tǒng)基本上缺乏所需的在高對(duì)象通過(guò)速度時(shí)進(jìn)行可靠的解碼的幀率。
[0005]在操作基于視覺(jué)系統(tǒng)的ID讀取器中的進(jìn)一步的挑戰(zhàn)是，對(duì)焦和照明應(yīng)該設(shè)置為相對(duì)的最佳值，以為解碼應(yīng)用提供可讀的ID圖像。這需要焦距和照明條件的快速分析方法，以便這些參數(shù)可以自動(dòng)地計(jì)算和/或自動(dòng)地調(diào)整。在視野為較寬和/或?qū)ο笸ㄟ^(guò)量相對(duì)于成像場(chǎng)景較高的情況下，使用常規(guī)的基于視覺(jué)系統(tǒng)的讀取器可能無(wú)法達(dá)到執(zhí)行這樣的功能所需的處理速度。
[0006]通常，為提供這樣的高速功能，成像器/傳感器可以在相對(duì)高的幀率下獲取圖像。一般地期望能提供的是，可以更有效率地以各種方式采用圖像幀的圖像處理機(jī)構(gòu)/流程，其能提高系統(tǒng)能力以在高速率下調(diào)整參數(shù)和讀取圖像數(shù)據(jù)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]本發(fā)明通過(guò)設(shè)置一視覺(jué)系統(tǒng)照相機(jī)，以及配合的操作方法，克服了現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)，該視覺(jué)系統(tǒng)照相機(jī)具有一多核處理器、高速和高分辯率成像器、視野擴(kuò)展器(F0VE)、自動(dòng)對(duì)焦透鏡以及與成像器連接的用于預(yù)處理圖像數(shù)據(jù)的預(yù)處理器，該視覺(jué)系統(tǒng)照相機(jī)及其操作方法在廣泛的應(yīng)用中提供高度可取的采集和處理速度，以及圖像清晰度。該機(jī)構(gòu)高效地掃描要求廣視野、尺寸和有用特征的位置不同，以及相對(duì)于系統(tǒng)視野相對(duì)快速移動(dòng)的對(duì)象。該視覺(jué)系統(tǒng)提供的物理封裝，具有多種物理互連接口以支持各種選項(xiàng)和控制功能。該封裝通過(guò)排布部件，優(yōu)化與周圍環(huán)境的熱交換，有效地驅(qū)散內(nèi)部產(chǎn)生的熱量，并包括散熱結(jié)構(gòu)以便于這樣的熱交換(例如翅片)。該系統(tǒng)還讓多種的多核心進(jìn)程優(yōu)化和使圖像處理和系統(tǒng)操作負(fù)載平衡(例如自動(dòng)調(diào)整任務(wù))。
[0008]在一示例性的實(shí)施例中，視覺(jué)系統(tǒng)包括照相機(jī)外殼，其收納成像器和處理器機(jī)構(gòu)。該處理器機(jī)構(gòu)包括(a)與成像器互連的預(yù)處理器，其以第一幀率(例如每秒200至300以上的圖像)接收和預(yù)處理來(lái)自成像器的圖像，以及(b)多核處理器(具有多個(gè)核心)，其從預(yù)處理器接收已預(yù)處理的圖像并在其上執(zhí)行視覺(jué)系統(tǒng)任務(wù)。由此可產(chǎn)生與圖像中的信息相關(guān)的結(jié)果。應(yīng)注意，本文使用的術(shù)語(yǔ)“核心”應(yīng)該廣泛地理解為包括分立的被分配一具體任務(wù)的“多組核心”。示例性地，第一幀率比多核處理器從預(yù)處理器接收?qǐng)D像的第二幀率高得多。預(yù)處理器(例如FPGA、ASIC、DSP等等)還可以與數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器相互連接，數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器緩沖來(lái)自成像器的圖像。在各種進(jìn)程中，在一具體功能不必要使用整個(gè)圖像的情況下(例如自動(dòng)調(diào)整)，圖像的部分或分圖像可基于預(yù)處理器的指示進(jìn)行緩沖。同樣地，降采樣(sub-sampled)的圖像數(shù)據(jù)可在某些進(jìn)程中進(jìn)行緩沖，比如自動(dòng)調(diào)整，其在執(zhí)行任務(wù)時(shí)，不需要完全分辯率的圖像。此外，多核處理器可與存儲(chǔ)有對(duì)應(yīng)多核處理器的每一核心的操作指令的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器相互連接。該存儲(chǔ)器同樣存儲(chǔ)，由每一核心基于一調(diào)度來(lái)處理的圖像數(shù)據(jù)。尤其是，該調(diào)度命令為，每一圖像有選擇性地在每一核心中處理，以便增加結(jié)果產(chǎn)生的效率。該調(diào)度可命令一個(gè)或多個(gè)核心以執(zhí)行系統(tǒng)任務(wù)(也稱作“系統(tǒng)操作任務(wù)”，其與圖像處理和解碼任務(wù)沒(méi)有直接聯(lián)系)，比如自動(dòng)調(diào)整，比如照明控制、亮度曝光和自動(dòng)對(duì)焦透鏡的對(duì)焦。該透鏡可為液體透鏡或其他類型的可變對(duì)焦透鏡。該預(yù)處理器可構(gòu)造和設(shè)置為，至少部分地基于由至少的核心執(zhí)行的系統(tǒng)任務(wù)所產(chǎn)生的信息，執(zhí)行這樣的預(yù)設(shè)的自動(dòng)調(diào)整操作。更具體地，由核心產(chǎn)生的結(jié)果可包括已解碼的從一對(duì)象成像的符號(hào)(ID/代碼)。
[0009]在一示例性的實(shí)施例中，照相機(jī)總成透鏡可與一 FOVE光學(xué)連接，該FOVE將在成像器接收的圖像劃分為多個(gè)沿一擴(kuò)展的寬度的分圖像。這些分圖像可垂直堆疊在成像器上并包括朝寬度方向的重疊。該重疊可出現(xiàn)在每一分圖像中，并可足夠?qū)捯酝暾貙?duì)需要被觀察到的最大的ID/代碼成像，從而保證沒(méi)有因?yàn)橐曇爸g的分割而丟失符號(hào)。示例性地，每一分圖像分別由多核處理器的一分立核心(或分立的一組核心)處理。為協(xié)助自動(dòng)校準(zhǔn)，該FOVE可包括相對(duì)于成像器在已知的焦距處的基準(zhǔn)點(diǎn)，其位于光程上能使其有選擇性地或部分地暴露給成像器的位置，以便運(yùn)行時(shí)圖像采集可在不受基準(zhǔn)點(diǎn)的任何明顯干擾下完成。一自校準(zhǔn)進(jìn)程使用該基準(zhǔn)點(diǎn)測(cè)定透鏡的焦距(對(duì)焦)。示例性地該基準(zhǔn)點(diǎn)可位于FOVE的一光學(xué)部件上。可選地，F(xiàn)OVE外殼支撐外部照明器，該外部照明器由互相扣合的對(duì)準(zhǔn)結(jié)構(gòu)和磁體可拆卸地附著于外殼。
[0010]照相機(jī)總成的物理封裝由具有良好熱傳導(dǎo)的以將熱量更快傳遞至周圍環(huán)境的材料建造，比如鋁合金。該處理器機(jī)構(gòu)包括一成像器板，該成像器板包括成像器和一主板，該主板包括多核處理器，該主板由一彈簧負(fù)載的托架總成偏置抵靠照相機(jī)外殼內(nèi)部的一側(cè)，由此達(dá)到固定而可拆卸的的扣合，并與照相機(jī)總成外殼的內(nèi)部側(cè)壁緊密扣合，以用于提高從主板的熱轉(zhuǎn)移。為了進(jìn)一步加強(qiáng)熱交換和緊密扣合，該主板包括凸出的電路元件的型面，其設(shè)置為遵循照相機(jī)外殼的內(nèi)部一側(cè)的內(nèi)型面，以便最小化其之間的距離。照相機(jī)總成外殼在其外側(cè)同樣包括多個(gè)散熱翅片以與周圍環(huán)境熱交換。該外殼進(jìn)一步支撐一個(gè)或多個(gè)外部風(fēng)扇。外殼前面適配為安裝可拆卸的透鏡總成。這樣的可拆卸的透鏡總成可包括一液體透鏡，其由一電纜連接至照相機(jī)總成外殼一側(cè)(例如正面)的連接器。設(shè)置有另一連接器以控制可選的內(nèi)部(或外部)照明。照相機(jī)的后部包括一分立的I/o板，其由一電子鏈路連接至主板。該I/o板包括多個(gè)暴露于外部的連接器，用于各種數(shù)據(jù)和控制功能接口。一個(gè)這樣的控制/功能為來(lái)自相對(duì)于照相機(jī)總成的視野移動(dòng)的流水線的外部速度信號(hào)(例如一編碼器信號(hào))。該預(yù)處理器和/或多核處理器建造和設(shè)置為，基于速度信號(hào)和多個(gè)圖像執(zhí)行以下操作中的至少一個(gè):(a)控制可變透鏡的對(duì)焦；(b)測(cè)定成像的對(duì)象的焦距；(C)校正至流水線的焦距；以及(d)測(cè)定成像的對(duì)象的相對(duì)速度。通常，照相機(jī)外殼包括一前面和背面，其每一個(gè)密封地附著到本體的每一相對(duì)端部的各自的接縫處(使用墊片密封)?？蛇x地，前面和背面之一(或兩個(gè)一起)與本體之間的接縫，在其中包括由半透明材料制成的環(huán)，其建造和設(shè)置為照射多個(gè)預(yù)設(shè)的顏色中的一個(gè)，以便向使用者提供對(duì)應(yīng)系統(tǒng)狀態(tài)的指示器。例如，該環(huán)可照射綠色對(duì)應(yīng)良好(成功)ID讀取，以及紅色對(duì)應(yīng)沒(méi)有(失敗)ID讀取。
[0011]在一實(shí)施例中，基于預(yù)處理器對(duì)有用特征(例如符號(hào)/ID/代碼)的識(shí)別，該預(yù)處理器可適配為有選擇性地將圖像從一緩沖存儲(chǔ)器傳輸至多核處理器，用于在多核處理器的核心作進(jìn)一步處理。
[0012]在一示例性的實(shí)施例中，用于在視覺(jué)系統(tǒng)中處理圖像的方法包括:以第一幀率在視覺(jué)系統(tǒng)照相機(jī)的成像器中捕獲圖像，并將該圖像的至少一部分傳送至一多核處理器。處理該傳送的圖像以根據(jù)一調(diào)度在該多核處理器的多個(gè)核心的每一個(gè)中產(chǎn)生結(jié)果，其包含與該圖像相關(guān)的信息。處理步驟可進(jìn)一步包括:在多個(gè)核心中的至少一個(gè)中的傳送的圖像中識(shí)別包含符號(hào)的圖像的步驟，以及在多個(gè)核心的另一個(gè)中的包含符號(hào)的圖像上執(zhí)行解碼的步驟，以便一個(gè)核心識(shí)別符號(hào)是否存在(并可選地提供其他的與該符號(hào)相關(guān)的信息，例如包括分辯率、符號(hào)類型等等)，而另一個(gè)核心解碼已被識(shí)別的符號(hào)。可選地，處理的步驟可包括:在傳送的圖像上執(zhí)行圖像分析的步驟，以識(shí)別具有足夠的用于在多個(gè)核心中的至少一個(gè)中進(jìn)行解碼的特征的圖像。換句話說(shuō)，該核心測(cè)定該圖像是否足夠清楚并可用于解碼。另一核心執(zhí)行在具有足夠特征的圖像上解碼的步驟，由此在嘗試定位和/或解碼符號(hào)之前，丟棄不可用的圖像。在一實(shí)施例中，對(duì)傳送的圖像，在多個(gè)核心的至少一個(gè)中使用第一解碼進(jìn)程(例如算法)執(zhí)行解碼的步驟，以及在多個(gè)核心的另一個(gè)中使用第二解碼進(jìn)程執(zhí)行解碼的步驟，如此解碼可在至少一個(gè)解碼進(jìn)程中發(fā)生。示例性地，解碼的步驟可要求在多個(gè)核心的至少一個(gè)中解碼一圖像，并在一預(yù)置時(shí)間間隔后，如果(a)該圖像仍未完成解碼，以及
(b)假定用更多時(shí)間該圖像可解碼，則該圖像在多個(gè)核心的另一個(gè)中繼續(xù)解碼。可選地，在時(shí)限已過(guò)后，存在花更多的時(shí)間可成功解碼的可能性，則系統(tǒng)可允許核心繼續(xù)解碼并分配下一個(gè)圖像至不同的核心。在進(jìn)一步的實(shí)施例中，存在具有多個(gè)類型的符號(hào)(例如一維碼和二維碼)的多個(gè)圖像幀的情形時(shí)，該系統(tǒng)可提供負(fù)載平衡。核心按照將一維(ID)碼和二維(2D)碼相對(duì)負(fù)載平衡地提供至每一核心的方式來(lái)分割圖像。
[0013]在進(jìn)一步的實(shí)施例中，可基于當(dāng)前觸發(fā)頻率將碼分配至非解碼的系統(tǒng)任務(wù)。在一閾值內(nèi)的低觸發(fā)頻率，允許核心用于系統(tǒng)任務(wù)，比如自動(dòng)調(diào)整，而更高的觸發(fā)頻率指示核心用于解碼(例如生成與圖像信息相關(guān)的結(jié)果)。如上所述，各種與核心分配相關(guān)的進(jìn)程，可在視覺(jué)系統(tǒng)運(yùn)行期間交雜，而處理資源(核心)可再分配以用于各種目的。
【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0014]以下的本發(fā)明的說(shuō)明書(shū)參照附圖，其中:
[0015]圖1為一視覺(jué)系統(tǒng)的示意圖，其相對(duì)于示范的移動(dòng)流水線設(shè)置，該流水線具有各種尺寸和形狀的包括ID或其他符號(hào)的對(duì)象，根據(jù)一示例性的實(shí)施例，每一對(duì)象通過(guò)該系統(tǒng)的視野；
[0016]圖2為根據(jù)一示例性的實(shí)施例，用于獲取和處理圖像數(shù)據(jù)，以及用于控制各種系統(tǒng)功能的電路的方框圖；
[0017]圖3為圖1的根據(jù)一示例性的實(shí)施例的視覺(jué)系統(tǒng)照相機(jī)總成的正視透視圖；
[0018]圖4為圖1的根據(jù)一示例性的實(shí)施例的視覺(jué)系統(tǒng)照相機(jī)總成的后視透視圖；
[0019]圖5為視覺(jué)系統(tǒng)照相機(jī)總成的沿圖3的線5-5的側(cè)視剖面圖；
[0020]圖5A為視覺(jué)系統(tǒng)照相機(jī)總成的沿圖3的線5A-5A的后視剖面圖；
[0021]圖6為圖1的視覺(jué)系統(tǒng)照相機(jī)總成的正視透視圖，其中移除了內(nèi)部照明總成和透鏡;
[0022]圖7為圖1的根據(jù)一示例性實(shí)施例的視覺(jué)系統(tǒng)的透視圖，其包括視覺(jué)系統(tǒng)照相機(jī)總成和所述的視野擴(kuò)展器(FOVE)，F(xiàn)OVE與安裝在其上的外部橫桿型照明器配合；
[0023]圖7A為根據(jù)圖7的設(shè)置在FOVE外殼和照相機(jī)總成前部之間的聯(lián)接器的更詳細(xì)的俯視剖面圖；
[0024]圖8為圖7的示例性的FOVE的光學(xué)部件的透視圖，顯示為移除了外殼；
[0025]圖9為圖7的示例性的FOVE的光學(xué)部件的平面圖，顯示為移除了外殼并正在獲取寬視野的圖像；[0026]圖10為由圖7的FOVE為照相機(jī)總成的成像器提供的多個(gè)視野的堆疊機(jī)構(gòu)的示意圖；
[0027]圖11為圖7的FOVE的正視圖，其具有相對(duì)于FOVE外殼置于一托架上的橫桿型照明器，以及與圖1的照相機(jī)總成配合的聯(lián)接器；
[0028]圖12為安裝在圖1的根據(jù)一示例性實(shí)施例的照相機(jī)總成中并受其控制的基于薄膜的液體透鏡總成的局部的俯視剖面圖；
[0029]圖13為圖1的照相機(jī)總成的內(nèi)件的后視透視圖，其中移除了外殼本體并詳細(xì)顯示了本體和其前部之間的“360度”環(huán)形指示器結(jié)構(gòu)；
[0030]圖14為，用于為圖1的視覺(jué)系統(tǒng)的多核處理器的核心分配系統(tǒng)操作任務(wù)和視覺(jué)系統(tǒng)任務(wù)的調(diào)度算法/進(jìn)程的通用化運(yùn)行的流程圖；
[0031]圖15所示為多核心進(jìn)程的一方框圖，其中一圖像幀劃分為多個(gè)部分，其分別被分配至多個(gè)核心中進(jìn)行處理；
[0032]圖16所示為多核心進(jìn)程的一方框圖，其中一圖像幀被分配至一個(gè)核心中進(jìn)行處理，而另一個(gè)核心執(zhí)行一個(gè)或多個(gè)系統(tǒng)任務(wù)；
[0033]圖17為一流程圖，其顯示了，基于當(dāng)前觸發(fā)器頻率，動(dòng)態(tài)分配核心以進(jìn)行圖像處理和非圖像處理的系統(tǒng)任務(wù)；
[0034]圖18所示為多核心進(jìn)程的一方框圖，其中以更有效地平衡整個(gè)核心群組的處理負(fù)載的方式，將每一圖像幀中的ID/代碼動(dòng)態(tài)地分配至核心；
[0035]圖19為一流程圖，其顯示，在第一核心處理一標(biāo)識(shí)符代碼的解碼進(jìn)程超過(guò)一預(yù)置的時(shí)間限制后，將該進(jìn)程分配至第二核心；
[0036]圖20為一流程圖，其顯示，在第一核心處理一標(biāo)識(shí)符代碼的解碼進(jìn)程超過(guò)一預(yù)置的時(shí)間限制后，將該進(jìn)程繼續(xù)分配至第一核心；
[0037]圖21所示為多核心進(jìn)程的一方框圖，其中圖像幀中的ID/代碼并行地分配至兩個(gè)核心，其中每一核心執(zhí)行不同的解碼算法；
[0038]圖22所示為多核心進(jìn)程的一方框圖，其中一連串的圖像幀的每一個(gè)分配至不同的核心進(jìn)行處理；
[0039]圖23所示為多核心進(jìn)程的一方框圖，其中圖像幀數(shù)據(jù)并行地分配至正在運(yùn)行ID/代碼查找進(jìn)程的第一核心和正在根據(jù)第一核心提供的查找到的ID/代碼信息運(yùn)行ID/代碼解碼進(jìn)程的第二核心；
[0040]圖24所示為多核心進(jìn)程的一方框圖，其中圖像幀數(shù)據(jù)并行地分配至正在運(yùn)行視覺(jué)系統(tǒng)進(jìn)程的第一核心和正在根據(jù)第一核心提供的圖像信息運(yùn)行ID/代碼解碼進(jìn)程的第二核心；
[0041]圖25所示為多核心進(jìn)程的一方框圖，其中圖像幀數(shù)據(jù)并行地分配至正在運(yùn)行ID/代碼存在/不存在進(jìn)程的第一核心和正在根據(jù)第一核心提供的ID/代碼存在/不存在信息運(yùn)行ID/代碼定位及解碼進(jìn)程的第二核心；
[0042]圖26所示為多核心進(jìn)程的一方框圖，其中圖像幀數(shù)據(jù)并行地分配至正在運(yùn)行圖像分析進(jìn)程的第一核心和正在根據(jù)第一核心提供的與圖像幀質(zhì)量和特征有關(guān)的信息運(yùn)行ID/代碼定位及解碼進(jìn)程的第二核心；
[0043]圖27為一系統(tǒng)進(jìn)程的流程圖，其用于，根據(jù)從輸送器/流水線速度傳感器(編碼器)和對(duì)通過(guò)示例性的視覺(jué)系統(tǒng)視野的對(duì)象上特征的跟蹤的比較測(cè)量來(lái)調(diào)整焦距；
[0044]圖28為一進(jìn)程的流程圖，其使用與成像器連接的預(yù)處理器(FPGA)定位有用特征(ID/代碼)并發(fā)送似乎包含有用特征的唯一的圖像幀至多核處理器作進(jìn)一步處理；
[0045]圖29為圖1的視覺(jué)系統(tǒng)的側(cè)視圖，其顯示了為FOVE提供的自校準(zhǔn)基準(zhǔn)點(diǎn)，以及視覺(jué)系統(tǒng)照相機(jī)總成上的可選的底部安裝的冷卻風(fēng)扇；
[0046]圖29A為根據(jù)一示例性的實(shí)施例的照相機(jī)總成的更詳細(xì)的透視圖，其包含底部安裝的托架和冷卻風(fēng)扇；
[0047]圖29B為照相機(jī)總成的分解透視圖，其具有圖29A的托架和冷卻風(fēng)扇；
[0048]圖30為一系統(tǒng)進(jìn)程的流程圖，其用于糾正針對(duì)焦距/光功率的透鏡驅(qū)動(dòng)電流的成曲線的非線性；
[0049]圖31為一系統(tǒng)進(jìn)程的流程圖，其根據(jù)在FOVE投影的圖像的每一重疊區(qū)中的特征位置的分析來(lái)測(cè)定焦距；
[0050]圖32為一系統(tǒng)進(jìn)程的流程圖，其通過(guò)圖像幀之間的對(duì)象特征的尺寸變化來(lái)測(cè)定通過(guò)圖1視覺(jué)系統(tǒng)的視野的對(duì)象的速度和/或距離；以及
[0051]圖33為根據(jù)一實(shí)施例的示范的主從機(jī)構(gòu)的示意圖，其顯示了多個(gè)互連的照相機(jī)總成和照明器。
【具體實(shí)施方式】
[0052]1.系統(tǒng)概述
[0053]圖1描述了根據(jù)一示例性的實(shí)施例的視覺(jué)系統(tǒng)100，其也稱為“機(jī)器視覺(jué)系統(tǒng)”。視覺(jué)系統(tǒng)100包括視覺(jué)系統(tǒng)照相機(jī)110，其示例性地包括集成的(和/或內(nèi)部的)處理器機(jī)構(gòu)114。處理器機(jī)構(gòu)114使由成像器(例如CMOS或CXD傳感器)112 (以虛線顯示)獲取的圖像數(shù)據(jù)可被處理，以分析所獲取圖像內(nèi)的信息。成像器112置于一配合的成像器電路板113上(也以虛線顯示)，如以下描述該實(shí)施例中的處理器機(jī)構(gòu)114包括一多核心架構(gòu)，其包含至少兩個(gè)單獨(dú)的(分立的)處理核心Cl和C2，根據(jù)一實(shí)施例其可設(shè)置為單個(gè)晶片(die)(例如芯片)。也按如下所述，處理器114置于處理器板或“主”板115上。同樣地，分別設(shè)置有用于與遠(yuǎn)程設(shè)備通訊和信息顯示的互連的輸入/輸出(I/O)板117和用戶接口(UI)板123。成像器112和多核處理器114的功能將在以下作進(jìn)一步詳細(xì)的描述。通常，處理器運(yùn)行視覺(jué)系統(tǒng)進(jìn)程119，該進(jìn)程適利用了多核處理器機(jī)構(gòu)114的優(yōu)點(diǎn)，以及運(yùn)行ID查找和解碼進(jìn)程121?？蛇x地，解碼進(jìn)程的全部或部分可由處理器114的一獨(dú)立的晶片上的專用的解碼器芯片處理。
[0054]照相機(jī)110包括透鏡總成116，其可選地為可拆卸以及可與各種各樣的常規(guī)(或定制)安裝基座透鏡總成置換。該透鏡總成可手動(dòng)或自動(dòng)對(duì)焦。在一實(shí)施例中，透鏡總成116可以包括基于已知的系統(tǒng)的自動(dòng)聚焦(自動(dòng)-對(duì)焦)機(jī)構(gòu)，比如市場(chǎng)上可買到的液體透鏡系統(tǒng)。在一實(shí)施例中，安裝基座可定義為熟知的電影(cine)或“C型安裝”基座的幾何結(jié)構(gòu)-其他已知的或定制的幾何結(jié)構(gòu)在可選的實(shí)施例中有明確的設(shè)想。
[0055]如圖所示，示例性的視野擴(kuò)展器(FOVE) 118安裝在透鏡總成116的前面。FOVE允許視野120的寬度WF的擴(kuò)展，通常透鏡總成116在一給定焦距處限定寬度WF為初始寬度(小于視野之間的任何重疊區(qū)域(或多個(gè)重疊區(qū)域)的寬度)的N倍，而視野120的長(zhǎng)度LF減少至初始長(zhǎng)度的1/N倍。F0VE118可以使用各種各樣的機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)，一般地包括一組斜鏡，其將視野劃分為一連串的成像器的垂直分割部分。在一實(shí)施例中，上述結(jié)合的FOVE構(gòu)造為，引導(dǎo)其外側(cè)鏡的方向以接收來(lái)自場(chǎng)景的不同的橫向部分的光，該場(chǎng)景可以是具有對(duì)象的移動(dòng)的流水線(如圖1所示)。其后，外側(cè)鏡將光引導(dǎo)至一分束器的配合的垂直傾斜的內(nèi)側(cè)鏡，隨后，引導(dǎo)光通過(guò)FOVE中的實(shí)質(zhì)上與照相機(jī)的光軸對(duì)準(zhǔn)成一直線的光圈，以避免圖像失真。內(nèi)側(cè)鏡將來(lái)自每一外側(cè)鏡的光分別引導(dǎo)至成像器上的分立的條帶，其中一個(gè)條帶垂直(例如)堆疊在另一個(gè)的上方，然后視覺(jué)系統(tǒng)查找并分析整個(gè)圖像的特征。由鏡限定的視野包括橫向的(widthwise)重疊區(qū)，其為一定的尺寸并設(shè)置為確保中央的特征完全地出現(xiàn)在至少一個(gè)條帶中。在另一個(gè)實(shí)施例中，移動(dòng)的鏡在獲取的圖像幀之間改變位置，以便場(chǎng)景的全寬成像于連續(xù)的巾貞中。示范性的FOVE機(jī)構(gòu),包括本文描述的FOVE機(jī)構(gòu),在由Nunnink等發(fā)明的標(biāo)題為“用于視覺(jué)系統(tǒng)視野擴(kuò)展的系統(tǒng)和方法”的美國(guó)專利申請(qǐng)?zhí)?3367141中示出和描述。該申請(qǐng)以參照的方式結(jié)合至本文中作為有用的背景資料。
[0056]在一實(shí)施例中，F(xiàn)OVEl 18設(shè)置有第一外側(cè)鏡，其相對(duì)于照相機(jī)的光軸構(gòu)成一銳角，以及設(shè)置有第二外側(cè)鏡，其相對(duì)于光軸的相反側(cè)構(gòu)成一相反的銳角。從視覺(jué)系統(tǒng)照相機(jī)的方向，一分束器位于第一外側(cè)鏡和第二外側(cè)鏡的前方。該分束器設(shè)置有第一反射面和第二反射面。示例性地第一外側(cè)鏡和第一反射面設(shè)置為將來(lái)自場(chǎng)景的第一視野沿著光軸對(duì)準(zhǔn)至成像器。同樣地，示例性地第二外側(cè)鏡和第二反射面設(shè)置為將來(lái)自場(chǎng)景的第二視野沿著光軸對(duì)準(zhǔn)至成像器。在場(chǎng)景處沿水平方向，第一視野至少部分地從第二視野隔開(kāi)。另外，第一外側(cè)鏡、第二外側(cè)鏡和分束器設(shè)置為將第一視野和第二視野中的每一個(gè)以成垂直堆疊關(guān)系的條帶狀投影至成像器。應(yīng)該清楚，在本文的各種實(shí)施例中，明確的有設(shè)想到各式各樣的FOVE實(shí)施方式。
[0057]FOVE使視野足夠?qū)σ运俣萔L在移動(dòng)的流水線126上相對(duì)于照相機(jī)總成110移動(dòng)的對(duì)象122、124 (例如箱子)成像，以便適當(dāng)?shù)孬@取有用特征(例如條型碼130、132、134)。作為例子，視野120的寬度WF擴(kuò)展至大約與流水線126的寬度WL相配。在可選的實(shí)施例中可設(shè)想，對(duì)象保持固定而照相機(jī)總成可以在一軌道或其他適當(dāng)?shù)慕Y(jié)構(gòu)(例如機(jī)械手)上相對(duì)于對(duì)象移動(dòng)。舉例來(lái)說(shuō)，兩個(gè)具有不同高度HOl和H02的對(duì)象122和124分別通過(guò)視野120。如上所述，高度差為一般地要求照相機(jī)總成改變焦距的一個(gè)因素。當(dāng)對(duì)象更快地移動(dòng)通過(guò)視野120時(shí)，更迅速地改變對(duì)焦的能力變得十分需要。同樣地，更迅速地識(shí)別有用特征和使用視覺(jué)系統(tǒng)處理器114處理這些特征的能力變得十分需要。明確地可設(shè)想，可以采用多個(gè)具有配合的F0VE、照明器及其他附件的視覺(jué)系統(tǒng)照相機(jī)總成以對(duì)通過(guò)場(chǎng)景的對(duì)象進(jìn)行成像。例如，設(shè)置第二視覺(jué)系統(tǒng)180 (以虛線顯示)以對(duì)對(duì)象的相對(duì)側(cè)成像。如圖所示，該額外的視覺(jué)系統(tǒng)180連接(經(jīng)由連接182)至上述的系統(tǒng)100。這允許共用圖像數(shù)據(jù)和同步捕獲和照明觸發(fā)，連同其它功能一起(例如使用如下所述的互連的照相機(jī)總成的主從機(jī)構(gòu))。按照如下所述的各種多核心進(jìn)程，每一照相機(jī)總成可以獨(dú)立處理圖像數(shù)據(jù)或可以執(zhí)行互連的照相機(jī)總成的核心中的一些或所有進(jìn)程。進(jìn)一步的視覺(jué)系統(tǒng)的數(shù)目、放置與操作在各種實(shí)施例中高度可變。
[0058]I1.系統(tǒng)的電子部分
[0059]通過(guò)參考圖2，成像器電路板113、主電路板115、1/0電路板117和UI電路板123的電路布線和功能將更詳細(xì)地描述。如圖所示，成像器112位于成像器板113上，并可以包括市場(chǎng)上可買到的CM0S200萬(wàn)像素灰階單元，比如來(lái)自比利時(shí)的CMOSIS的型號(hào)CMV2000。其他類型和尺寸的成像器可設(shè)置在可選的實(shí)施例中，其包括更高或更小分辯率的成像器、彩色成像器、多光譜的成像器等等。經(jīng)由控制和數(shù)據(jù)連接，成像器可操作地連接至一 FPGA210(或其他的可編程電路)，根據(jù)以下所述的示例性的實(shí)施例，該FPGA執(zhí)行圖像處理進(jìn)程。對(duì)應(yīng)本說(shuō)明書(shū)的目的，F(xiàn)PGA或等效的高速處理邏輯，比如ASIC、DSP，諸如此類，可以稱為“成像器-接口(imager-1nterconnected)”“預(yù)處理器”,其對(duì)接收到的來(lái)自成像器的圖像巾貞流執(zhí)行初期的和/或某些自動(dòng)調(diào)整功能。進(jìn)而，盡管以FPGA作為例子，但任何可以執(zhí)行所需的預(yù)處理功能的可編程的或非可編程的處理邏輯(或多個(gè)邏輯)都可明確地設(shè)想作為“預(yù)處理器”使用。示范性的預(yù)處理器電路為FPGA的ECP3族，其可從美國(guó)俄勒岡州HillsbOT0市的Lattice Semiconductor購(gòu)買。FPGA210與適當(dāng)?shù)囊欢ǔ叽绲姆且资У挠洃涹w212(Flash)互連，記憶體212向FPGA提供結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)。FPGA210還控制可選的內(nèi)部照明214 (以下進(jìn)一步描述)以及可選的用于向照相機(jī)鏡頭總成提供快速自動(dòng)對(duì)焦的可變(例如液體)透鏡總成216。同樣，本文描述的預(yù)處理器適合于執(zhí)行某些功能，包括但不局限于自動(dòng)調(diào)整、圖像數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換和獲取的圖像數(shù)據(jù)存儲(chǔ)操作，直接地與圖像內(nèi)的信息處理有關(guān)的各種各樣的額外進(jìn)程(例如視覺(jué)系統(tǒng)進(jìn)程)可由該預(yù)處理器執(zhí)行，比如查找特征，諸如此類。更一般地，成像器的高幀率使這樣的高速處理器的使用變得可取(在各種實(shí)施例)，以操作相對(duì)于獲取的圖像幀的初始進(jìn)程。
[0060]一種快速操作液體鏡頭總成的一種方式為EL-6-18-VIS-LD薄膜底液體鏡頭，其可從瑞士的OptotuneAG處獲得。除了高速操作之外，此鏡頭還定義，示例性地，一個(gè)6毫米的光圈，令其非常適合用于廣角成像和高速操作。此示例性的可變鏡頭封裝具有18X18.4X8.9 (厚度)mm的尺寸?？刂齐娏髟诖蠹s在0到200mA之間。響應(yīng)時(shí)間通常小于2毫秒并且其校正時(shí)間通常小于10毫秒。在將此液體鏡頭整合到示例性的鏡頭總成之后，所述整個(gè)鏡頭總成提供了大約為20度的視野以及大約60毫米到無(wú)限遠(yuǎn)的焦距調(diào)節(jié)范圍。在運(yùn)行中，所述EL-6-18-VIS-LD為形變鏡頭。其包括注塑成型的、注有光學(xué)液體并由彈性聚合物膜密封的容器。鏡頭的撓曲與液體中壓力成正比。所述EL-6-18采用電磁致動(dòng)器，其在容器上施加壓力。因此，鏡頭的焦距由通過(guò)致動(dòng)器線圈的電流所控制。此焦距隨著施加電流的增加而減少。
[0061]溫度傳感器218設(shè)置為與透鏡關(guān)聯(lián)以監(jiān)視透鏡附近的工作溫度。這允許液體透鏡的基于溫度的調(diào)整，以及其他的與溫度相關(guān)的參數(shù)和功能。溫度傳感器置于I2C總線220上，I2C總線220還使用適當(dāng)?shù)目刂菩盘?hào)控制內(nèi)部照明214和液體透鏡，該控制信號(hào)由透鏡生產(chǎn)商指定。如下所述，額外的溫度傳感器可設(shè)置至一個(gè)或多個(gè)電路板(例如傳感器288)以監(jiān)視系統(tǒng)的各種部件的溫度狀態(tài)。如圖所示，總線220與多核處理器114在主板115上互連。同樣地，F(xiàn)PGA210經(jīng)由串行外圍接口(SPI)總線224和PCIe總線226捆綁至處理器114，SPI和PCIe在單元之間分別傳送控制和數(shù)據(jù)信號(hào)。示例性地，F(xiàn)PGA210和處理器114之間的SPI224總線接口(interconnection)由處理器114采用以在系統(tǒng)啟動(dòng)期間配置FPGA。隨后的配置、圖像數(shù)據(jù)的通訊及其他系統(tǒng)數(shù)據(jù)，在PCIe總線226上傳送。PCIe總線可以配置為雙(2X)通道。FPGA210還經(jīng)由16位連接與64MB的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器228互連，該數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器允許圖像數(shù)據(jù)的緩沖，以便在成像器板件水平支持成像器的高幀率-以及可隨后采用這樣的圖像幀用于如下所述的下游的圖像處理或自動(dòng)調(diào)整功能。通常，自動(dòng)調(diào)整的一部分可能需要使用更低分辯率的圖像。進(jìn)而，獲取的圖像的序列可以較低的分辯率(滿足FPGA功能)儲(chǔ)存在記憶體228中而較高分辯率的圖像送往處理器114用于如下描述的進(jìn)程。記憶體228可為任何可接受的類型，比如DDR3動(dòng)態(tài)隨機(jī)存取存儲(chǔ)器?？蛇x地，可以采用另一個(gè)記憶體類型，比如靜態(tài)隨機(jī)存取存儲(chǔ)器(SRAM)。還設(shè)置有用于各種成像器板部件的適當(dāng)?shù)碾娫措妷?30，其取自外部的電壓源(一般地為120-240VAC壁式(wall)電流與適當(dāng)?shù)淖儔浩?、整流器等?。
[0062]鏈路232還示例性地將FPGA210與外部照明控制連接器234連接，連接器234在I/O板117上并露出在照相機(jī)總成110外殼后部的外面。同樣地，鏈路232還通過(guò)在I/O板117上的同步觸發(fā)器連接236與FPGA互連，以使圖像獲取(包括照明觸發(fā))與其他的互連的照相機(jī)總成同步。該互連可發(fā)生于多個(gè)照相機(jī)總成同時(shí)成像箱子的多個(gè)側(cè)面的情況和/或箱子通過(guò)流水線上的多個(gè)相對(duì)鄰近的站點(diǎn)的情況。同步避免照明器之間的串?dāng)_，及其他不合需要的影響。一般地說(shuō)，應(yīng)注意到在該實(shí)施例中，各種圖像獲取功能和/或進(jìn)程，包括內(nèi)外照明、對(duì)焦和亮度控制全部直接地由快速運(yùn)行的FPGA進(jìn)程245控制。這允許主板處理器114將操作集中在視覺(jué)系統(tǒng)任務(wù)上，以及圖像數(shù)據(jù)解碼。此外，采集的同步還允許多個(gè)照相機(jī)總成共享單個(gè)照明器或照明器組，因?yàn)檎彰髌?或多個(gè)照明器)在每一照相機(jī)獲取一圖像幀時(shí)對(duì)應(yīng)每一照相機(jī)獨(dú)立觸發(fā)。
[0063]注意到可為外部觸發(fā)器提供適當(dāng)?shù)慕涌?。這樣的外部觸發(fā)器可允許照相機(jī)總成的選通，以便當(dāng)一運(yùn)動(dòng)目標(biāo)在視野范圍內(nèi)時(shí)進(jìn)行圖像獲取。該選通避免獲取不必要的流水線上的對(duì)象之間的空間的圖像。一檢測(cè)器或其他的開(kāi)關(guān)裝置可用于根據(jù)常規(guī)技術(shù)提供選通信號(hào)。
[0064]FPGA210在圖像上提供某些預(yù)處理工作以提高圖像數(shù)據(jù)操作的速度和效率。圖像數(shù)據(jù)從成像器112串行地轉(zhuǎn)移至FPGA。全部或部分的數(shù)據(jù)可臨時(shí)儲(chǔ)存在數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器228，以便各種FPGA操作對(duì)其分析。FPGA210將串行的圖像數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為使用常規(guī)技術(shù)的PCIe協(xié)議，以便其與處理器的數(shù)據(jù)總線架構(gòu)兼容并在PCIe總線226上傳輸至處理器114。然后該圖像數(shù)據(jù)直接地傳送至數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器244內(nèi)，以用于處理器核心Cl和C2的隨后處理。通過(guò)利用多個(gè)核心，可允許許多在處理圖像數(shù)據(jù)時(shí)的可取的和效率增強(qiáng)的運(yùn)算，其在如下詳細(xì)描述。FPGA210還被編程(例如FPGA進(jìn)程245)以分析獲取的圖像數(shù)據(jù)，從而執(zhí)行具體的系統(tǒng)自動(dòng)調(diào)整操作，比如自動(dòng)亮度控制(例如自動(dòng)曝光)和自動(dòng)對(duì)焦控制(例如在使用液體透鏡總成216時(shí))。一般地，對(duì)于焦距改變的情形，比如遇到不同高度的對(duì)象，這要求亮度和對(duì)焦均要調(diào)整。通常，這些操作要求成像器112的更高的圖像獲取率(例如在約每秒200-300圖像幀的速度下獲取)以允許對(duì)圖像數(shù)據(jù)的額外的操作，而處理器114處的凈解碼率最低為每秒100幀。也就是說(shuō)，一些圖像是在FPGA內(nèi)處理，而其他的被傳送至主板115上的記憶體用于視覺(jué)系統(tǒng)處理(例如ID查找和在圖像中發(fā)現(xiàn)的ID的解碼)，而不用使處理器的最大幀率妥協(xié)讓步降低。更一般地，數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器228緩沖獲取到的圖像幀并(從由高幀率帶來(lái)的過(guò)剩數(shù)目的可用圖像幀中)采用一些幀以用于FPGA210的自動(dòng)調(diào)整功能，同時(shí)傳送其他的至處理器114作進(jìn)一步處理。FPGA210和處理器114之間的功能的分工有利于效率以及系統(tǒng)資源的更優(yōu)化的利用。
[0065]在各種實(shí)施例中，F(xiàn)PGA210和記憶體228可適配為，接收在高采集幀率時(shí)圖像幀的“爆發(fā)”，其采用該圖像幀“爆發(fā)”中的一部分幀用于執(zhí)行自動(dòng)調(diào)整，并將其他的幀以適合于處理器處理速度的速度發(fā)送至該處理器。從該“爆發(fā)”(例如，當(dāng)對(duì)象在視野中時(shí))中獲得的高容量的圖像巾貞，可在下一個(gè)對(duì)象到達(dá)視野的時(shí)間點(diǎn)之前的空隙(i nt er s t i t i a I)時(shí)間期間，饋送出至處理器114，其中下一個(gè)對(duì)象到達(dá)視野時(shí)，引起下一個(gè)“爆發(fā)”，而下一個(gè)“爆發(fā)”也被獲取、儲(chǔ)存并被傳輸?shù)教幚砥?14。
[0066]此處所使用的術(shù)語(yǔ)“進(jìn)程(process)”和/或“處理器”應(yīng)從廣義上來(lái)理解，包括各種基于電子硬件和/或基于軟件的功能和部件。此外，所述的進(jìn)程或處理器能夠與其他進(jìn)程和/或處理器組合或分為多個(gè)子進(jìn)程或處理器。根據(jù)此處的實(shí)施例可對(duì)這種子程序和/或子處理器進(jìn)行各種不同的組合。同樣地，可明確設(shè)想到，此處所述的任何功能、進(jìn)程和/或處理器能夠利用電子硬件、軟件、或硬件和軟件的結(jié)合實(shí)施，其中該軟件由程序指令的非易失性的計(jì)算機(jī)可讀媒介組成。
[0067]參照?qǐng)D2的主板115，顯示有多核處理器114?？刹捎酶鞣N類型、牌子和/或配置的處理器以履行此處的實(shí)施例的教導(dǎo)。在一示例性的實(shí)施例中，處理器114包括雙核心DSP，比如可從德克薩斯州的達(dá)拉斯市的德州儀器公司購(gòu)買到的型號(hào)6672。對(duì)應(yīng)本文設(shè)想地視覺(jué)系統(tǒng)應(yīng)用的目的，處理器114可足夠快地工作且具性價(jià)比。作為本文使用的術(shù)語(yǔ)“多核心”應(yīng)該指的是兩個(gè)(即“雙核心”)或更多的分立的處理器，其實(shí)現(xiàn)于單個(gè)晶片上和/或封裝于單個(gè)板載電路芯片內(nèi)。每一核心一般能夠獨(dú)立處理存儲(chǔ)在記憶體244中的數(shù)據(jù)的至少一部分。處理器114與非易失性存儲(chǔ)器240互連，非易失性存儲(chǔ)器240包含適當(dāng)?shù)膯?dòng)配置數(shù)據(jù)。這允許在照相機(jī)系統(tǒng)啟動(dòng)時(shí)，包括在加載任何程序代碼和/或操作系統(tǒng)軟件時(shí)的處理器的基本運(yùn)作。該程序代碼/操作系統(tǒng)軟件儲(chǔ)存在程序存儲(chǔ)器242中，程序存儲(chǔ)器242可配置為使用各種固態(tài)存儲(chǔ)器裝置。在一示例性的實(shí)施例中，采用具有32MB容量和16位接口的NORFlash記憶體。在啟動(dòng)時(shí)，從flash程序存儲(chǔ)器242加載程序代碼至數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器244內(nèi)。處理器操作的圖像數(shù)據(jù)及其他數(shù)據(jù)也儲(chǔ)存在數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器244中，且當(dāng)系統(tǒng)進(jìn)程不再需要其時(shí)可從數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器清刷掉?？刹捎酶鞣N類型、尺寸和配置的存儲(chǔ)器。在一實(shí)施例中，該存儲(chǔ)器為256MB的具有64位接口的DDR3動(dòng)態(tài)隨機(jī)存取存儲(chǔ)器。
[0068]其他常規(guī)的用于驅(qū)動(dòng)處理器和提供其他功能(比如排除代碼錯(cuò)誤)的電路也設(shè)置在主板115上并與處理器114互連。這些電路可根據(jù)常規(guī)技術(shù)配置，并可包括核心電壓調(diào)整器246 (例如，來(lái)自德州儀器的型號(hào)TO)7242)、LVDS時(shí)鐘發(fā)生器248 (例如來(lái)自德州儀器的型號(hào)CDCE62005)以及順序微型控制器250 (例如來(lái)自亞利桑那州Chandler市的MicrochipTechnology Inc.的PIC18F45)。在處理器114上的一端口和順序微控制器250之間還互連設(shè)置有JTAG接口 252(例如60針和14針)。適當(dāng)?shù)碾妷?例如1.5V、1.8V、2.5V以及6.2V)由I/O板上的電壓源254提供至主板115的各種電路元件上，電壓源254與調(diào)整器260(例如24V至3.3V調(diào)整器)相連。這樣經(jīng)由適當(dāng)?shù)碾娎|262從電源(例如24V壁式變壓器)接收外部電力。主板115和配合的處理器114經(jīng)由裝載于處理器上的UART連接至I/O板，該UART連接位于外殼外部的符合RS-232標(biāo)準(zhǔn)的串行連接器266。該端口可用于控制外部功能，比如警告、輸送器流水線關(guān)閉斷路，諸如此類。處理器還包括經(jīng)由物理層芯片268和千兆位以太網(wǎng)變壓器270連接至外殼后部的以太網(wǎng)端口的串行千兆位媒質(zhì)獨(dú)立接口(SGMII)。這樣允許圖像數(shù)據(jù)及其他控制信息經(jīng)由網(wǎng)絡(luò)傳送至一遠(yuǎn)程計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。經(jīng)由接口計(jì)算機(jī)和適當(dāng)?shù)挠脩艚缑?例如基于網(wǎng)頁(yè)的圖形用戶界面/ 一個(gè)或多個(gè)瀏覽器屏幕)，還允許用戶對(duì)系統(tǒng)的功能進(jìn)行編程。在各種實(shí)施例中(圖中未顯示)，作為可選項(xiàng)，照相機(jī)總成也可以設(shè)置有無(wú)線以太網(wǎng)連接、藍(lán)牙?:通訊等等。
[0069]處理器SPI總線224連接至適當(dāng)?shù)腁TTINY微控制器272 (例如可從加州的SanJose市的Atmel公司購(gòu)買)，其使用常規(guī)技術(shù)實(shí)現(xiàn)接口至4x光學(xué)輸入(4X OPTO IN) 274和4x光學(xué)輸出(4X OPTO OUT) 276。該接口提供“慢的” I/O操作，包括外部選通觸發(fā)輸入、良好-讀取輸出和不良-讀取輸出、編碼器輸入(例如在移動(dòng)流水線傳動(dòng)組裝上對(duì)移動(dòng)脈沖計(jì)數(shù))、目標(biāo)檢測(cè)以及各種其他的I/O功能?？偩€224還連接在n板123上的進(jìn)一步的ATTINY微控制器280。該微控制器連接至在照相機(jī)總成外殼后部外面的用戶界面(UI)裝置。這些裝置包括但是不局限于，有聲音調(diào)發(fā)生器282 (例如蜂鳴器)、一個(gè)或多個(gè)控制按鈕284和一個(gè)或多個(gè)指示燈286 (例如LED)。這些裝置允許使用者執(zhí)行各種功能，包括視覺(jué)系統(tǒng)訓(xùn)練、校準(zhǔn)，諸如此類，以及接收系統(tǒng)運(yùn)行的狀態(tài)。這可包括通/斷的功能、故障警告、讀取ID時(shí)的成功/失敗，等等。公共的狀態(tài)指示器(LED)可關(guān)聯(lián)觸發(fā)-通、觸發(fā)-斷、編碼器以及目標(biāo)檢測(cè)狀態(tài)。還可以可選地設(shè)置其他的接口裝置(圖中未顯示)，比如顯示屏和/或字母數(shù)字顯示。I/O板117包括適當(dāng)?shù)臏囟葌鞲衅饕员O(jiān)視內(nèi)部溫度。
[0070]應(yīng)該清楚，在各種板的每一個(gè)上的部件的放置和位置，以及那些部件的功能是高度可變的。明確地可設(shè)想，在各種實(shí)施例中可采用更多或更少的電路板。同樣地，多個(gè)部件的一些或全部功能可合并為單個(gè)電路，或一具體的所述的部件的一些或全部功能可分割成一個(gè)或多個(gè)板上的多個(gè)電路。此外，圖2所描述的部件、互連接口、總線架構(gòu)和功能僅僅為各種可執(zhí)行相似功能的電路布線的示例。本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)該清楚具有相似的或相同的功能的可選的電路布線的結(jié)構(gòu)。
[0071]II1.物理封裝
[0072]已描述照相機(jī)總成的各種電路板上的電子元件的機(jī)構(gòu)布置，以及他們的各自的互連接口和功能，現(xiàn)參照?qǐng)D3-7，其描述了照相機(jī)總成110的物理結(jié)構(gòu)。圖3-6描述了根據(jù)一實(shí)施例的照相機(jī)總成110，其具有常規(guī)透鏡310和環(huán)繞的內(nèi)側(cè)(環(huán)形)照明總成320。圖7為更詳細(xì)的照相機(jī)總成110的外部視圖，其具有如圖1所述的可選的FOVE附件118。
[0073]照相機(jī)總成110的外殼330由具有適當(dāng)?shù)膭傂院蜔徂D(zhuǎn)移特性的材料建造。在一示例性的實(shí)施例中，可采用鋁合金(例如6061)來(lái)建造外殼的部分或整體。本體332還設(shè)置有圍繞其周界的一體成型的縱向翅片339以進(jìn)一步輔助傳熱。外殼330由三個(gè)主要部分組成，本體332、前部334和后部336。本體332為具有開(kāi)口的內(nèi)部的單體件。前部334和后部336均分別使用坐落于孔338和孔410的螺絲固定至本體的相對(duì)端部。前部334和后部336壓緊至本體的端部以構(gòu)成氣密密封，該密封保護(hù)內(nèi)部的電子元件以使其不與灰塵、濕氣及其他可存在于制造過(guò)程或其他工藝環(huán)境的污染物接觸。墊片510 (例如0形環(huán)，看圖5)置于本體332的每一各自的端部，以緊壓密封前部334和后部336。注意到本體可制成突出結(jié)構(gòu)，其具有適當(dāng)?shù)挠煽仔纬傻某量准皯?yīng)用于外側(cè)和內(nèi)側(cè)的其他機(jī)器加工形狀。
[0074]如圖5所示，成像器板和配合的成像器112抵靠前部334固定，其中成像器垂直于由透鏡總成310限定的光軸0A。在該實(shí)施例中，采用固定透鏡總成310，其具有以常規(guī)配置的前部和后部凸透鏡512和514。舉例來(lái)說(shuō)，所述的透鏡總成為具有C型安裝基座的16mm透鏡總成。其以螺紋旋入照相機(jī)總成透鏡基座520，透鏡基座520從前部334伸出。在以下描述的可選的實(shí)施例中，明確地設(shè)想到其他的鏡頭型號(hào)和安裝基座配置。
[0075]該透鏡被一輪狀的內(nèi)環(huán)照明總成320圍繞，照明總成320具有外環(huán)524以及在其前端具有照明電路板526。電路板526被支撐在三個(gè)支座528上，支座528繞光軸OA以三角形的朝向設(shè)置。在該實(shí)施例中，照明由8個(gè)具有配合的透鏡532的高輸出LED530 (例如OSRAM Dragon LED)提供。該LED工作在選定的、非連續(xù)的可視和/或接近可視(例如紅外線)的波長(zhǎng)。在各種實(shí)施例中，不同的LED工作在不同的波長(zhǎng)，該波長(zhǎng)可由照明控制進(jìn)程選定。例如一些LED可工作在綠色波長(zhǎng)，而其他的可工作在紅色波長(zhǎng)。參照?qǐng)D6，其中照明總成320已經(jīng)除去，露出照相機(jī)總成110的正面610。正面610包括一對(duì)多針連接器614和616，其位于成像器板上并類似于圖2中的圖示部件214和216。也就是說(shuō)，5針連接器614經(jīng)由電纜(圖中未顯示)與照明板526互連。連接8針連接器616以控制并為以下描述的可選的液體透鏡總成供電。正面610還包括三個(gè)基座620 (其可具有螺紋)以支撐每一照明電路板支座528。還可看到帶螺紋的C型安裝基座520。注意到所述的內(nèi)側(cè)照明總成320為用于視覺(jué)系統(tǒng)照相機(jī)總成的可選的實(shí)施。在本文描述的各種實(shí)施例中，該內(nèi)側(cè)照明總成可省略而被取代為一個(gè)或多個(gè)外側(cè)照明總成，或者，在某些特殊情況下，為環(huán)境照明。
[0076]特別參照?qǐng)D5的剖面圖，成像器板由帶狀電纜550連接至主板115，示例性地主板115抵靠本體內(nèi)部的頂側(cè)。主板在該位置中與本體332和配合的翅片339交換熱量，以允許更好的熱轉(zhuǎn)移。主板115可使用緊固件安裝，或如圖所示，使用托架元件552安裝，其在沒(méi)有和板上電路元件干涉的位置與主板115的下側(cè)嚙合。托架552包括下部延伸件553，其具有一孔，該孔套住在基座554上以可伸縮的形式向上延伸的垂直的豎桿555?；?54坐落于外殼本體332的底側(cè)上。托架552經(jīng)由置于托架下側(cè)和基座554之間并環(huán)繞延伸件553和豎桿555的壓縮彈簧556朝上偏置。該機(jī)構(gòu)允許通過(guò)調(diào)整托架552相對(duì)于基座554的位置來(lái)插入或移除板。亦即，為了安設(shè)板115，使用者逆著彈簧556的偏置力壓下托架552，將板115滑入本體332的內(nèi)部，然后釋放托架552以使其有壓力地與板115扣合，并使其維持在抵靠本體332內(nèi)部的頂端的位置。移除則為該過(guò)程的相反。板115通過(guò)彈簧556抵靠本體332穩(wěn)固地保持扣合，從而保證足夠的熱交換。在各種實(shí)施例中，主板115還可以包括板上的散熱器，其連接至本體332。同樣地，熱傳導(dǎo)膠，或另一熱轉(zhuǎn)移介質(zhì)，可設(shè)置于板115的接觸部分(例如處理器114)和本體332的內(nèi)表面之間。簡(jiǎn)要地參照?qǐng)D13，如以下所述，主板115的上側(cè)可包括熱間隙墊1330，其填充板115上部和本體內(nèi)表面之間的間隙。
[0077]更一般地，還參照?qǐng)D5A，本體332的內(nèi)表面580相對(duì)于主板115的型面成形為，使其與主板115上的突出物、表面貼裝元件、電路元件的形狀接近一致，且這些元件安裝為適應(yīng)本體的形狀。也就是說(shuō)，較高的元件靠向縱向中心線放置，本體在該處存在有較高的型面，而較矮的元件沿著主板的縱軸的任一側(cè)放置。更一般地，元件遵照本體內(nèi)部的幾何結(jié)構(gòu)被分成多個(gè)高度區(qū)域。在某些電路傾向于大的或高的(例如電容)情形，這些元件可分成兩個(gè)或更多的較小元件，其具有與單個(gè)較大元件相同的總體電子學(xué)量值。熱間隙填充物(例如墊或另一媒介)設(shè)置于板和內(nèi)部頂端之間，而元件的這樣的放置，基于本體的內(nèi)部幾何結(jié)構(gòu)，保證本體與矮和高的元件之間的距離均最小化。示例性地，如圖所示，多核處理器設(shè)置為直接地接觸本體的內(nèi)側(cè)(一般地在其之間具有薄層的熱傳導(dǎo)膠)，如此本體作用為處理器的有效散熱器。同樣如圖所示，主板115經(jīng)由穿過(guò)板中的孔的豎桿582，相對(duì)于托架552向橫側(cè)偏移(indexed laterally)。這樣保證托架和板相對(duì)于本體維持預(yù)設(shè)的對(duì)齊。注意到，盡管在所述的實(shí)施例中降溫為被動(dòng)的，但在進(jìn)一步的實(shí)施例中一個(gè)或多個(gè)風(fēng)扇單元可參與對(duì)外殼的內(nèi)部或外部降溫。尤其是，可沿著本體332的底部設(shè)置4個(gè)安裝孔588(其中2個(gè)在圖5A中以虛線顯示)。在該實(shí)施例中，這些孔588接納常規(guī)的60x60mm計(jì)算機(jī)風(fēng)扇?？蛇x地，如下所述，孔588可接納一中介的托架，其用于安裝風(fēng)扇和/或其他的明確地設(shè)想的風(fēng)扇機(jī)構(gòu)/尺寸。在外殼上可設(shè)置一連接件，或可采用用于一外部接頭以連接適當(dāng)?shù)碾妷哼m配器并為風(fēng)扇(或多個(gè)風(fēng)扇)供電。此外，輔助物冷卻機(jī)構(gòu)(例如液體冷卻)可用于可選的實(shí)施例。通常，系統(tǒng)設(shè)計(jì)成使用環(huán)境冷卻來(lái)運(yùn)行直到接近40度。然而，某些環(huán)境中，在工作溫度可超過(guò)該值的情形，至少一個(gè)冷卻風(fēng)扇的使用被啟用。
[0078]如圖5所示，I/O板117安裝為抵靠在照相機(jī)總成外殼330的后部336內(nèi)。I/O板117由帶狀電纜560連接至主板115的后端。功能如參照?qǐng)D2所述的各種后部連接器420、422、424、426和428 (參見(jiàn)圖4)從I/O板117的后側(cè)延伸。I/O板同樣地經(jīng)由帶狀電纜570與UI板123互連。如圖所示，UI板沿后部336的成角度的頂面440向使用者露出。在其他的實(shí)施例中，可改變本體上和/或內(nèi)的電路板的布置和位置。
[0079]參照?qǐng)D7和圖7A的更詳細(xì)的剖面圖，F(xiàn)0VE118顯示為附著聯(lián)接器710，聯(lián)接器710包括在照相機(jī)總成前部的可拆卸的L形托架712。托架712包括垂直板714，其面對(duì)照相機(jī)前部334并以緊固件固定，以及包括水平板716，其適配為使進(jìn)一步的安裝支架和支承結(jié)構(gòu)固定于其上。聯(lián)接器710的托架712還可以用來(lái)安裝可拆卸的照明器750，如下所述。FOVE外殼730相對(duì)于照相機(jī)總成由一組4個(gè)的豎桿732支撐，豎桿732固定至照相機(jī)側(cè)的基座托架中，且豎桿732固定至FOVE外殼的后壁736。凸緣736由適當(dāng)?shù)木o固件或其他的固定機(jī)構(gòu)(圖中未顯示)固定至FOVE外殼730的后部。透鏡總成116由所述的圓柱外罩720覆蓋，圓柱外罩720在照相機(jī)總成110的正面(610) 110F0VE外殼730的后部之間延伸。外罩720可拆卸并用于密封透鏡和FOVE外殼以防止其接觸灰塵和防止外部環(huán)境的污染物滲入其中。豎桿732或另一可接受的開(kāi)放式框架讓使用者可以對(duì)透鏡總成116進(jìn)行調(diào)整和保養(yǎng)。豎桿732可移動(dòng)地(加粗箭頭744)支撐滑動(dòng)塊746，滑動(dòng)塊746與滑動(dòng)的透鏡外罩1692嚙合。一對(duì)包含低摩擦套管(bushing)的接頭747套住兩個(gè)(或更多的)豎桿732。0型環(huán)748、749分別嵌入至凸緣736的內(nèi)圓周的內(nèi)側(cè)和相對(duì)的L形托架712的垂直面714的內(nèi)圓周的內(nèi)側(cè)。透鏡外罩720可向前滑出圖中所描述的密封位置以露出透鏡總成116 (作為示范性的透鏡類型，在圖7A以虛線顯示)。垂直面714上成形有止推臺(tái)肩754，其限定中心孔口(orifice) 756。該臺(tái)肩阻止外罩720在其密封地嚙合以后繼續(xù)朝向照相機(jī)總成往前移動(dòng)。同樣地，后部擋塊758設(shè)置在外罩720的前端以接合凸緣736的內(nèi)面。外罩720的向前滑動(dòng)使其進(jìn)入FOVE外殼730的內(nèi)部直到滑動(dòng)塊與凸緣736的外壁接合。這樣會(huì)提供足夠的空間以觸及透鏡1697用于調(diào)整和/或保養(yǎng)。FOVE外殼730可由各種材料建造，包括各種聚合體，比如注射塑模、填充有玻璃的聚碳酸酯和/或合成物，或金屬，比如招。尤其是，填充玻璃的聚碳酸酯使模制工序期間收縮導(dǎo)致的尺寸公差最小化。FOVE外殼的前端向場(chǎng)景開(kāi)放并包括遮蓋透明窗740。
[0080]進(jìn)一步參考圖8和圖9，圖中移除了外殼730，更詳細(xì)地顯示了 FOVE鏡的幾何結(jié)構(gòu)。在各種實(shí)施例中，可米用各種光學(xué)部件和機(jī)構(gòu)來(lái)提供F0VE,而一般地設(shè)想到，F(xiàn)OVE將一寬幅圖像劃分為至少兩個(gè)堆疊的圖像(條帶)，其每一個(gè)占據(jù)成像器的一部分。以這種方式，圖像高度減少約1/2 (有一些重疊)，而每一條帶的寬度為(同樣有一些重疊)為成像器的全寬。假定示例性的照相機(jī)總成提供雙核處理能力和高圖像采集速度，可使用各種處理技術(shù)來(lái)執(zhí)行該對(duì)條帶的高效率和快速處理(如下所述)。示例性地，F(xiàn)OVEl 18基于上述合并進(jìn)來(lái)的由Nunnink等發(fā)明的標(biāo)題為“用于視覺(jué)系統(tǒng)視野擴(kuò)展的系統(tǒng)和方法”的美國(guó)專利申請(qǐng)?zhí)?3367141。從Nunnink等發(fā)明的標(biāo)題為“用于視覺(jué)系統(tǒng)視野擴(kuò)展的系統(tǒng)和方法”、同一日期提交的共同受讓人的部分連續(xù)的美國(guó)專利申請(qǐng)?zhí)?受理號(hào)C12-004CIP( 119/0126P1))中，可根據(jù)視覺(jué)系統(tǒng)照相機(jī)總成而采用的FOVE機(jī)構(gòu)的進(jìn)一步實(shí)施例，以及配合的聯(lián)接器和附件，作為有用的背景信息同樣地進(jìn)行描述，且其中的教導(dǎo)明確地通過(guò)參照合并至本文。
[0081]如圖8所示，F(xiàn)OVE的光學(xué)部件包括左外側(cè)鏡810和右外側(cè)鏡812，以及堆疊的且交叉的內(nèi)側(cè)鏡820和822。外側(cè)鏡810和812以不同的角度傾斜。同樣地，內(nèi)側(cè)鏡820、822以不同的角度傾斜。參照?qǐng)D9，顯示有每一外側(cè)鏡810和812的視野910和912。設(shè)置有輕微重疊的區(qū)域0R，其至少和在焦距FD處成像的最大的有用特征(例如最大的條型碼)一樣寬。這保證該特征的完整圖像出現(xiàn)在兩個(gè)視野910、912的至少一個(gè)中。成像視野910、912的每一個(gè)被其各自的外側(cè)鏡完全反射在內(nèi)側(cè)的交叉的鏡820、822上，如圖所示。然后該反射的圖像進(jìn)一步反射至透鏡310，每一視野相對(duì)于另一視野垂直堆疊(由鏡810、812、820、822的每一個(gè)相對(duì)傾斜導(dǎo)致)。從而，如圖10用示意圖顯示，視野910、912的每一個(gè)分別投影在成像器112上的一對(duì)堆疊的條帶區(qū)域1010、1012的每一個(gè)上?？稍O(shè)置相對(duì)小的、垂直的重疊區(qū)域1030，其同時(shí)包括視野910、912的圖像。在垂直方向上的重疊視透鏡總成的光圈而定，且可使用小的光圈設(shè)定來(lái)實(shí)現(xiàn)最小化，比如F:8。每一條帶上的虛線1040和1042代表圖9的視野OR的水平重疊。該區(qū)域被分析，以為了得到完整的特征(例如ID)，其可在一個(gè)條帶和中完全呈現(xiàn)，并在另一個(gè)條帶中全部或部分地缺失。
[0082]在一示例性的實(shí)施例中，以代表性的尺寸作為舉例，外側(cè)鏡810、812的每一個(gè)具有40-120mm之間的水平長(zhǎng)度0ML，其典型地為84mm，以及在20_50mm之間的垂直高度0MH，其典型地為33mm。同樣地，交叉的內(nèi)側(cè)鏡820、822示例性地具有30_60mm水平長(zhǎng)度CML，其典型地為53mm，以及10_25mm的垂直高度CMH，其典型地為21mm。在一示例性的實(shí)施例中，外側(cè)鏡810、812的總體水平跨距大約235mm，而每一各自的外側(cè)鏡面和配合的內(nèi)側(cè)鏡面(例如210和220 ；212和222)之間的間距MS大約為100mm。以在選定的照相機(jī)鏡頭310中進(jìn)行的預(yù)先的測(cè)量和適當(dāng)?shù)膶?duì)焦調(diào)整為基礎(chǔ)，根據(jù)大約35-40mm的焦距FD以高分辨率通過(guò)單個(gè)FOVE照相機(jī)機(jī)構(gòu)覆蓋大約60-80cm的整體擴(kuò)展的視野WF。如圖所示，F(xiàn)OVE將兩個(gè)視野910,912分隔為兩個(gè)堆疊的條帶，其每一個(gè)在成像器上大約有600像素的高度，其將提供足夠的分辯率或在一快速移動(dòng)的流水線上的條型碼特征的充分解碼。
[0083]如圖11所示，F(xiàn)OVE總成允許附屬橫桿型照明器750的可拆卸的安裝。照明器750(或多個(gè)照明器)相對(duì)于FOVE外殼的位置在進(jìn)一步實(shí)施例中為高度可變。在該實(shí)施例中，照明器750附加在托架1110上，相對(duì)FOVE外殼730的底側(cè)，托架1110從聯(lián)接器710 (請(qǐng)看Fig7)向前延伸。托架1110和橫桿型照明器可永久或可拆卸地嚙合，例如，使用穿過(guò)托架1110的頂端并插入照明器750的頂側(cè)上的螺紋孔(圖中未顯示)的螺紋緊固件(圖中未顯示)。該托架可連接到L形托架712的安裝孔盡管描述了橫桿型照明器，但可采用各種可選的照明類型和配置。照明器可包括多個(gè)多波長(zhǎng)的光源，其選擇性的工作和/或光源以不同的亮度、角度或范圍工作。在可選的實(shí)施例中，其他的附屬機(jī)構(gòu)，比如粘合帶、鉤子和圈結(jié)型緊固件、螺絲等等，可用于在照明和托架部件之間提供牢靠和可拆卸的機(jī)械連接。例如，于同一日提交的由Saul Sanz Rodriguez和Laurens Nunnink發(fā)明的標(biāo)題為“COMPONENTATTACHED DEVICES AND RELATED SYSTEMS AND METHODS FOR MACHINE VISION SYSTEMS”的 申請(qǐng)人:的共同受讓人的美國(guó)專利申請(qǐng)?zhí)?受理號(hào)C12-022)，參照其作為進(jìn)一步的背景資料合并至本文中。該申請(qǐng)描述了使用磁性的總成將照明器及其他光學(xué)附件附加至FOVE總成或其他的視覺(jué)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的技術(shù)。
[0084]注意到，如本文描述，F(xiàn)OVE的使用是擴(kuò)展FOV的一個(gè)選項(xiàng)，以相對(duì)于高度提供更寬的高寬比。作為FOVE的補(bǔ)充(或代替FOVE的)另一可采用選項(xiàng)是，使用構(gòu)造為具有(例如)
1:4或1:5的高寬比的圖像傳感器。這樣的比例對(duì)于掃描沿一較寬的流水線移動(dòng)的對(duì)象來(lái)說(shuō)，可為最理想的。從而，在各種實(shí)施例中，本文的用于照相機(jī)總成的傳感器可選定為具有寬的高寬比的傳感器，其中像素寬度為像素高度的倍數(shù)。用于操作圖像數(shù)據(jù)的示例性的方法和過(guò)程可適合于處理寬的傳感器上的數(shù)據(jù)，例如，用處理器的不同核心操作傳感器的不同的區(qū)域。
[0085]現(xiàn)參考圖12，根據(jù)一實(shí)施例，其描述示例性的液體透鏡總成1210，配合照相機(jī)總成110使用，以及配合的安裝基座520。在該實(shí)施例中，液體透鏡單元1220 (如上所述的薄膜基單元)安裝在罩體1222中，罩體1222使用托架結(jié)構(gòu)1230收容透鏡單元1220的矩形形狀。可采用各種支承結(jié)構(gòu)以固定總成1210內(nèi)的透鏡。液體透鏡單元示例性地包括外殼1232，其支撐前部偏置鏡頭1240。在偏置鏡頭1240后面安裝有可變的、充液的薄膜透鏡1244。該透鏡基于致動(dòng)器總成1250的機(jī)電致動(dòng)而變化。致動(dòng)器總成、溫度傳感器及其他部件由帶狀電纜1256連接到8針連接器616，帶狀電纜1256從液體透鏡罩體1232延伸出透鏡總成罩體1222外。電纜的路線和/或罩體及其他部件的尺寸/形狀是高度可變的。透明護(hù)罩玻璃1258設(shè)置在液體透鏡單元1220的后部以對(duì)其密封。接收的光線被傳輸?shù)竭m當(dāng)?shù)闹卧谡煮w1222內(nèi)的固定后部透鏡1260。罩體包括安裝總成1270 (其還可以包括鎖環(huán)-圖中未顯示)，其以螺紋將透鏡總成1210固定至照相機(jī)正面610的安裝座520處。作為自動(dòng)對(duì)焦的應(yīng)用，液體透鏡總成1210的聚焦如下進(jìn)一步描述。
[0086]盡管圖中未顯示，本文描述的任何透鏡總成可包括各種光學(xué)濾波器以削弱某些波長(zhǎng)的光或提供各種效果，比如偏振。同樣地照明器可設(shè)置有各種濾光器。這樣允許，在某些類型的照明投射并通過(guò)適合該照明類型的濾光器接收時(shí)，對(duì)象的選擇性的成像。
[0087]應(yīng)該清楚，根據(jù)本文實(shí)施例，照相機(jī)總成可設(shè)置各種可選的接口和指示器。尤其參照?qǐng)D3、4和5，且現(xiàn)參照?qǐng)D13，在移除外殼的前部334、本體罩體332和后部336后，對(duì)照相機(jī)總成的內(nèi)部部件進(jìn)行描述。本體332和后部336之間的接頭包括半透明材料(腈綸或聚碳酸酯)的環(huán)1310，其作用為光導(dǎo)管。半透明的環(huán)1310可圍繞接頭的部分周界，或，如圖所述，圍繞接頭的整個(gè)(例如“360度指示器”)周界。環(huán)1310可為完全透明或其部分為透明。示例性地，環(huán)1310由多個(gè)不同顏色的光源(例如圖中未顯示的LED)中的一個(gè)照亮，該光源可操作地與成像器電路板113連接。LED的光經(jīng)由光導(dǎo)管或其他的光透射導(dǎo)管引導(dǎo)至環(huán)1310內(nèi)。根據(jù)照亮的顏色和/或時(shí)間(例如以某一時(shí)間比率或型式閃爍的一個(gè)或多個(gè)顏色)，該環(huán)可用作指示各種操作狀態(tài)。例如，良好的ID讀取和/或解碼可發(fā)光為綠色，而沒(méi)有(例如失敗或錯(cuò)誤)ID讀取/解碼可發(fā)光為紅色。閃爍的紅色可表明系統(tǒng)故障。其他顏色，比如黃色，也可以被包括在內(nèi)用于各種指示。該環(huán)提供獨(dú)特的和美觀的，而且直觀的方式來(lái)指示系統(tǒng)狀態(tài)。繞周界使用的照亮該環(huán)的光源數(shù)目高度可變，且可根據(jù)常規(guī)技術(shù)設(shè)置。盡管如圖所示，環(huán)1310夾在本體332和前部334之間，明確地可設(shè)想，相似的環(huán)可夾在后部336 (圖中未顯示)和本體332之間的使用上述原理的接頭處。另外，在各種實(shí)施例中，可在in部接頭和后部接頭處設(shè)直環(huán)。
[0088]IV.在多核處理器中處理圖像數(shù)據(jù)
[0089]示例性的多核處理器114相對(duì)于每一分立的核心(Cl、C2)給予高度的處理獨(dú)立性。無(wú)需用戶具體的指令，在進(jìn)程之間設(shè)置有最小限度的交叉通訊，以共享數(shù)據(jù)。通常每一處理器操作其自己的操作系統(tǒng),且獨(dú)立于另一個(gè)地操作加載的程序。RAM244中的對(duì)應(yīng)每一處理器的存儲(chǔ)空間一般地為非連續(xù)的，并具有最小限度的共享存儲(chǔ)區(qū)空間。處理器內(nèi)的內(nèi)部總線，酌情基于使用者的程序指令，提供核心之間的數(shù)據(jù)交換。從而，進(jìn)程給予將圖像處理任務(wù)劃分的能力，以便提高處理的效率和速度。以下為各種示例性的進(jìn)程的描述，這些進(jìn)程可使用處理器114的雙核功能執(zhí)行。
[0090]參照?qǐng)D14，如圖所示，通用化的程序1400允許處理器動(dòng)態(tài)地將不同的任務(wù)分配至每一處理器執(zhí)行。任務(wù)可以是對(duì)從FPGA傳送至該處理器的單個(gè)圖像幀的操作。該任務(wù)可以是一視覺(jué)系統(tǒng)任務(wù)，比如ID查找或ID解碼任務(wù)。進(jìn)程1400可允許在多核處理器114中的核心操作被優(yōu)化，以便核心被高效使用。也就是說(shuō)，如果ID查找相比ID解碼耗用少一些處理器資源，則一個(gè)核心可適配為查找多個(gè)ID，而另一個(gè)解碼具有查找到的ID的有用的圖像中貞。同樣地，在幀代表一 FOVE圖像的兩半的情形，圖像可在兩個(gè)核心之間分割，等等。通常，程序數(shù)據(jù)包括一個(gè)或多個(gè)調(diào)度算法，其可適配為以最高效率運(yùn)算具體的一組圖像數(shù)據(jù)。這些調(diào)度算法可幫助處理器預(yù)計(jì)每一核心在何時(shí)變得空閑執(zhí)行一給定任務(wù)。適當(dāng)?shù)恼{(diào)度算法在進(jìn)程1400的步驟1410中決定，而該算法非常適合于具體的一組任務(wù)，在步驟1420該組任務(wù)加載至至少一個(gè)核心。該核心成為多個(gè)核心的調(diào)度員并通過(guò)內(nèi)部總線傳送調(diào)度計(jì)劃。當(dāng)圖像幀通過(guò)PCIe總線從FPGA傳送至處理器的核心時(shí)，該幀被監(jiān)視，且將要在該圖像數(shù)據(jù)上執(zhí)行的任務(wù)由調(diào)度算法識(shí)別(步驟1430)。該調(diào)度算法分配圖像數(shù)據(jù)和任務(wù)至下一個(gè)可用的處理器(步驟1440)。該分配可基于預(yù)先估計(jì)處理器何時(shí)成為可用。當(dāng)具體的圖像幀上的任務(wù)完成時(shí)，該調(diào)度算法繼續(xù)監(jiān)視和分配新任務(wù)和數(shù)據(jù)至核心?？砷L(zhǎng)時(shí)間(overtime)采用該調(diào)度算法以監(jiān)視不同類型的任務(wù)的觀察到的結(jié)果，并優(yōu)化每一核心中的任務(wù)的優(yōu)先順序。一個(gè)核心具有限定哪一個(gè)核心接收任務(wù)的調(diào)度算法。
[0091]應(yīng)該注意到，在該示例性的實(shí)施例中，使用兩個(gè)核心Cl和C2為多核處理器的示范，其可包含三個(gè)或更多的核心。本文描述的進(jìn)程可適配為規(guī)模擴(kuò)大至三個(gè)或更多核心。
[0092]以下為根據(jù)實(shí)施例使用多核處理器的進(jìn)一步的進(jìn)程的描述:
[0093]參照?qǐng)D15的略圖，如圖所示為多核心進(jìn)程1500，其中處理器114接收分為兩個(gè)部分1520、1522的圖像幀1510。所述的部分可垂直(例如由FOVE提供的兩個(gè)視野)、水平劃分或按另一分割方法劃分(例如，交替的像素)。兩個(gè)(或更多)圖像部分1520、1522傳送至每一核心Cl和C2。兩個(gè)(或更多)局部圖像的每一個(gè)由與他們各自相應(yīng)的核心C1、C2并行地處理和解碼。解碼結(jié)果1530、1532可合并和提供至下游過(guò)程，比如良好ID讀取或沒(méi)有ID讀取的指示，以及將解碼的信息傳輸至一遠(yuǎn)程計(jì)算機(jī)。通?？稍趦蓚€(gè)局部圖像之間設(shè)置一重疊，以便圖像之間的ID在至少一個(gè)核心中被充分識(shí)別。該重疊可改變，但一般地為足夠大，以適當(dāng)?shù)貙⒁唤o定尺寸的ID包容在該局部圖像的至少一個(gè)中。在圖像由處理器本身分割的情形，通過(guò)同時(shí)發(fā)送重疊的圖像數(shù)據(jù)至兩個(gè)核心來(lái)提供該重疊。在具有FOVE的情況下，重疊存在于獲取的圖像中，且每一視野的圖像可被傳輸?shù)矫恳缓诵亩粠в蓄~外份額的重疊。核心之間的通訊(總線鏈路1540)允許結(jié)果的合并及其他需要的交叉核心通訊。[0094]在進(jìn)一步的實(shí)施例中，對(duì)于圖像之間很少或沒(méi)有重疊的情況(例如多個(gè)實(shí)質(zhì)上沒(méi)有重疊的FOVE圖像)，進(jìn)程1500可由一縫合(stitching)進(jìn)程代替。從而，在該實(shí)施例中，每一 FOVE圖像，有可能包括示范性的ID特征集的部分(然而并非全部)，以及兩個(gè)圖像均共同地包含實(shí)質(zhì)上整個(gè)ID特征集。采用核心的一個(gè)或多個(gè)以識(shí)別每一圖像中的ID片段之間的相互聯(lián)系并“縫合”為一完整的ID。這可發(fā)生于進(jìn)程的ID查找階段期間，在該進(jìn)程中，組合完整的ID，然后由一個(gè)或多個(gè)核心解碼，或發(fā)生于解碼進(jìn)程期間，例如該進(jìn)程解碼每一圖像的整個(gè)ID的一部分并試圖合并每一單獨(dú)的解碼結(jié)果。
[0095]注意到，盡管本文描述的每一多核心進(jìn)程如圖所示使用分立的核心來(lái)執(zhí)行分立的進(jìn)程，其可明確地設(shè)想到，本文使用的術(shù)語(yǔ)“核心”可廣泛地指一組核心。從而，在采用四核心處理器的情形，一組兩個(gè)的核心可負(fù)責(zé)一個(gè)進(jìn)程任務(wù)，而第二組的兩個(gè)核心可負(fù)責(zé)另一進(jìn)程任務(wù)。可選地，一組三個(gè)核心可負(fù)責(zé)一個(gè)(較高的處理開(kāi)銷)任務(wù)，而單個(gè)的核心可負(fù)責(zé)不同的(較低的處理開(kāi)銷)任務(wù)?？蛇x地，可通過(guò)將任務(wù)分配至適當(dāng)?shù)奶幚砥骱诵暮?或核心組來(lái)執(zhí)行同時(shí)的任務(wù)或4個(gè)同時(shí)的任務(wù)。根據(jù)給定任務(wù)的當(dāng)前處理需要，還可以對(duì)調(diào)度算法進(jìn)行編程來(lái)動(dòng)態(tài)地為不同的任務(wù)再指定核心。用于一給定任務(wù)所需的處理能力的適當(dāng)水平(例如多個(gè)核心)，可由實(shí)驗(yàn)、不同類型任務(wù)的運(yùn)算和監(jiān)測(cè)不同的處理器數(shù)目完成該任務(wù)的速度來(lái)確定。該過(guò)程如下所述。
[0096]參照?qǐng)D16的示意圖，如圖所示為多核心進(jìn)程1600，其中處理器114在一個(gè)(或一組)核心(或多個(gè)核心)Cl處接收?qǐng)D像幀1610，Cl執(zhí)行ID解碼以輸出解碼結(jié)果1620。第二個(gè)(或組)核心(或多個(gè)核心)C2，相反的，執(zhí)行一個(gè)或多個(gè)(非解碼)系統(tǒng)相關(guān)的任務(wù)1630，其通過(guò)輸出信息1640支持圖像采集及其他系統(tǒng)操作，信息1640用于進(jìn)一步的下游的任務(wù)。這樣的系統(tǒng)任務(wù)1630可包括(但是不局限于):
[0097]?對(duì)焦設(shè)定算法(包括測(cè)量距離/校準(zhǔn)和計(jì)算清晰度(sharpness))和自動(dòng)亮度(其可包括曝光、增益和照明強(qiáng)度)算法；
[0098]? JPEG (或其他 的)圖像數(shù)據(jù)壓縮，例如在圖像幀上執(zhí)行然后存儲(chǔ)和/或被傳輸?shù)揭贿h(yuǎn)程計(jì)算機(jī)；和/或
[0099]?波陣面重構(gòu)，其用于，例如一視覺(jué)系統(tǒng)中，其使用已知的波陣面編碼技術(shù)以提高景深。
[0100]在系統(tǒng)使用一個(gè)或多個(gè)核心執(zhí)行非解碼的系統(tǒng)任務(wù)的情形(例如圖16的進(jìn)程1600)，將系統(tǒng)任務(wù)分配給某些核心可取決于當(dāng)前的觸發(fā)頻率。如圖17所示，調(diào)度進(jìn)程1700在步驟1710決定當(dāng)前的觸發(fā)頻率。如果該觸發(fā)頻率低于某一閾值，從而可以使更少的核心執(zhí)行需要的解碼任務(wù)，決定步驟1720分配一個(gè)或多個(gè)核心至非解碼任務(wù)(步驟1730)。相反地，觸發(fā)頻率超出某一閾值(或多個(gè)閾值)時(shí)，一個(gè)或多個(gè)核心(核心數(shù)目可能依賴于頻率)被分配至解碼任務(wù)(步驟1740)。如圖所示在一簡(jiǎn)化的雙核心實(shí)施例中，在一低觸發(fā)頻率處，一個(gè)核心分配至解碼且另一核心分配至系統(tǒng)任務(wù)。在一更高的觸發(fā)頻率處，一個(gè)核心(例如Cl)分配至解碼，而該一個(gè)或另外的核心(或多個(gè)核心)(例如C2)可同時(shí)執(zhí)行解碼和系統(tǒng)任務(wù)。這尤其適用于雙核心系統(tǒng)。在一示例性的多核心系統(tǒng)中采用超過(guò)兩個(gè)核心，一個(gè)或多個(gè)核心可分配至解碼而其他的核心(或多個(gè)核心)同時(shí)分配至解碼和系統(tǒng)任務(wù)。
[0101]圖18用示意圖地描述進(jìn)程1800，其在一維碼和二維碼(或其他的獨(dú)立類型的要求不同的處理能力/解碼時(shí)間的特征)同時(shí)存在時(shí)采用多個(gè)核心。通常二維碼要求更多處理資源/時(shí)間以完全地解碼。一旦發(fā)現(xiàn)圖像中的ID，它們就被調(diào)度以便核心Cl和C2的每一個(gè)的任務(wù)動(dòng)態(tài)負(fù)載平衡，以優(yōu)化系統(tǒng)的吞吐量。例如，如圖所示，兩個(gè)一維碼1810和1820在各自的圖像1850和1860中。同樣地兩個(gè)二維碼1830和1840在各自的圖像中。這些碼被組織，以便在每下一個(gè)圖像處，二維和一維解碼任務(wù)可以在兩個(gè)核心之間切換。以這種方式，平均起來(lái)每一核心C1、C2產(chǎn)生同樣處理量的解碼結(jié)果1880、1890。
[0102]如圖19所示的多核心進(jìn)程1900分配第一個(gè)(或組)核心(或多個(gè)核心)以在由系統(tǒng)的最高處理量決定的最大時(shí)間內(nèi)解碼圖像(步驟1910)。如果超過(guò)該最大時(shí)間而沒(méi)有完成解碼，決定步驟1920則跳轉(zhuǎn)到?jīng)Q定步驟1930，其決定如果給定比最大時(shí)間更多的處理時(shí)間的話該圖像是否可解碼。如果不，那么系統(tǒng)指示沒(méi)有讀取(步驟1940)。如果解碼為假定可能的，則在步驟1950分配第二個(gè)(或組)核心(或多個(gè)核心)以嘗試進(jìn)一步解碼該圖像或更多的不能在該最大時(shí)間內(nèi)解碼的圖像(但是具有可花費(fèi)更多處理時(shí)間完成解碼的特征)。在一操作的實(shí)例中，假定圖像可在給定的更多時(shí)間下完成解碼的可能的特征包括:(a)已經(jīng)在圖像中找到該碼的定位圖案(finder pattern);和/或(b)來(lái)自一組印刷在對(duì)象上的碼的其他碼已經(jīng)被查找到(例如Maxicode和條型碼印在相同的包裝上而其中一個(gè)已經(jīng)被查找到)。可選地，如果一 ID假定或可能用更多時(shí)間可完成解碼，或通過(guò)利用一個(gè)或多個(gè)不同于當(dāng)前采用的算法完成解碼，則決定步驟1930可跳轉(zhuǎn)(以虛線顯示)至步驟1960，其中系統(tǒng)控制第一核心或重新分配第二核心以使用不同的解碼算法繼續(xù)處理該ID。該算法可為默認(rèn)選定或基于圖像中的和/或ID特征中的某些特征(例如明顯的圖像對(duì)比度等等)，其中該特征使這樣的算法特別適于對(duì)其處理。
[0103]圖19的進(jìn)程1900的變體如圖20所示。在所描述的進(jìn)程2000中，已經(jīng)達(dá)到在一給定圖像上的最大解碼時(shí)間(步驟2010和2020)。假設(shè)有給予更多處理時(shí)間可完成解碼的特征(否則在步驟2040中發(fā)出沒(méi)有讀取的指示信息)，系統(tǒng)允許第一個(gè)(或組)核心(或多個(gè)核心)繼續(xù)處理該圖像，且將下一個(gè)圖像的解碼分配至不同的(或組)核心(或多個(gè)核心)，以使第一個(gè)(或組)核心(或多個(gè)核心)完成其解碼任務(wù)(步驟2050)。
[0104]如圖21顯示的多核心進(jìn)程2100用于嘗試使用多個(gè)解碼算法來(lái)解碼一圖像中的ID/代碼2110。第一個(gè)(或組)核心(或多個(gè)核心)Cl嘗試用第一個(gè)解碼算法2120解碼ID/代碼2110，而第二個(gè)(或組)核心(或多個(gè)核心)C2同時(shí)(當(dāng)可用時(shí))嘗試用第二解碼算法2130解碼相同的ID/代碼2110。例如，一個(gè)核心Cl嘗試用對(duì)具有高對(duì)比度的DataMatrix碼優(yōu)化過(guò)的算法解碼該圖像，而另一個(gè)核心C2采用對(duì)低對(duì)比度的(DPM)碼優(yōu)化過(guò)的算法。解碼結(jié)果或解碼失敗2140、2150從核心(或核心組)Cl、C2的每一個(gè)輸出。注意到在某些實(shí)例中，來(lái)自不同算法的二組結(jié)果可合并以“縫合”成完整的碼或否則用來(lái)驗(yàn)證解碼任務(wù)。這可發(fā)生在任一結(jié)果都不是ID/代碼的完全(或可靠的)讀取的情形。
[0105]如圖22所示為，采用核心I (Cl)至核心N (CN)的另一多核心進(jìn)程2200。在該進(jìn)程中，使用一個(gè)(或組)核心對(duì)連續(xù)的圖像1-N (2210、2212、2214)的每一個(gè)進(jìn)行解碼。核心Cl-CN分別產(chǎn)生解碼結(jié)果1-N (2220、2222、2224)。如上所述，可基于預(yù)設(shè)的順序或基于動(dòng)態(tài)確定的順序來(lái)將圖像按序分配給上述的核心。在采用動(dòng)態(tài)分配(如上所述)的情況下，可考慮各種因素，比如碼類型和解碼一給定圖像的速度(例如解碼時(shí)間超過(guò)一最大閾值)。
[0106]圖23描述一多核心進(jìn)程2300，其中包含有ID的區(qū)域由一個(gè)(或組)核心定位，而該區(qū)域的ID在另一(或組)核心中解碼。圖像幀數(shù)據(jù)2310被同時(shí)傳輸?shù)胶诵腃l和C2。一個(gè)核心Cl操作用于查找包含有符號(hào)(ID)信息的區(qū)域的進(jìn)程2320，而另一個(gè)核心C2操作(典型地通過(guò)內(nèi)部總線在核心之間傳遞)ID解碼進(jìn)程，該ID解碼進(jìn)程使用區(qū)域信息2340來(lái)集中近似ID的信息和集中那些區(qū)域中的傳送的ID特征(例如條型碼方向、邊界等等)，以加速解碼進(jìn)程和高效地產(chǎn)生解碼結(jié)果2350。在使用超過(guò)兩個(gè)核心的情形，可用更少數(shù)目的核心來(lái)查找并使用更多核心來(lái)解碼(反之亦然)。
[0107]圖24描述了多核心進(jìn)程2400。在該實(shí)施例中，第一個(gè)(或組)核心Cl使用各種常規(guī)的和/或?qū)Ｓ玫囊曈X(jué)系統(tǒng)工具2420處理圖像幀數(shù)據(jù)2410，以提取相關(guān)的圖像信息(例如邊緣、降采樣的像素、斑點(diǎn)(blob)等等)。提取出來(lái)的圖像信息2440通過(guò)總線傳送至第二(或組)核心C2，由解碼進(jìn)程2430進(jìn)行解碼，解碼進(jìn)程2430包括用于解譯提取的信息以篩選與ID相像的特征的進(jìn)程。如此產(chǎn)生解碼結(jié)果2450 (如果有的話)。
[0108]圖25描述了與進(jìn)程2300和2400相似的多核心進(jìn)程2500。第一個(gè)(或組)核心Cl在傳送的圖像幀數(shù)據(jù)2510中采用ID存在/不存在進(jìn)程2520 (例如適于搜索與ID相像的特征，比如緊密的平行線，和/或圖像數(shù)據(jù)中的DataMatrix的幾何結(jié)構(gòu))，以確定ID/代碼的存在/不存在。這隨位置、地點(diǎn)或圖像特征信息的不同而不同，其中唯一地確定實(shí)際的存在或不存在。這決定圖像是否包含ID/代碼，如果沒(méi)有則丟棄而不做進(jìn)一步處理。存在/不存在信息2540被傳輸?shù)降诙?或組)核心C2。這在第二核心中用于執(zhí)行進(jìn)程2530或丟棄圖像數(shù)據(jù)。如果ID/碼顯示為存在，則第二(或組)核心C2采用ID定位和解碼進(jìn)程2530(或多個(gè)進(jìn)程)，通過(guò)與一符號(hào)呈現(xiàn)的充分的相似性來(lái)查找和解碼圖像。在解碼進(jìn)程完成時(shí)，輸出任何的解碼結(jié)果2550。除ID定位數(shù)據(jù)之外(或代替)，本文描述的這個(gè)及其他進(jìn)程可在核心之間傳輸其他的與ID相關(guān)的數(shù)據(jù)。這樣的其他的數(shù)據(jù)可包括，但是不局限于，圖像分辯率、ID類型等等。
[0109]多核心進(jìn)程2300、2400和2500的進(jìn)一步變體如圖26的進(jìn)程2600所述，第一個(gè)(或組)核心Cl分析每一圖像幀2610的數(shù)據(jù)，確定該圖像是否有足夠的質(zhì)量和/或內(nèi)容來(lái)給第二 (或組)核心C2處理。圖像分析進(jìn)程2620決定圖像特征和決定執(zhí)行ID查找和解碼進(jìn)程是否值得。如果值得，第一個(gè)(或組)核心Cl指示(發(fā)送指令2640)第二(或組)核心負(fù)責(zé)ID查找/定位和解碼進(jìn)程2630，該進(jìn)程輸出解碼結(jié)果2650。用于確定圖像數(shù)據(jù)充足性的可能的特征包括，但是不局限于，圖像對(duì)比度、清晰度/對(duì)焦質(zhì)量等等。如圖所示，同樣明確地可設(shè)想到，可在FPGA內(nèi)使用預(yù)設(shè)的適于在FPGA內(nèi)運(yùn)行的算法來(lái)操作圖像分析進(jìn)程2620的至少一部分。然后，將由該算法推導(dǎo)的信息傳送至一個(gè)或多個(gè)核心(例如C1、C2等等)，該信息用于根據(jù)進(jìn)程2630ID的定位和解碼。
[0110]應(yīng)該清楚，任何上述的多核心進(jìn)程可通過(guò)調(diào)度算法在單個(gè)運(yùn)行時(shí)間操作中與其他的多核心進(jìn)程組合。例如，可在一個(gè)核心中，作為一系統(tǒng)任務(wù)地運(yùn)行自動(dòng)對(duì)焦(圖16中的進(jìn)程1600)，以對(duì)應(yīng)對(duì)象的圖像采集的一部分，而局部圖像的處理(例如FOVE圖像的兩個(gè)部分)可在該圖像采集事件的隨后下一部分期間執(zhí)行。上述的其他的進(jìn)程還可以酌情在采集事件的其他部分期間執(zhí)行。
[0111]V.額外的系統(tǒng)特征和功能
[0112]在描述了本文視覺(jué)系統(tǒng)的電子、物理封裝和多核心進(jìn)程的各種示例性的實(shí)施例后，以下進(jìn)一步描述示例性的特征和功能，其可取地及有益地采用以加強(qiáng)整體的操作和多用性。[0113]典型地，焦距的確定和透鏡總成的快速調(diào)整在連續(xù)對(duì)象的基礎(chǔ)上是可取的，尤其是對(duì)象的高度和/或方向不同的情形(如圖1的實(shí)例所示)。通常，輸送系統(tǒng)及其他移動(dòng)的流水線適配為，包括:基于移動(dòng)-距離的脈沖形式的編碼器信號(hào)，其周期隨流水線速度變化。通過(guò)獲知脈沖之間的移動(dòng)-距離增量，即可確定在任意時(shí)刻的流水線(以及其上的對(duì)象的)的速度。從而，參照?qǐng)D27的進(jìn)程2700，編碼器信號(hào)輸入至照相機(jī)總成的接口(步驟2710)并處理以確定實(shí)際的對(duì)象速度(步驟2720)。當(dāng)對(duì)象上的特征(例如ID或其他的可辨別的形狀)被識(shí)別時(shí)，它們的像素漂移可在圖像幀之間追蹤(步驟2730)。幀之間的時(shí)間為已知的，從而，特征中的像素在幀之間的移動(dòng)使系統(tǒng)可以計(jì)算至對(duì)象(特征)的相對(duì)焦距。通過(guò)所述的屈曲的(diverging)照相機(jī)透鏡，像素漂移在較短距離處增加而在較長(zhǎng)距離處減少。從而，通過(guò)測(cè)量到的像素漂移，可使用基本方程計(jì)算焦距(步驟2740)。當(dāng)計(jì)算出焦距時(shí)，系統(tǒng)可命令FPGA適當(dāng)?shù)卣{(diào)整液體透鏡總成(或其他的自動(dòng)對(duì)焦透鏡)(步驟2750)。通常，儲(chǔ)存有電流值的列表與預(yù)設(shè)的焦距對(duì)應(yīng)。一旦獲知距離，系統(tǒng)設(shè)定電流為該值。用以保證電流調(diào)整與確定的焦距相配的透鏡總成校準(zhǔn)可定期地使用常規(guī)或定制的技術(shù)來(lái)執(zhí)行。在一示例性的實(shí)施例中，至一輸送器的已知的距離可用于校正液體透鏡的焦距。輸送帶上的一特征(或施加的基準(zhǔn)點(diǎn))被透鏡清晰聚焦，然后此特征被設(shè)為已知的焦距。這個(gè)特征可以是固定的(例如位于在視野內(nèi)的輸送器的側(cè)面)，或可在運(yùn)送帶上。在其位于運(yùn)送帶上的情形，其可選地編入為一編碼器位置由此可獲知視野內(nèi)的校準(zhǔn)特征的相對(duì)精確的位置(向下游方向)。
[0114]參照?qǐng)D28的進(jìn)程2800，F(xiàn)PGA (或其他的與成像器連接的預(yù)處理器)可包括一程序或進(jìn)程，其執(zhí)行對(duì)相似ID/代碼的特征的高速搜索。該進(jìn)程可使用標(biāo)準(zhǔn)ID查找程序，比如搜索多個(gè)相鄰的平行線或與datamatrix相似的邊緣的圖案。FPGA僅通過(guò)PCIe總線從緩沖器(存儲(chǔ)器228)傳送包含這樣的特征的圖像幀至處理器114 (步驟2820)，實(shí)質(zhì)上清除了不包含碼的圖像幀。然后處理器使用分配的核心(或多個(gè)核心)在接收的圖像幀上執(zhí)行進(jìn)一步的解碼進(jìn)程(步驟2830)。FPGA還可以傳輸相關(guān)的ID位置數(shù)據(jù)(如果有的話)以縮短處理器114內(nèi)的解碼時(shí)間。
[0115]參照?qǐng)D29，如圖所示視覺(jué)系統(tǒng)100具有照相機(jī)總成110、透鏡總成/外罩116和附加的F0VE118。FOVE已設(shè)置有一個(gè)或多個(gè)施加的基準(zhǔn)點(diǎn)2910，其可包括由亮和暗的元件構(gòu)成的棋盤狀方格圖案或另一清楚的可辨別的圖案。在該實(shí)施例中，基準(zhǔn)點(diǎn)2910施加到FOVE窗740的一角，相對(duì)于整體視野相對(duì)小和較遠(yuǎn)的位置(例如在一角落處)。可選地(或此外)，基準(zhǔn)點(diǎn)2912 (以虛線顯示)可放置在一鏡(例如大鏡812-以虛線顯示)上的適當(dāng)?shù)奈恢?。通常，基?zhǔn)點(diǎn)位于沿FOVE光程的一光學(xué)部件上。在基準(zhǔn)點(diǎn)和像平面(傳感器112-以虛線顯示)之間的距離可準(zhǔn)確地由在基準(zhǔn)點(diǎn)上對(duì)焦來(lái)確定，液體透鏡(或其他的透鏡總成)的焦距可準(zhǔn)確地校正。用于為液體透鏡(或其他的可變透鏡總成)提供“閉環(huán)”的自動(dòng)校準(zhǔn)的額外技術(shù)在由Laurens Nunnink等發(fā)明的標(biāo)題為“視覺(jué)系統(tǒng)攝影機(jī)中用于確定和控制焦距的系統(tǒng)和方法”的共同受讓的美國(guó)專利申請(qǐng)?zhí)?3563499中示出和描述。其中的教導(dǎo)通過(guò)參照作為有用的背景資料合并至本文中。通常，在該合并的申請(qǐng)中描述的結(jié)構(gòu)和技術(shù)要求為透鏡總成提供一結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)在校準(zhǔn)期間有選擇性地投影一基準(zhǔn)圖案到光程的至少一部分(其可在運(yùn)行時(shí)操作期間動(dòng)態(tài)(on-the-fly)發(fā)生)，但是在正常運(yùn)行時(shí)操作中允許視野的一些或全部在獲取對(duì)象圖像期間保持不受干擾。該方法大體消除由于制造公差、隨使用時(shí)間的校準(zhǔn)漂移、系統(tǒng)和/或透鏡總成的溫度所帶來(lái)的不準(zhǔn)確度。[0116]為了進(jìn)一步說(shuō)明，在圖29中，如圖所示，上述的可選的風(fēng)扇總成2920由螺絲或其他的緊固件2921安裝至照相機(jī)總成110的底側(cè)。連接電纜2922連接到在照相機(jī)總成后部的適當(dāng)?shù)倪B接器?？蛇x地，電纜2922可連接到一外部電源。
[0117]進(jìn)一步參考圖29A和29B的更詳細(xì)的透視圖，示例性的照相機(jī)總成110 (具有示范性的透鏡2928)還可以包括可選的托架2930，其提供相對(duì)于風(fēng)扇2920的中介總成。托架2930包括環(huán)形進(jìn)出口 2931，其尺寸設(shè)置為與風(fēng)扇葉片的直徑匹配以便使氣流通過(guò)該環(huán)形進(jìn)出口。托架2930還包括緊固件2932，其將托架固定至上述的照相機(jī)機(jī)身底部的螺紋孔(圖5a的588)。風(fēng)扇2920通過(guò)從托架緊固件2932偏移的緊固件2936安裝至托架2930的外面。這些緊固件2938置入托架2930的螺紋孔2937中。緊固件2936穿過(guò)墊片2938，墊片2938維持風(fēng)扇的安裝用法蘭的剛性。緊固件2936同樣穿過(guò)將風(fēng)扇2920從板的外面分隔開(kāi)的支座2940，從而允許從底面排出氣流。在一實(shí)施例中，該分隔的間距可在約0.5和2cm之間，但是可明確地設(shè)想大范圍的可能的偏距。請(qǐng)注意，可同樣明確地設(shè)想，在可選的實(shí)施例中，托架和/或風(fēng)扇可安裝在照相機(jī)本體的一個(gè)或多個(gè)側(cè)面(例如左或右側(cè))和/或頂側(cè)。這可部分地依賴于照相機(jī)的安裝機(jī)構(gòu)。風(fēng)扇可由常規(guī)的安全格柵覆蓋，該安全格柵作為緊固機(jī)構(gòu)的一部分，托架2930還包括一對(duì)示例性的具有緊固孔2944的接頭2934，其可作為安裝機(jī)構(gòu)的一部分用于懸掛照相機(jī)總成(和任何配合的附件，比如在成像場(chǎng)景上的F0VE)。
[0118]參照?qǐng)D30，液體透鏡(或另一可變透鏡)總成的精確操作可通過(guò)設(shè)置驅(qū)動(dòng)電流對(duì)焦距的特性曲線(或透鏡光功率)來(lái)提高。也就是說(shuō)，用于透鏡總成的驅(qū)動(dòng)電流的操作曲線在其整個(gè)焦距范圍通常為非線性的。所述的進(jìn)程3000用于非線性。在制造期間，或在校準(zhǔn)期間，所述透鏡被驅(qū)動(dòng)以在不同的已知焦距對(duì)焦對(duì)象/基準(zhǔn)點(diǎn)(步驟3010)。該透鏡被驅(qū)動(dòng)以在已知的焦距上對(duì)焦對(duì)象/基準(zhǔn)點(diǎn)。在該聚焦處，測(cè)量實(shí)際的驅(qū)動(dòng)電流(步驟3020)。該進(jìn)程持續(xù)穿越多個(gè)焦距的遞增(決定步驟3030和步驟3040)直到全部焦距通過(guò)該進(jìn)程被歷驗(yàn)。然后決定步驟3030跳轉(zhuǎn)至步驟3050，在步驟3050中，驅(qū)動(dòng)電流上的數(shù)據(jù)點(diǎn)用于產(chǎn)生驅(qū)動(dòng)電流對(duì)焦距(或光功率)的特性曲線。該特性曲線指示任何的非線性且其可儲(chǔ)存(例如一查找表或建模方程)以便透鏡隨后在運(yùn)行時(shí)期間使用由該特性曲線提供的修正量來(lái)驅(qū)動(dòng)。應(yīng)該清楚，用于透鏡驅(qū)動(dòng)電流的非線性的分析和糾錯(cuò)可使用對(duì)本領(lǐng)域技術(shù)人員顯而易見(jiàn)的廣泛的技術(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)。
[0119]參照?qǐng)D31，如圖所示為進(jìn)程3100，其基于FOVE圖像中的重疊區(qū)域測(cè)定焦距。圖像幀3110被分成兩個(gè)部分3120和3122，對(duì)應(yīng)FOVE的整體擴(kuò)展寬度的每一側(cè)。圖像部分3120和3122的每一個(gè)包含如上所述的配合的重疊區(qū)域3130和3132。重疊區(qū)域3130、3132的每一個(gè)的內(nèi)部有一個(gè)或多個(gè)可辨別的特征(例如X3140和條型碼3142)。這些特征可為在兩個(gè)重疊區(qū)均可見(jiàn)的任何對(duì)比度的元素。系統(tǒng)識(shí)別在每一重疊區(qū)域中識(shí)別這些特征并測(cè)定它們的相對(duì)位置和尺寸(步驟3150)。在不同的焦距這些參數(shù)均以已知的度量尺度改變。在步驟3160中，進(jìn)程3100比較對(duì)應(yīng)焦距的已知的對(duì)應(yīng)值的位置漂移(和尺寸差異，如果有的話)。更一般地，該進(jìn)程以疊像測(cè)距儀(coincidence range finder)的方式工作。然后該對(duì)應(yīng)焦距的數(shù)值在步驟3170中用于設(shè)定透鏡總成中的焦距。該進(jìn)程及其他本文描述的自動(dòng)調(diào)整進(jìn)程，可通過(guò)在FPGA上編制程序或使用處理器114 一個(gè)，或多個(gè)核心中的系統(tǒng)任務(wù)功能，其返回信息至FPGA以便可由FPGA執(zhí)行焦距調(diào)整。
[0120]如圖32所示，另一進(jìn)程3200用于更一般地測(cè)定通過(guò)視野的對(duì)象的速度和距離，其在自動(dòng)聚焦及其他自動(dòng)調(diào)整進(jìn)程中是有用的。在該實(shí)施例中，系統(tǒng)識(shí)別對(duì)象中的一個(gè)或多個(gè)特征，其典型地為對(duì)象本身的一些或全部邊緣或另一閉合或半閉合元素。在步驟3220，該進(jìn)程記錄和存儲(chǔ)該特征(或多個(gè)特征)的尺寸。然后該進(jìn)程尋找下一個(gè)具有特征(或多個(gè)特征)的圖像幀(決定步驟3230)和/或已經(jīng)獲得足夠的幀以作出決定。如果下一個(gè)幀將被處理，該進(jìn)程返回至步驟3220并記錄/存儲(chǔ)下一個(gè)幀中的特征(或多個(gè)特征)的尺寸。這樣延續(xù)直到再?zèng)]有可用的幀或已經(jīng)處理足夠的幀。然后決定步驟3230跳轉(zhuǎn)至步驟3240，在步驟3240中計(jì)算圖像幀之間的尺寸變化。然后在步驟3250，假設(shè)獲知圖像幀之間的時(shí)間軸并通過(guò)關(guān)于隨時(shí)間的尺寸的給定變化的速度的相對(duì)距離信息(例如一特性曲線或查找表)，該進(jìn)程計(jì)算對(duì)象的相對(duì)距離和速度。這可用于控制透鏡總成的對(duì)焦。
[0121]參照?qǐng)D33，兩個(gè)照相機(jī)總成M和S (省去F0VE)的示范性機(jī)構(gòu)位于場(chǎng)景的每一相對(duì)側(cè)上以便成像在不同的表面上具有多個(gè)ID的3312對(duì)象3310的前面和背面，僅其中有一些在每一照相機(jī)的視野中，但是其全部(例如前面3320、頂面3322和背面3324)完全地由兩個(gè)照相機(jī)總成M和S成像。每一照相機(jī)總成M和S包括各自的照明器MI和SI。值得注意的是照相機(jī)M和S分別的置于一主從機(jī)構(gòu)中，其中總成M上的在背面安裝的RS-485連接器3330 (其為照相機(jī)總成提供的通信接口的一部分并與處理器114通信)連接到Y(jié)型電纜3332。Y型電纜包括相對(duì)的公與母連接器3334。連接器(3336)中的一個(gè)連接相對(duì)的連接器3338，連接器3338經(jīng)由第二 Y型電纜3340連接至總成S，第二 Y型電纜3340具有進(jìn)一步的連接器3342以連接額外的從屬單元。為了避免照明器之間的串?dāng)_，總成M的處理器在時(shí)刻TM控制其成像收集和其照明觸發(fā)，以及在非連續(xù)的時(shí)刻TS控制總成S的圖像捕獲/照明。捕獲時(shí)刻TM和TS經(jīng)由一預(yù)設(shè)的時(shí)間軸偏置，其保證每一照相機(jī)總成的圖像捕獲不受另一個(gè)的干擾。圖像可由每一照相機(jī)總成中的任一核心處理，或可由使用適當(dāng)?shù)倪B接(例如網(wǎng)絡(luò)接線(圖2的270))在照相機(jī)之間共享圖像數(shù)據(jù)的兩個(gè)照相機(jī)總成中的任一核心處理。例如，一組核心可適配為在所有圖像中查找ID，而另一組可適配為解碼全部圖像?？赏ㄟ^(guò)適當(dāng)?shù)碾娎|連接額外的照相機(jī)總成，從而實(shí)現(xiàn)擴(kuò)展的主從機(jī)構(gòu)(或其他的控制機(jī)構(gòu))。
[0122]V1.總結(jié)
[0123]應(yīng)該清楚，上述的用于視覺(jué)系統(tǒng)的實(shí)施例，其采用的視覺(jué)系統(tǒng)照相機(jī)具有多核處理器、高速、高分辯率成像器、F0VE、自動(dòng)對(duì)焦透鏡以及與成像器連接的用于預(yù)處理圖像數(shù)據(jù)的預(yù)處理器，這些實(shí)施例在廣泛的應(yīng)用中提供高度可取的采集和處理速度，以及圖像清晰度。更特別地，該機(jī)構(gòu)高效地掃描，要求廣視野、尺寸和有用特征的位置不同，以及相對(duì)于系統(tǒng)視野相對(duì)快速移動(dòng)的對(duì)象。該視覺(jué)系統(tǒng)提供的物理封裝，具有多種物理互連接口以支持各種選項(xiàng)和控制功能。該封裝通過(guò)排布部件，優(yōu)化與周圍環(huán)境的熱交換，有效地驅(qū)散內(nèi)部產(chǎn)生的熱量，并包括散熱結(jié)構(gòu)以便于這樣的熱交換(例如翅片)。該系統(tǒng)還讓多種的多核心進(jìn)程優(yōu)化和使圖像處理和系統(tǒng)操作負(fù)載平衡(例如自動(dòng)調(diào)整任務(wù))。同時(shí)，其明確地設(shè)想到，上述的用于操作照相機(jī)總成和執(zhí)行視覺(jué)系統(tǒng)/解碼任務(wù)的方法和程序，可以各種方式組合以獲得所需的處理結(jié)果。同樣地，可根據(jù)處理?xiàng)l件切換程序(例如程序2100能被使用然后視情況切換至程序2300等等)。同樣地，給定多個(gè)核心(大于兩個(gè))，多個(gè)程序可同時(shí)執(zhí)行(例如程序2500在4核心的兩個(gè)中執(zhí)行，而程序2600同時(shí)在4核心的另外兩個(gè)中執(zhí)行)。
[0124]以上詳細(xì)地描述了本發(fā)明示例性的實(shí)施例。在不背本發(fā)明的精神和保護(hù)范圍的情況下，可對(duì)本發(fā)明進(jìn)行多種修改并提供附加物。視情況而定，以上所描述的每一不同實(shí)施例的特征可結(jié)合其它所述實(shí)施例的特征，以提供與新實(shí)施例相關(guān)的特征組合的多樣化。另外，在上文描述本發(fā)明的裝置和方法的多個(gè)單獨(dú)的實(shí)施例時(shí)，于此所描述的僅僅是本發(fā)明的原理的示例性應(yīng)用。例如，本文使用的各種方向的和方位的術(shù)語(yǔ)，比如“垂直”、“水平”、“上”、“下”、“底部”、“頂部”、“側(cè)”、“前部”、“后部”、“左”、“右”等，僅作為相對(duì)的習(xí)慣使用而非作為相對(duì)于一固定坐標(biāo)系，比如重力的絕對(duì)方位。同樣，盡管未描述，但可明確地設(shè)想到，由各種結(jié)構(gòu)(例如頂部吊桿、天花豎桿、梁等等)支撐的各種安裝機(jī)構(gòu)視情況而定，可用于相對(duì)于成像場(chǎng)景固定照相機(jī)總成及其他視覺(jué)系統(tǒng)部件。同樣地，盡管FOVE如圖所示為雙視野擴(kuò)展器，但明確地可設(shè)想到FOVE可將視野擴(kuò)展至三個(gè)或更多的視野，每一個(gè)在成像器上適當(dāng)?shù)赝队盀橐痪植繄D像。同樣，盡管所述的FOVE擴(kuò)展沿“寬度”維度進(jìn)行，明確地可設(shè)想到該術(shù)語(yǔ)“寬度”可以本文的“高度”代替，在需要這樣的應(yīng)用的情況下。從而，擴(kuò)展可沿寬度和高度中的任一個(gè)發(fā)生。同樣地，明確地可設(shè)想到，內(nèi)部或外部照明可包括投射可見(jiàn)的和/或用于特殊功能的不可見(jiàn)(例如近紅外光)的波長(zhǎng)，比如校準(zhǔn)，而成像器可適配為在具體的任務(wù)期間唯一地讀取這樣的波長(zhǎng)，比如校準(zhǔn)。此外，盡管本文FPGA和處理器的每一個(gè)所示為執(zhí)行某些功能，明確地可設(shè)想到一些功能可在這些結(jié)構(gòu)的任一個(gè)中切換。在可選的實(shí)施例中，大多數(shù)的任務(wù)和功能可通過(guò)多核處理器執(zhí)行，而由所述的FPGA執(zhí)行的基于硬件/固件的功能可減至最小限度，或FPGA可完全省略，這有利于適配為在適當(dāng)?shù)臅r(shí)間以適當(dāng)?shù)母袷綇膱D像傳感器發(fā)送圖像數(shù)據(jù)至處理器的不同的電路。因此，此說(shuō)明書(shū)僅應(yīng)被當(dāng)作示例性說(shuō)明，而不應(yīng)該作為對(duì)本發(fā)明保護(hù)范圍的限制。
【權(quán)利要求】
1.一種視覺(jué)系統(tǒng)，包括: 包括成像器和處理器機(jī)構(gòu)的照相機(jī)，該處理器機(jī)構(gòu)包括， Ca)與成像器互連的預(yù)處理器，其以第一幀率接收和預(yù)處理來(lái)自成像器的圖像，以及 (b)多核處理器，其從預(yù)處理器接收已預(yù)處理的圖像并在其上執(zhí)行視覺(jué)系統(tǒng)任務(wù)，以產(chǎn)生與該圖像中信息相關(guān)的結(jié)果。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的視覺(jué)系統(tǒng)，其中第一幀率高于一第二幀率，多核處理器以該第二幀率從預(yù)處理器接收?qǐng)D像，預(yù)處理器與一數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器相互連接，該數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器緩沖來(lái)自成像器的圖像。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的視覺(jué)系統(tǒng)，其中多核處理器與一數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器相互連接，該數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器存儲(chǔ)有對(duì)應(yīng)多核處理器的每一核心的操作指令，且存儲(chǔ)有由每一核心基于一調(diào)度來(lái)處理的圖像數(shù)據(jù)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的視覺(jué)系統(tǒng)，其中至少一個(gè)核心構(gòu)造和設(shè)置為，執(zhí)行自動(dòng)調(diào)整功能，該自動(dòng)調(diào)整功能包括照明控制、亮度曝光和自動(dòng)對(duì)焦透鏡的對(duì)焦中的至少一個(gè)。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的視覺(jué)系統(tǒng)，其中該自動(dòng)對(duì)焦透鏡包括一液體透鏡。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的視覺(jué)系統(tǒng)，其中該結(jié)果包括已解碼的符號(hào)信息，其來(lái)自包含一符號(hào)碼的對(duì)象。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的視覺(jué)系統(tǒng)，進(jìn)一步包括一視野擴(kuò)展器(FOVE)，其將在成像器接收的圖像劃分為多個(gè)沿一擴(kuò)展寬度的局部圖像。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的視覺(jué)系統(tǒng)，其中每一局部圖像分別由多核處理器的一核心處理。
9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的視覺(jué)系統(tǒng)，進(jìn)一步包括相對(duì)于位于透鏡總成光程上的成像器在已知的焦距處的基準(zhǔn)點(diǎn)，以便其以(a)有選擇性地和(b)部分地中的至少一種方式暴露給成像器，以及包括用于測(cè)定透鏡對(duì)焦的自校準(zhǔn)進(jìn)程。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的視覺(jué)系統(tǒng)，其中該基準(zhǔn)點(diǎn)位于FOVE的至少一個(gè)光學(xué)部件上。
11.根據(jù)權(quán)利要求7所述的視覺(jué)系統(tǒng)，進(jìn)一步包括相對(duì)于FOVE可拆卸的外部照明器。
12.根據(jù)權(quán)利要求1所述的視覺(jué)系統(tǒng)，其中該處理器機(jī)構(gòu)包括一成像器板，該成像器板包括成像器和一主板，該主板包括多核處理器，該主板由一彈簧承載的托架總成偏置抵靠在照相機(jī)外殼內(nèi)部的一側(cè)。
13.根據(jù)權(quán)利要求1所述的視覺(jué)系統(tǒng)，其中該處理器機(jī)構(gòu)包括一主板，該主板限定了由凸起的電路元件構(gòu)成的型面，該型面設(shè)置為遵循照相機(jī)外殼的內(nèi)部一側(cè)的內(nèi)型面，以最小化兩者之間的距離。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的視覺(jué)系統(tǒng)，其中該外殼在其外側(cè)包括多個(gè)散熱翅片。
15.根據(jù)權(quán)利要求1所述的視覺(jué)系統(tǒng)，其中該照相機(jī)包括具有一前部的外殼，其中該前部包括一透鏡框架以及在該透鏡框架中的可拆卸地安裝的透鏡，該透鏡包括一液體透鏡總成。
16.根據(jù)權(quán)利要求1所述的視覺(jué)系統(tǒng)，其中該預(yù)處理器包括:FPGA、ASIC和DSP中的至少一個(gè)。
17.根據(jù)權(quán)利要求1所述的視覺(jué)系統(tǒng)，進(jìn)一步包括相對(duì)于照相機(jī)安裝的液體透鏡總成，其由預(yù)處理器和多核處理器中的至少一個(gè)控制。
18.根據(jù)權(quán)利要求1所述的視覺(jué)系統(tǒng)，進(jìn)一步包括一接口，其對(duì)應(yīng)于相對(duì)照相機(jī)總成的視野移動(dòng)的流水線的外部速度信號(hào)。
19.根據(jù)權(quán)利要求1所述的視覺(jué)系統(tǒng)，其中該預(yù)處理器和/或多核處理器中的至少一個(gè)構(gòu)造和設(shè)置為，基于速度信號(hào)和多個(gè)圖像執(zhí)行以下操作中的至少一個(gè): (a)控制可變透鏡的對(duì)焦， (b)測(cè)定至成像對(duì)象的焦距， (C)校正至流水線的焦距，以及 Cd)測(cè)定成像對(duì)象的相對(duì)速度。
20.根據(jù)權(quán)利要求1所述的視覺(jué)系統(tǒng)，其中該照相機(jī)包括一外殼，其具有由半透明材料制成的環(huán)，該環(huán)建造和設(shè)置為照射多個(gè)預(yù)設(shè)的顏色中的一個(gè)，以向使用者提供對(duì)應(yīng)系統(tǒng)狀態(tài)的指示器。
21.根據(jù)權(quán)利要求1所述的視覺(jué)系統(tǒng)，進(jìn)一步包括一照明環(huán)，其沿本體的一部分并繞本體周界的至少一部分延伸，其以多個(gè)預(yù)設(shè)的顏色中的一個(gè)發(fā)射一指示光，以向使用者提供對(duì)應(yīng)系統(tǒng)狀態(tài)的指示器。
22.根據(jù)權(quán)利要求1所述的視覺(jué)系統(tǒng)，其中該照相機(jī)與另一具有多核處理器的在圖像上執(zhí)行視覺(jué)系統(tǒng)任務(wù)以產(chǎn)生與該圖像信息相關(guān)的結(jié)果的照相機(jī)相互連接，該照相機(jī)和另一照相機(jī)設(shè)置為主從關(guān)系 ，以使該照相機(jī)的操作與另一照相機(jī)的操作同步且在兩者之間共享選定的信息。
23.根據(jù)權(quán)利要求23所述的視覺(jué)系統(tǒng)，其中該另一照相機(jī)的照明和圖像采集觸發(fā)配合該照相機(jī)的照明和圖像采集觸發(fā)。
24.—種視覺(jué)系統(tǒng)，包括: 一照相機(jī)，其包括捕獲圖像的成像器和處理器機(jī)構(gòu)，該處理器機(jī)構(gòu)包括， 一多核處理器，其接收由成像器捕獲的圖像中的至少一部份并于多個(gè)核心的每一個(gè)中基于所述圖像中的至少一部份執(zhí)行視覺(jué)系統(tǒng)任務(wù)，以產(chǎn)生與所述圖像中信息相關(guān)的結(jié)果；以及 一視野擴(kuò)展器(FOVE)，其將多個(gè)寬度擴(kuò)展的區(qū)域投影到成像器上，以使每一圖像包含多個(gè)區(qū)域。
25.根據(jù)權(quán)利要求24所述的視覺(jué)系統(tǒng)，進(jìn)一步包括與成像器相互連接的預(yù)處理器，其接收捕獲的圖像并預(yù)處理該所述圖像。
26.根據(jù)權(quán)利要求25所述的視覺(jué)系統(tǒng)，其中該預(yù)處理器在視覺(jué)系統(tǒng)自動(dòng)調(diào)整任務(wù)中采用圖像中的至少一部份。
27.根據(jù)權(quán)利要求24所述的視覺(jué)系統(tǒng)，進(jìn)一步包括與該預(yù)處理器相互連接的緩沖存儲(chǔ)器，其用于臨時(shí)地儲(chǔ)存以下中的至少一個(gè):成像器捕獲的(a)圖像，(b)圖像中的一部份，(C)局部的圖像以及(d)降采樣的圖像。
28.根據(jù)權(quán)利要求1所述的視覺(jué)系統(tǒng)，其中預(yù)處理器構(gòu)造和設(shè)置為，執(zhí)行自動(dòng)調(diào)整功能，該自動(dòng)調(diào)整功能包括照明控制、亮度曝光和自動(dòng)對(duì)焦透鏡的對(duì)焦控制中的至少一個(gè)。
29.—種視覺(jué)系統(tǒng),包括: 照相機(jī)，其包括以第一速率捕獲圖像的成像器和處理器機(jī)構(gòu)，該處理器機(jī)構(gòu)包括， 一多核處理器，其接收由成像器捕獲的圖像的至少一部分并于多個(gè)核心的每一個(gè)中基于該圖像的至少一部分執(zhí)行視覺(jué)系統(tǒng)任務(wù)，以產(chǎn)生與該圖像中的信息相關(guān)的結(jié)果；以及 一液體透鏡總成，其構(gòu)造和設(shè)置為，基于處理器機(jī)構(gòu)的指令自動(dòng)地對(duì)焦。
30.根據(jù)權(quán)利要求29所述的視覺(jué)系統(tǒng)，進(jìn)一步包括一視野擴(kuò)展器(FOVE)，其將多個(gè)寬度擴(kuò)展的區(qū)域投影到成像器上，以使每一圖像包含多個(gè)區(qū)域。
31.根據(jù)權(quán)利要求29所述的視覺(jué)系統(tǒng)，其中該處理器機(jī)構(gòu)包括執(zhí)行至少一些自動(dòng)調(diào)整任務(wù)的預(yù)處理，該自動(dòng)調(diào)整任務(wù)包括自動(dòng)地對(duì)焦液體透鏡總成。
32.一種視覺(jué)系統(tǒng)，包括: 一多核處理器，其接收由一成像器捕獲的圖像，該多核處理器對(duì)圖像執(zhí)行系統(tǒng)操作任務(wù)和視覺(jué)系統(tǒng)任務(wù)，以產(chǎn)生與所述圖像中信息相關(guān)的結(jié)果，其中該多核處理器構(gòu)造和設(shè)置為，根據(jù)一調(diào)度運(yùn)行，該調(diào)度分配多個(gè)核心的每一個(gè)處理系統(tǒng)操作任務(wù)或視覺(jué)系統(tǒng)任務(wù)。
33.根據(jù)權(quán)利要求32所述的視覺(jué)系統(tǒng)，其中該調(diào)度將圖像控制為，使該圖像的每一個(gè)有選擇性地在每一核心被處理，以增加結(jié)果產(chǎn)生的效率。
34.根據(jù)權(quán)利要求33所述的視覺(jué)系統(tǒng)，其中該調(diào)度控制至少一個(gè)核心執(zhí)行系統(tǒng)操作任務(wù)而不產(chǎn)生結(jié)果。
35.根據(jù)權(quán)利要求34所述的視覺(jué)系統(tǒng)，其中該系統(tǒng)操作任務(wù)包括自動(dòng)調(diào)整，其包括照明控制、亮度曝光和增益、自動(dòng)對(duì)焦的對(duì)焦中的至少一個(gè)。
36.根據(jù)權(quán)利要求32所述的視覺(jué)系統(tǒng)，其中該結(jié)果包括已解碼的符號(hào)信息，其來(lái)自包含一符號(hào)碼的對(duì)象。
37.根據(jù)權(quán)利要求3·2所述的視覺(jué)系統(tǒng)，進(jìn)一步包括一視野擴(kuò)展器(FOVE)，其將在成像器接收的圖像劃分為多個(gè)沿一擴(kuò)展寬度和擴(kuò)展高度中的一個(gè)的局部圖像，以及其中每一局部的圖像分別由多核處理器的一核心處理。
38.根據(jù)權(quán)利要求37所述的視覺(jué)系統(tǒng)，其中每一局部圖像包括一相對(duì)另一局部圖像的重疊區(qū)域，以及每一核心分別處理該重疊區(qū)域。
39.根據(jù)權(quán)利要求37所述的視覺(jué)系統(tǒng)，其中每一局部圖像包括一符號(hào)碼的一部分，以及其中每一核心識(shí)別并分別地處理該部分以產(chǎn)生結(jié)果，該結(jié)果被縫合至一起以包括解碼的符號(hào)信息。
40.根據(jù)權(quán)利要求32所述的視覺(jué)系統(tǒng)，其中該預(yù)處理器和/或多核處理器中的至少一個(gè)構(gòu)造和設(shè)置為，基于一移動(dòng)對(duì)象的速度信號(hào)和多個(gè)圖像執(zhí)行以下操作中的至少一個(gè): (a)控制可變透鏡的對(duì)焦， (b)測(cè)定至成像對(duì)象的焦距， (C)校正至流水線的焦距，以及 Cd)測(cè)定成像對(duì)象的相對(duì)速度。
41.根據(jù)權(quán)利要求32所述的視覺(jué)系統(tǒng)，進(jìn)一步包括一預(yù)處理器，其有選擇性地將圖像的一部分從成像器傳送至多核處理器，且該預(yù)處理器處理來(lái)自成像器的其他圖像以用于包括自動(dòng)調(diào)整的系統(tǒng)控制，以及其中該預(yù)處理器基于其對(duì)有用特征的識(shí)別有選擇性地將信息傳送至多核處理器以用于進(jìn)一步處理，該信息為(a)該有用特征和(b)包含該有用特征的圖像中的至少一個(gè)。
42.根據(jù)權(quán)利要求32所述的視覺(jué)系統(tǒng)，其中多核處理器構(gòu)造和設(shè)置為在多個(gè)核心的每一個(gè)中分別處理來(lái)自每一圖像的局部圖像。
43.根據(jù)權(quán)利要求32所述的視覺(jué)系統(tǒng)，其中該多核處理器構(gòu)造和設(shè)置為在至少一個(gè)核心中解碼圖像中的符號(hào)，且該多核處理器構(gòu)造和設(shè)置為(a)在至少一個(gè)核心中識(shí)別包含于圖像內(nèi)的符號(hào)和(b)在核心的另一個(gè)中在包含已識(shí)別的符號(hào)的圖像中解碼符號(hào)，以及其中該多核處理器構(gòu)造和設(shè)置為提供與以下中的至少一個(gè)相關(guān)的信息:(a)包含符號(hào)的圖像中的符號(hào)的位置，和(b)對(duì)核心的另一個(gè)的與包含符號(hào)的圖像中的符號(hào)相關(guān)的其他特征。
44.根據(jù)權(quán)利要求32所述的視覺(jué)系統(tǒng)，其中該多核處理器構(gòu)造和設(shè)置為，對(duì)圖像執(zhí)行圖像分析，以識(shí)別具有足夠的用于在至少一個(gè)核心中解碼的特征的圖像，并執(zhí)行對(duì)具有足夠的用于在核心的另一個(gè)中解碼的特征的圖像的解碼步驟。
45.根據(jù)權(quán)利要求32所述的視覺(jué)系統(tǒng)，其中該多核處理器構(gòu)造和設(shè)置為，在至少一個(gè)核心中使用第一解碼進(jìn)程處理圖像，并在核心的另一個(gè)中使用第二解碼進(jìn)程處理圖像。
46.根據(jù)權(quán)利要求32所述的視覺(jué)系統(tǒng)，其中該多核心處理器構(gòu)造和設(shè)置為，在至少一個(gè)核心中解碼來(lái)自多個(gè)圖像的包含符號(hào)的圖像，并在一預(yù)置時(shí)間間隔以后，如果(a)該圖像未完成解碼以及(b)花費(fèi)更多時(shí)間則有可能完成對(duì)該圖像的解碼，則在核心的另一個(gè)中解碼該圖像。
47.根據(jù)權(quán)利要求32所述的視覺(jué)系統(tǒng)，其中該多核心處理器構(gòu)造和設(shè)置為在至少一個(gè)核心中解碼來(lái)自多個(gè)圖像的包含符號(hào)的圖像，并在一預(yù)置時(shí)間間隔以后，如果(a)該圖像未完成解碼以及(b)花費(fèi)更多時(shí)間則有可能完成對(duì)該圖像的解碼，則在該至少一個(gè)核心中繼續(xù)該圖像的解碼并在核心的另一個(gè)中解碼來(lái)自該多個(gè)圖像的另一個(gè)圖像。
48.根據(jù)權(quán)利要求32所述的視覺(jué)系統(tǒng)，其中該多核處理器構(gòu)造和設(shè)置為，分別處理包含每一圖像的部分的局部圖像，其中該圖像包含第一類型符號(hào)和第二類型符號(hào)，以及其中該多核處理器進(jìn)一步構(gòu)造和設(shè)置為，使用多個(gè)核心的每一個(gè)解碼該局部圖像，以使在每一核心之間負(fù)載平衡地處理第一類型符號(hào)和第二類型符號(hào)。
49.根據(jù)權(quán)利要求32所述的視覺(jué)系統(tǒng)，其中該核心設(shè)置為，基于成像器的圖像捕獲的測(cè)量的當(dāng)前觸發(fā)頻率，如果該觸發(fā)頻率在一預(yù)設(shè)的閾值范圍內(nèi)，則至少一個(gè)核心執(zhí)行非解碼的系統(tǒng)操作任務(wù)，以及如果該觸發(fā)頻率超出預(yù)設(shè)的閾值，則該至少一個(gè)核心執(zhí)行解碼任務(wù)而不執(zhí)行系統(tǒng)操作任務(wù)。
50.根據(jù)權(quán)利要求49所述的視覺(jué)系統(tǒng)，其中該非解碼的系統(tǒng)任務(wù)為一自動(dòng)調(diào)整任務(wù)。
51.—種視覺(jué)系統(tǒng),包括: 一預(yù)處理器，其有選擇性地存儲(chǔ)以一幀率從一成像器接收到的圖像，且該預(yù)處理器將所述圖像中的至少一部份傳送至一多核處理器，該多核處理器在多個(gè)核心中處理圖像中的信息以產(chǎn)生結(jié)果，該預(yù)處理器采用存儲(chǔ)的圖像中的至少一些用于視覺(jué)系統(tǒng)自動(dòng)調(diào)整任務(wù)。
52.一種在視覺(jué)系統(tǒng)中處理圖像的方法，其包括步驟: 在視覺(jué)系統(tǒng)照相機(jī)的成像器中以第一幀率捕獲圖像； 將所述圖像中的至少一部分傳送至一多核處理器；以及 根據(jù)一調(diào)度，在該多核處理器的多個(gè)核心的每一個(gè)中，處理傳送的圖像以產(chǎn)生包含與該圖像相關(guān)信息的結(jié)果，該調(diào)度分配多個(gè)核心的每一個(gè)以處理系統(tǒng)操作任務(wù)，其包括照相機(jī)自動(dòng)調(diào)整，或處理視覺(jué)系統(tǒng)任務(wù)，包括圖像處理任務(wù)。
【文檔編號(hào)】G06K7/10GK103714307SQ201310465330
【公開(kāi)日】2014年4月9日 申請(qǐng)日期:2013年10月8日 優(yōu)先權(quán)日:2012年10月4日
【發(fā)明者】L·努恩寧克, R·羅伊特, F·溫岑, M·茹森, J·凱斯滕, J·A·內(nèi)格羅 申請(qǐng)人:康耐視公司