专利名称：能补偿变形的可扫描虚拟条形码图像的制作方法
技术领域：
本发明大体而言涉及一种用于修改条形码符号中的条及间距的系统及方法。具体而言，修改条形码中的条以将条形码符号应用至一非平坦或不规则的表面上。特别是，本发明涉及在一不规则表面上形成一条形码符号并通过补偿由所述非平坦或不规则表面引起的变形来读取所述条形码符号。通过形成一经补偿的条形码，通过将一经补偿的条形码符号应用至一非平坦表面上，并通过读取一应用至非平坦表面的条形码符号，现在即可在许多此前不能应用条形码的表面上应用条形码并从所述许多表面上读取所述条形码。
背景技术：
在制造中非常需要提供机器可读信息。条形码技术是用于提供此种机器可读数据的最经济、最流行的方法。为了满足不同活动的特定需要(包括制造、仓贮、装运、及销售)，已开发出各种类型的条形码符号表示法。
在其最简单的形式中，条形码为一系列以各种方式应用至一表面上并通过一扫描器读取成数字信息的印刷竖条及间距。总之，条形码的成功读取依赖于几个因素。大多数扫描器通过将成千上万个排成一行的光脉冲投射到码上来进行“读取”。条及间距具有规则的宽度(均为一单位量度或X尺寸的倍数)。条与间距由一反差度界定，并相应地吸收或反射这些脉冲。扫描器将这些“是”或“否”信号识别成二进制数位以便由扫描器软件转译成经编码的信息。
为了使此成功进行，扫描器所投射的光脉冲必须以一恒定角度与上面印有条形码的表面交汇，以便在条或间距的宽度与条或间距所反射的光脉冲数量之间存在一恒定关系。这意味着条形码必须印刷于一平坦表面上。当然，并非所有的表面均为平坦的，且因此，对于可将条形码应用于何处(及什么上)存在明显的限制。
统一编码委员会(UCC)-属于UCC/EAN的一部分-编写了UPC及EAN条形码的全球条形码标准并已解决了各种可读性问题。最鲁棒的码(二进制码)只有两种条宽度(“厚的”及“薄的”)且即使条宽度变化高达50％也仍可得到成功读取。然而，标准UPC条具有四种不同的厚度且对尺寸误差的容限小得多。因为误差容限为百分比，所以码会随其尺寸的减小而越来越易于出现可读性问题。因此，UCC规定了UPC的最小宽度(例如仅刚好超过1英寸)。以同样的方式，条形码中各个条的最大弯曲量的UCC标准为条形码尺寸的函数。根据UCC，条形码可占据不大于一圆柱的圆周的60％。由于这个缘故，通常，UPC可应用于的最小圆柱的圆周仅刚好超过6″。
在产品上应用及读取条形码还存在多种多样的其它技术挑战。生产线上的许多产品具有诸如呈拱形、圆柱形或球形的不规则非平坦表面。很难将条形码应用至这些不平坦的表面上。更确切地说，如果将标准条形码应用至一不规则表面上，则在将其应用至这些表面上时，所述条形码中的条在扫描器看来是变形的。这些条之间的间距将必定也会变形。此类变形使条形码容易出现读取误差或完全不能读取。
因此，所属领域中非常需要一种用以将条形码的条及间距应用至一不规则或非平坦表面上的装置及方法。在所属领域中，同时需要一种用以从一不规则或非平坦表面上读取条形码的方法。
因此，本发明现在提供一种用于有效地克服在不规则、非平坦表面上创建、应用及读取条形码时所固有的困难及长期存在的问题的改良方法及系统。这些问题已通过一种补偿由这些表面引起的变形的非常有效的方式得到解决。
发明内容
根据本发明的一方面，阐述一种用于从一所需的标准条形码形成一经补偿的条形码的系统。所述经补偿的条形码应用至一弯曲表面上。所述系统具有一用于确定所述弯曲表面的半径的构件。所述系统还具有一用于根据在所述弯曲表面上距条形码中心的距离的一函数来改变标准条形码的条及间距的尺寸的构件。以此方式，当所述经补偿的条形码应用至所述弯曲表面上时，所述经补偿的条形码已对由所述弯曲表面引起的变形进行了补偿并可由一扫描器读取。
本发明的另一方面是一种用于读取一已因其应用至一弯曲表面而变形的条形码的系统。所述系统具有一用于确定所述弯曲表面的半径的构件。所述系统还具有一用于根据在所述弯曲表面上距条形码中心的距离的一函数来改变所述条形码的条及间距的尺寸的标准读数以补偿变形的构件。以此方式，所述条形码便能够由一扫描器读取。
本发明的另一方面是一种用以从一所需的标准条形码形成一经补偿的条形码以将所述经补偿的条形码应用至一弯曲表面上的方法。所述方法包括确定所述弯曲表面的半径并根据在所述弯曲表面上距所述条形码中心的距离的一函数来改变所述标准条形码的条及间距的尺寸，以便当将所述经补偿的条形码应用至所述弯曲表面上时，所述经补偿的条形码已补偿了由弯曲表面所引起的变形并可由一扫描器读取。
本发明的再一方面包括一种用以读取一已因其应用至一弯曲表面上而出现变形的条形码的方法。所述方法包括确定所述弯曲表面的半径并将根据在所述弯曲表面上距所述条形码中心的距离的一函数来改变所述条形码的条及间距的尺寸的标准读数以补偿所述变形，以便所述条形码能够由一扫描器读取。
本发明的再一方面是一种从一所需的标准条形码形成一经补偿的条形码以将所述经补偿的条形码应用至一非平坦表面上的方法。所述方法包括确定用于描述所述非平坦表面的数学方程式并根据所述数学方程式来改变所述标准条形码的条及间距的尺寸。以此方式，当所述经补偿的条形码应用至所述非平坦表面上时，所述经补偿的条形码便已补偿了由所述非平坦表面所引起的变形并可由一扫描器读取。
本发明的另一方面是一种用以读取一已因其应用至一非平坦表面上而出现变形的条形码的方法。此方法包括确定用于描述所述非平坦表面的数学方程式并根据所述数学方程式来改变所述条形码的条及间距的尺寸的标准读数以补偿所述变形，以便所述条形码能够由一扫描器读取。
如所属领域的技术人员将了解，本发明所提供的一主要优点是能够形成用于具有非平坦表面的产品的条形码。因此，本发明的一目的是修改条形码符号中的条，以便可将一条形码符号应用至非平坦表面上。本发明的另一目的是从一非平坦表面上读取条形码。根据下文说明将易知本发明的其它目的。
参考下文对特定实施例的详细说明及例示这些实施例的附图将会更好地理解本发明的方法及设备。
将参照下列图式阐述本发明的一具体实施例，在图式中图1为一上面布置有一条形码的圆柱的一正交图。
图2为图1所示圆柱的一横截面。
图3为一图解说明在形成本发明经补偿的条形码时所涉及的各步骤的流程图。
图4为一图解说明当已规定了表面半径时在读取一变形的条形码时所涉及的本发明各步骤的流程图。
图5为一图解说明当表面半径未知时在读取一变形的条形码时所涉及的本发明各步骤的流程图。
具体实施例方式
图式所例示的下述较佳实施例仅是例示本发明而非意欲限制由本申请案的权利要求书所涵盖的本发明。本文中揭示一种用于形成用于非平坦表面的条形码并用于从非平坦表面上读取条形码的系统及方法。
例如，当一常规条形码应用至一圆柱的表面上时，图像会因自条形码扫描器至条形码的距离及角度不断变化而变形。如果所述圆柱直径足够小，则单元条的尺寸(扫描器所看到的)将在码的长度上以令人不能接受的程度变化。
现已发现，为解决此问题，可按至少两种方式中的一种来进行补偿，这两种方式均利用相同的基本系统及方法。下文所概述的解决方案基于上面要应用条形码的圆柱的半径。当然，可对任何规则表面、非平坦表面应用类似的解决方案。规则表面此处是指能够由一数学方程式描述的表面。
如图1中所示，存在一半径为R的圆柱。存在一呈矩形形状的条形码图形且所述图形的一个边小于圆柱的直径(2R)。可按如下方式来变换或修改所述图形在将结果应用至圆柱表面时，其在投影回到一平坦表面时与原始图形相同。其结果是一正常定位的条形码读出器将能成功读取所述码。
A为轴线且C为在将结果图形应用至圆柱表面上时所述结果图形的与A平行的中心线。S为一穿过图形的剖面线。P1为C与S的交点。P为S及所述图形上的任意点。现在，所关心的是P1与P之间的距离或弧长L。如果这个问题得到解决，则在结果图形中，原始图形上的任一点至C的距离均将具有一所确定的新值。为了解决此问题，图2图解说明其中一其中可看到A、P1及P的截面。问题是通过给定的R及X(其为P在x轴上的x值，或P在x轴上的投影)来获得L值。通过使用下列方程式，可使条形码根据非平坦表面所引起的变形来变形。
sinβ＝X/Rβ＝arcsin(X/R)L＝βR＝arcsin(X/R)Rβ为A-P与A-P1之间的夹角。因此，L用作一因数以便可用以改变原始(未改变)条形码图形中每一点的位置以产生所述变形。
在本发明的一实施例中，本发明的系统及方法可用于形成条形码，从而产生一在其应用至一圆柱表面上后能正常扫描的已变形码。
依据图3中所描绘的流程图，使要变换成一条形码的数据印到系统中。然后，对此数据进行编码。编码作业需要将给定的数据输入变换成一条形码图像-即条及间距，所述条及间距的位置及相对尺寸是通过任何已知的用于形成标准或常规条形码图像的条形码形成软件以图形方式映射而成。
然后，确定上面要应用条形码的非平坦表面。可对其进行实体测量，或者其更可能已在此前作为包装或产品的总体规格的一部分加以规定。在此实例中，非平坦表面为一具有规定的1英寸半径的圆柱的表面。通过将1英寸半径应用至sinβ＝X/Rβ＝arcsin(X/R)L＝βR＝arcsin(X/R)R来形成一经补偿的条形码，从而通过根据上面将应用条形码的表面的半径来处理条形码要素而重新映射条形码要素的位置及相对尺寸。以此方式，使正常条形码图像以一预定方式变形，以便在垂直观察所形成的经补偿条形码图像时，经补偿的条形码已补偿了由弯曲表面引起的变形。现有条形码软件通常包括符号表示法输入字段、线性及2-D数据输入、目标打印机分辨率、X尺寸及条宽度缩减。现在，也可考虑弯曲表面的半径。如图3中所示，现在可产生一根据所输入半径来变形的条形码图形。
当然，也可产生一随任一非平坦的规则表面而变化的根据本发明的条形码图形。为了针对任一规则的、以数学方式描述的非平坦表面来产生条形码，必须在此表面上假想地绘制多至产生一可读取条形码图像所需数量的点。如所属领域的技术人员所熟知，前述圆柱实例仅为下面所将说明的一般实例的一特定实例。所述表面及后继公式阐述如下。
假定S＝S(x，y)为一任意连续的单值表面(不存在孔或下陷)；换句话说，对于任一给定的(x，y)，均存在一确定的S(x，y)值，且对于任一给定的(x，y)及(x1，y1)，如果x′x1或y′y1，则S(x，y)′S(x1，y1)。
对于任一给定点X，均具有一值x。X为自原点至x的距离。同时，X1为自原点沿表面S(x，y)至X的距离。同样地，对于任一给定点Y，均具有一值y。Y为自原点至y的距离。同时，Y1为自原点沿表面S(x，y)至Y的距离。
可通过使用公式F(x)＝x1及公式G(y)＝y1在此表面上产生一图像。当形成一用于施加至S以供一读取装置随后读取的图形时，其应较佳形成于一不同表面S1(其中S1为平坦的表面且对于S上的任一点(x，y)，均以座标(x1，y1)将其绘制在S1上)上。当此后在将此图形应用至S上之后对其进行读取时，读出器会将所绘制图形的投影看作原始的未变形的图像。
在图4及5中所示的本发明另一实施例中，本发明系统及方法可用于读取一已因其布置于一非平坦表面上而变形的正常条形码。
可使扫描器通过检查位于码中心处的保护条来修正UPC(A)(及具有固定长度的其它条形码)中的变形。图4图解说明在先前已在系统中对半径加以规定时扫描器如何读取变形的条形码。根据这些条的尺寸，扫描器可确定码的总长度(以单元条为单位)-假若其未变形的话，且因此确定上文所示算法中的L值。通过反向求解此方程式，可确定出半径(R)及弧度(β)且可重新映射及正确读取变形的条形码。
如图5中所示，在一实例中，此可为一程序，其中半径在开始时是未知的或视一最初未正确读取的条形码而定的。所述程序将不能保证良好的读取结果但能更好地配备所述扫描器以读取先前认为“不可读取”的码。在其它实例中，可首先将半径输入到扫描器中，以便可读取一因其布置于一非平坦表面上而变形的正常条形码。
条形码形成实例应了解，本发明的下列实例并非旨在限制本发明，因为在不背离本发明精神的情况下可在权利要求书的范围内作出诸多另外的修改。
通常，设计者知晓包装的尺寸及规格。在此实例中，将包装选择为一要带有UPC(A)条形码的小的圆柱形罐。要求设计者设计一包绕所述罐的1″高的标签。所述罐本身为4″高并具有一1″的直径。
设计者意识到，由于UPC(A)的最小宽度为1.25″，条形码的最常用的定向将不适用(此将为“梯子型”，其中各个条水平地跨越弯曲表面)。所述标签的高度不足以适合所述码，因此设计者决定将各个条旋转90°并使用本文中所述的发明使所述码变形以实现可读性。
使用所揭示的本发明，设计者将UPC(A)指定为符号、数值数据、X尺寸，并将半径规定为1英寸。当然，可改变命名法及单位二者以适合于设计者的灵感或遵守条形码必须满足的任何其它必要规格。
通过使用所述系统及方法，形成一变形的条形码图形，然后由设计者将其布置于他的设计中。所述码尽管其定向不合常规，但可由普通扫描器读取。
上图为一正常的UPC(A)图形。
上图为同一UPC(A)图形，其已通过本发明系统及方法加以修改，以使条形码在包绕一直径为1英寸的圆柱时可读取。虽然凭肉眼很难区别修改后的与未修改的码，但所述修改后的码在一平坦表面(例如张纸)上实际上是不可读取的，除非其包绕一具有正确比例的圆柱。
条形码读取实例利用本发明系统及方法的另一选项是以本发明方法对扫描器进行编程并使扫描器在解译所读取数据时应用所述方法。一种用以在正常的条形码读取程序中平稳地构建此种特征的方式将是对扫描器编程为首先确定变形程度并随后通过在扫描器的读取能力中应用本发明方法来修正其变形。
例如，通常，扫描器在一由条及间距组成的图案中寻找“开始”及“停止”字符以确定符号表示。在为UPC(A)情况下，其会看到位于码的开始、中间及结束处的三对细“保护条”。在正常(未变形)的UPC中，这三对条完全相同。然而，当将所述UPC应用至一弯曲表面时，“开始”及“停止”保护条对会根据弯曲半径相对于中心对变形某一程度。现在，可对扫描器进行编程以在读取前以数学方式确定此半径，以便使扫描读出器可修正变形数据，从而实施成功读取(参见图5的流程图)。
除所述这些解决方案外，还存在使用本发明来修正其它类型变形的其它方式。例如，与简单曲线相比，试管的半球形底部将使条形码在更多方向上变形，但此种变形在数学上的可辨认性并不差。当将此形状以数学方式应用至本发明系统及方法时，便形成一经适当补偿的条形码。当然，任何描述一非平坦表面的数学公式化均可用于形成可适用于几乎一切表面的经补偿的条形码。
虽然上文所示及所述具体实施例将证明在本发明所涉及的条形码符号印刷技术中适用于诸多应用，但所属领域的技术人员将会想到对本发明的其它修改。所有此类修改均视为归属于由随附权利要求书所界定的本发明的范围及精神内。
权利要求
1.一种用于从一所需的标准条形码形成一经补偿的条形码以将所述经补偿的条形码应用至一弯曲表面上的系统，其包括a)一确定构件，其用于确定所述弯曲表面的半径；及b)一改变构件，其用于根据在所述弯曲表面上距所述条形码的中心的距离的一函数来改变所述标准条形码的条及间距的尺寸，以便当所述经补偿的条形码应用至所述弯曲表面上时，所述经补偿的条形码已补偿了由所述弯曲表面所引起的变形并可由一扫描器读取。
2.如权利要求1所述的系统，其中所述确定构件包括一输入装置。
3.如权利要求2所述的系统，其中所述确定构件进一步包括一存储装置。
4.如权利要求1所述的系统，其中所述改变构件包括一计算机处理器。
5.一种用于读取一已因其应用至一弯曲表面上而变形的条形码的系统，其包括a)一确定构件，其用于确定所述弯曲表面的半径；及b)一修改构件，其用于根据在所述弯曲表面上距所述条形码的中心的距离的一函数来修改所述条形码的条及间距的尺寸的标准读数以补偿所述变形，以便其能由一扫描器读取。
6.如权利要求5所述的系统，其中所述确定构件包括存取一先前规定的半径。
7.如权利要求5所述的系统，其中所述确定构件包括一扫描装置。
8.如权利要求7所述的系统，其中所述确定构件进一步包括一存储装置。
9.如权利要求5所述的系统，其中所述改变构件包括一计算机处理器。
10.一种用以从一所需的标准条形码形成一经补偿的条形码以将所述经补偿的条形码应用至一弯曲表面上的方法，其包括a)确定所述弯曲表面的半径；及b)根据在所述弯曲表面上距所述条形码的中心的距离的一函数来改变所述标准条形码的条及间距的尺寸，以便当所述经补偿的条形码应用至所述弯曲表面上时，所述经补偿的条形码已补偿了由所述弯曲表面所引起的变形并可由一扫描器读取。
11.如权利要求10所述的方法，其中所述确定步骤包括扫描所述表面。
12.如权利要求10所述的方法，其中所述确定步骤包括存取一具有一先前所规定的半径的数据文件。
13.如权利要求10所述的方法，其中所述改变步骤包括一计算机处理器。
14.一种用以读取一已因其应用至一弯曲表面上而变形的条形码的方法，其包括a)确定所述弯曲表面的半径；及b)根据在所述弯曲表面上距所述条形码的中心的距离的一函数来修改所述条形码的条及间距的尺寸的标准读数以补偿所述变形，以便其能由一扫描器读取。
15.如权利要求14所述的方法，其中所述确定步骤包括扫描所述表面。
16.如权利要求14所述的方法，其中所述确定步骤包括存取一先前规定的半径。
17.如权利要求14所述的方法，其中所述改变步骤包括一计算机处理器。
18.一种经补偿的条形码，其通过下述方式从一标准条形码形成确定弯曲表面的半径，并根据在所述弯曲表面上距所述条形码的中心的距离的一函数来改变所述标准条形码的条及间距的尺寸，以便当将所述经补偿的条形码应用至所述弯曲表面上时，所述经补偿的条形码已补偿了由所述弯曲表面所引起的变形并可由一扫描器读取。
19.如权利要求18所述的条形码，其中所述函数包括sinβ＝X/Rβ＝arcsin(X/R)L＝βR＝arcsin(X/R)R。
20.一种用以从一所需的标准条形码形成一经补偿的条形码以将所述经补偿的条形码应用至一非平坦表面上的方法，其包括a)确定用于描述所述非平坦表面的数学方程式；及b)根据所述数学方程式的一函数来改变所述标准条形码的条及间距的尺寸，以便当将所述经补偿的条形码应用至所述非平坦表面上时，所述经补偿的条形码已补偿了由所述非平坦表面所引起的变形并可由一扫描器读取。
21.如权利要求20所述的方法，其中所述确定步骤包括扫描所述表面。
22.如权利要求20所述的方法，其中所述确定步骤包括存取一具有一先前所规定的数学方程式的数据文件。
23.如权利要求20所述的方法，其中所述改变步骤包括一计算机处理器。
24.一种用以读取一已因其应用至一非平坦表面上而变形的条形码的方法，其包括a)确定用于描述所述非平坦表面的数学方程式；及b)根据用于补偿所述变形的所述数学方程式的一函数来修改所述条形码的条及间距的尺寸的标准读数，以便其能由一扫描器读取。
25.如权利要求24所述的方法，其中所述确定步骤包括扫描所述表面。
26.如权利要求24所述的方法，其中所述确定步骤包括存取一描述所述非平坦表面的先前所规定的数学方程式。
27.如权利要求24所述的方法，其中所述改变步骤包括一计算机处理器。
全文摘要
本发明大体而言涉及一种用于修改各个条以应用至一非平坦或不规则表面的系统及方法。通过补偿由一非平坦或不规则表面所引起的变形，形成一用于所述非平坦或不规则表面的条形码符号并从所述非平坦或不规则表面上读取所述条形码符号。
文档编号G06K7/10GK1922613SQ200580005902
公开日2007年2月28日 申请日期2005年1月14日 优先权日2004年1月14日
发明者艾伦·卢鲍 申请人:国际条形码公司