包括帧处理的标记读取终端的制作方法

专利名称：包括帧处理的标记读取终端的制作方法
技术领域：
本发明一般涉及配准器(register)，特别地涉及一种基于光学的配准器。
背景技术：
标记读取终端(indicia reading terminal)可用于多种情况。众所周知，通常在 零售商店结帐柜台见到的枪式读取器通常可用于无键盘和显示器的形式中。具有键盘显示 器和高级联网通信能力的功能增强型标记读取终端也是可获得的。典型地，标记读取终端 具有触发器来激活解码尝试。标记读取终端的制造商已经将具有增加分辨率(按像素数量来测量)的图像传感 器阵列结合到他们的标记读取终端中。然而，随着图像传感器阵列的像素数目的增加，引入 了性能和成本的缺陷。当像素大小变小时，所产生的信噪比(SNR)对解码性能和手的运动 容差(tolerance)的潜在影响降低。此外，随着像素数目增加，存储带宽开销也随之增加。

发明内容
本发明提供了一种标记读取终端，为了试图对可解码标记进行解码，可用于处理 图像数据的帧。帧可以是在触发信号有效(active)的时间期间和之后经处理的连续帧中 的帧。这种连续帧可以包括零个或多个已像素合并(binned)帧，零个或多个未像素合并 帧，零个或多个已窗口化(windowed)帧，和零个或多个未窗口化全帧(unwindowed full frame)。一种标记读取终端还可以包括可变焦成像透镜。可对所述可变焦成像透镜进行控 制，以便在已像素合并帧的曝光期(exposure period)内所述可变焦成像透镜被设定为短 程焦点设置(short rangefocus setting)，和在已窗口化帧的曝光期内所述可变焦成像透 镜被设定为远程(long range)焦点设置。


此处所述特征可参照如下附图更好地理解。附图不一定是按比例缩放的，当举例 说明本发明的原理时，通常突出重点。在附图中，所有各种视图里同样的标号被用来表示同 样的部分。图1是阐明标记读取终端的一个实施例的功能框图；图2是阐明一种示例性标记读取终端视野大小的图，其中在终端到目标距离较远 程时，视野包括更大面积的目标基片(target substrate)，并且其中相同大小的可解码标 记的表示的像素/百万(pixel/mil.)(或像素/英寸)分辨率距离越远则越低；图3是阐明执行此处描述的方法的一种示例性硬件平台的框图；图4是阐明可以通过标记读取终端的像素合并(binning)模块执行的操作的图；图5是阐明可以通过标记读取终端的窗口化(windowing)模块执行的操作的图；图6是承载如图3所示电路的子集的成像模块的分解透视图；图7是如图6所示成像模块的组装透视图8是结合如图6和7所示成像模块的一种手持式标记读取终端的透视图；图9是阐明一种可以通过标记读取终端执行的各种操作的时序的时序图。
具体实施例方式图1所示为包含标记读取终端1000的一个实施例的功能框图。终端1000可以包 括一个或多个像素合并模块10、窗口化模块20、焦点控制模块30和标记解码模块40，其中 像素合并模块10用来对图像数据的帧进行像素合并并且提供图像数据的已像素合并帧， 窗口化模块20用来提供图像数据的已窗口化帧，焦点控制模块30用来设定终端1000的可 变焦成像透镜的焦点，标记解码模块40用来试图解码图像数据的帧。如图2所示，在较远读取距离下，标记读取终端1000的视野所包含的表面区域 (surface area)扩大。由此，相比于在相对更远的终端到目标距离d2下的视野140，在相 对更近的终端到目标距离dl处，给定物理大小区域的可解码标记15将占用视野140的更 大部分。在一个实施例中，终端1000可用于处理一个或多个图像数据的已像素合并帧并捕 获图像数据的已窗口化帧。在较近的终端到目标距离下，已像素合并帧对用于对可解码标 记进行解码尤其有利。在终端到目标距离相对更近时，像素分辨率在确定解码速度或解码 可能性中不是十分重要的因素；据此，在足以达到解码目的的分辨率下允许帧捕获时，像素 合并允许增加的信噪比。此外，当已像素合并帧包括比表示物理空间中相同区域的未像素 合并帧更少数目的像素位置时，已像素合并帧降低了存储带宽开销。在终端到目标距离较 远时，已窗口化帧的使用对解码图像数据帧尤其有用。已窗口化帧能比标准大小帧更迅速 地被捕获。当能预期以较远的终端到目标距离捕获的帧具有大量额外(extraneous)图像 数据(没有表示已窗口化帧的区域之外的可解码标记)时，以较远的终端到目标距离进行 窗口化能降低图像捕获时间而不降低成功解码的可能性。此外，当已窗口化帧包含的像素 值比全帧少时，已窗口化帧能降低存储带宽开销。参考图3的框图示出并描述了执行所述方法的一个示例性硬件平台。标记读取 终端1000可包括图像传感器1032，图像传感器1032包括将像素布置成像素的排和列的多 像素图像传感器阵列1033，相关联的列电路1034和行电路1035。与所述图像传感器1032 相关联的可以是放大器电路1036和将从图像传感器阵列1033中读出的模拟信号形式的图 像信息转换为数字信号形式的图像信息的模拟数字转换器1037。图像传感器1032还可以 具有相关联的定时及控制电路1038，用于控制例如，图像传感器1032的曝光期，施加到所 述放大器电路1036的增益。所提到的电路元件1032，1036，1037和1038可以封装到公共 (common)图像传感器集成电路1040中。在一个例子中，图像传感器集成电路1040可以由从 Micron Technology, Inc.获得的的MT9V022图像传感器集成电路提供。在另一个示例中， 图像传感器集成电路1040可以由具有2592X 1944像素图像传感器阵列的Micron MT9P031 图像传感器提供。在一个实施例中，图像传感器集成电路1040可以结合Bayer图案滤光片 (pattern filter)。在这个实施例中，CPU 1060在使帧经受进一步处理之前可以内插绿色 像素值的像素值中间体(intermediate)用于图像数据的单色帧的显影(development)。此 外，为显影图像数据的单色帧，像素合并模块10可被激活来处理图像数据的彩色帧的彩色 图像信息。在终端1000的操作过程中图像信号可从图像传感器1032读出，经转换并存储到
5诸如RAM 1080的系统存储器中。存储在RAM 1080中的图像数据可以是多位(multibit) 像素值的形式，其中每个多位像素值表示入射在图像传感器阵列1033的像素上的光。终端 1000的存储器1085可以包括RAM 1080，诸如EPR0M 1082的非易失性存储器和诸如可以是 由闪存或硬盘驱动存储器提供的贮存存储器设备1084。在一个实施例中，终端1000可以包 括CPU 1060，其可适于读出存储在存储器1080上的图像数据，并使这些图像数据经受各种 图像处理算法。终端1000可以包括直接存储器存取单元(DMA) 1070，用来路由从图像传感 器1032读出的已经过转换和存储的图像信息到RAM 1080。在另一个实施例中，终端1000 可使用提供用于总线仲裁机制的系统总线(例如，PCI总线)，从而消除对中央DMA控制器 的需要。可以提供系统总线体系结构和/或直接存储器存取元件的其它实施例，在图像传 感器1032和RAM 1080之间提供有效率的数据传送。参考终端1000的其他方面，终端1000可以包括可变焦成像透镜1110，用于将位于 在基片50上的视野140内的可解码标记的图像聚焦到图像传感器阵列1033上。成像光线 可绕成像轴25传输。可变焦成像透镜1110可以适于能够进行多个最佳焦点距离(multiple best focus distance)和多个焦距。在一小部分帧时间(frame time)内，响应于施加到所 述可变焦成像透镜1110的所施加输入控制信号，可变焦成像透镜1110可用于提供新的最 佳焦点距离和/或焦距。可变焦成像透镜1110可以是可变形成像透镜，例如，可变形液体 透镜(fluid lens)或胶体透镜(gel lens)。可变焦成像透镜1110可以是不可变形的液体 透镜(例如，电加湿液态透镜(electrowetting liquid lens)，其中一团(volume)或多团 透镜液体的表面张力响应于施加到透镜的信号进行变化)，或液晶型透镜，其中一团或多团 透镜液体的折射率响应于施加到透镜的信号进行变化。终端1000还可以包括光照图案光源库(illumination pattern light source bank) 1204和瞄准图案(aiming pattern)光源库1208，光照图案光源库1204用于产生基 本上对应于终端1000的视野140的光照图案60，瞄准图案光源库1208用于产生基片50上 的瞄准图案70。成形(shaping)光学器件1205和1209可提供将来自库1204和库1208的 光线分别成形到图案60和图案70中。在使用中，终端1000可由操作者相对于承载可解码 标记15的基片50而被定向，方式是使得瞄准图案70被投影到可解码标记15上。在图3的 示例中，可解码标记15是由1D条形码符号提供的。可解码标记还可以是2D条形码符号或 光学字符识别(OCR)字符所提供的。每个光照图案光源库1204和瞄准图案光源库1208可 以包括一个或多个光源。可变焦成像透镜1110可以通过使用焦点控制模块30控制，并且 包括光照图案光源库1204和瞄准图案光源库1208的光照组件可以通过使用光照组件控制 模块1220控制。焦点控制模块30可以发送信号给可变焦成像透镜1110，例如，以改变可变 焦成像透镜1110的最佳焦点距离和/或焦距。光照组件控制模块1220可以发送信号给光 照图案光源库1204例如，来改变光照图案光源库1204的光照输出的级别(level)。在一个 例子中，终端1000可以被适配以便光照组件控制模块1220控制光源库1204以使当成像透 镜1110的最佳焦点距离被设定为第一较短最佳焦点距离时，具有相对更低级别的光照输 出，并且当成像透镜1110的最佳焦点距离被设定为较远最佳焦点距离时，具有相对更高的 光照输出级别。这样的可变光照设置可以在触发信号502保持有效的时间内被改变。所述 可变光照级别设置可以与结合参照此处表格A描述的各种配置阐述的特定透镜设置同步。终端1000还可以包括多个外围设备，诸如用于显示如使用终端1000所捕获的图像帧这样的信息的显示器1304，键盘1404，指示设备1406和可被用于使得触发信号502有 效以激活帧的读出和/或特定解码过程的触发器1408。终端1000可适配，使得触发器1408 的激活激活了信号502并且启动解码尝试。终端1000可以包括各种接口电路，接口电路用于将各种外围设备耦合到系统地 址/数据总线(系统总线)1500，以便与也被耦合至系统总线1500的CPU 1060通信。终端 1000可以包括电路1026、接口电路1118、接口电路1218、接口电路1302和接口电路1402， 电路1026用于将图像传感器定时及控制电路1038耦合到系统总线1500，接口电路1118用 于将焦点控制模块30耦合到系统总线1500，接口电路1218用于将光照控制组件1220耦合 到系统总线1500，接口电路1302用于将显示器1304耦合到系统总线1500，接口电路1402 用于将键盘1404、指示设备1406和触发器1408耦合到系统总线1500。在其他方面，终端1000可以包括一个或多个I/O接口 1604，1608，用于提供与外部 设备的通信(例如，收款机服务器，商店服务器，库存设施服务器，对等终端1000，局域网基 站，蜂窝式基站)。I/O接口 1604，1608可以是已知的计算机接口的任何组合的接口，例如， 以太网(IEEE 802. 3)，USB, IEEE 802. 11，蓝牙，CDMA, GSM。采用示例性的实施例描述了像素合并模块10和窗口化模块20的各方面。像素合 并模块10可以被激活来提供图像数据的已像素合并帧。参考图4提供了已像素合并帧的 解释。在图4中，栅格(grid)用于表示像素位置。每个图像传感器阵列1033和针对图像 数据的帧的捕获可被存储的图像信息的帧都可视为包括多个像素位置，每个位置具有相关 联的图元的图像信息值(有时称为像素值)，在存储器存储之前表示为电荷或电压，在存储 之后表示为一位或多位数据值。为提供已像素合并帧，对应于多个位置上相邻的像素位置 的图像信息值可以使用另一个所应用的函数而(a)被求和(sum) (b)被求平均(average)。 相对于未像素合并帧，已像素合并帧具有降低的分辨率和更高的亮度(如果所述已像素合 并帧通过求和得到)，或相对于未像素合并帧的更高的SNR(如果所述已像素合并帧通过平 均得到)。参考图4，示出了多个位置上相邻的像素位置。为了对帧进行像素合并，像素位 置例如a。、 、a2、a3的2X2块的图像信息值可以被求和。例如，表示入射在四个位置上相 邻的像素的2X2块上的光的像素位置a(l，ai，a2，a3的图像信息值可被求和来形成对应于位 置A的图像信息值(其中，位置A表示前面由a(l，ai，a2，a3表示的物理空间的相同区域)，表 示入射在四个位置上相邻的像素的2X2块上的光的像素位置tvbplvh的图像信息值可 以被求和来形成对应于位置B的图像信息值，诸如此类。在所描述示例中，A = a0+ai+a2+a3 ； B = b0+b1+b2+b:i ；C = Cg+Ci+Ca+Cg ；D =屯+屯+屯+‘ ；E = eg+ei+ea+eg ；F = fo+fi+f^+f^ ；G = g0+gl+g2+g3 ；H = h0+h1+h2+h3 ；I = i0+i1+i2+i3O所述像素合并过程可以对所有帧的像素位 置进行重复使用。在一个实施例中，像素合并模块10可以包括集成到图像传感器集成电路 1040中的模拟像素合并电路1028。模拟像素合并电路1028可以将对应于入射在图像传感 器1032的像素的集合(set)(例如，2X2)块上的光的电荷进行求和。为了读出已像素合并 帧，相对于未像素合并帧，所述已像素合并帧具有降低的分辨率，并且将包括像素位置的集 合的图像信息值值，其中每个像素位置对应于图像传感器阵列1033的像素的2X2块，并且 每个图像信息值将是每一个相应的2X2块的像素的电荷的总和。像素合并模块10还可对 数字域中的帧进行像素合并。为了在数字域中进行像素合并，图像数据的帧被存储到诸如 存储器1080的存储器中。然后，与对应于位置块(例如2X2的块)的像素位置相关联的
7灰度像素值形式的图像信息可以被求和。其中像素合并模块10对数字域中的帧进行像素 合并，像素位置aQ，ai,a2, a3, b0, V 是具有灰度像素值的图像数据帧的像素位置，像素位置 A，B，C，D，E，F，G，H，I是通过对全分辨率帧进行像素合并而提供的所产生帧的像素位置。此外，为了对帧进行像素合并，像素位置例如彻、 、a2、a3的2X2块的图像信息 可以被求平均。例如，表示入射在四个位置上相邻的像素的2X2块上的光的像素位置aQ， ai，a2, 的图像信息值可被求平均来形成对应于位置A的图像信息值(其中，位置A表 示前面由如，a,, a2, a3表示的物理空间的相同区域)，表示入射在四个位置上相邻的像素 的2X2块上的光的像素位置Iv b2，、的图像信息可以被求平均来形成对应于位置B 的图像信息值，诸如此类。在所描述示例中，A = (a0+ai+a2+a3)/4 ；B = (bo+b^b^b^/4 ；C =(c。+Cl+c2+c3)/4 ；D = (do+di+^+da) /4 ；E = (e0+ei+e2+e3) /4 ；F = (f0+fi+f^)/4 ；G = (g0+gl+g2+g3)/4 ；H= (h0+h1+h2+h3)/4 ；I = (i0+i1+i2+i3)/4o 所述像素合并过程可以对所有 帧的像素位置进行重复使用。在一个实施例中，像素合并模块10可以包括集成到图像传感 器集成电路1040中的模拟像素合并电路1028。模拟像素合并电路1028可以对与入射在图 像传感器1032的像素的集合(例如，2X2)块上的光相对应的电荷求平均。为了读出已像 素合并帧，相对于未像素合并帧，所述已像素合并帧具有降低的分辨率，并且将包括像素位 置的集合的图像信息值，其中每个像素位置对应于图像传感器阵列1033的像素的2X2±夬， 并且每个图像信息值将是每一个相应的2X2块的像素的电荷的总和。像素合并模块10还 可以对数字域中的帧进行像素合并。为了在数字域进行像素合并，图像数据的全帧被存储 到诸如存储器1080的存储器中。然后，与对应于位置块(例如2X2的块)的像素位置相 关联的灰度像素值形式的图像信息可以被求平均。其中像素合并模块10对在数字域中的 帧进行像素合并，像素位置aQ，a,, a2, a3, b0, V 是具有灰度像素值的图像数据帧的像素位 置，并且像素位置A，B, C，D，E，F，G，H，I是通过对全分辨率帧进行像素合并而提供的所产 生帧的像素位置。通过对与像素位置的块相关联的图像信息求平均提供的已像素合并帧具有降低 的噪声级别，因而与未像素合并帧相比具有更高的SNR。更高信噪比能供更高的解码成功 率。此外，更高的SNR使得在较低光照环境中能够成功解码。像素合并模块10可以有利地被激活来将彩色帧转换成单色帧。其中，图像传感器 阵列1033包括Bayer图案滤光片，在图像传感器阵列1033上安置具有Bayer图案滤光片 部分1501的特性的滤光片。在没有对来自像素的电荷进行像素合并的情况下，具有Bayer 图案滤光片的图像传感器阵列1033的图像信息结果的初始集合将为彩色信息，该彩色信 息包括来自入射到所述阵列的每个像素上的绿光、红光、或蓝光之一的图像信息值。通过 像素合并电路1028执行像素合并，每个所产生的图像信息值将是归一化的单色图像信息 值。与替代的彩色到单色转换系统不同，像素合并模块10在将彩色图像信息转换为单色时 不丢弃图像信息。可用于数字域中的像素合并模块10还可以被激活来将彩色帧转换为单 色帧。在另一个实施例中，像素合并模块10能够对对应于各种块大小的像素位置的图像信 息值进行像素合并。参考图5，描述了 2X2块的像素合并。像素合并模块10还可以进行 例如，4X4像素合并。使用不同于简单求和或求平均的函数，像素合并模块10基于对应于 像素位置块的图像信息可以输出已像素合并帧。例如，像素合并模块10能够以这样的方式 进行彩色到灰色级的像素合并以便利用白平衡系数(co-efficiency)来减少Moir6图案影响。例如，像素合并模块10可使用公式A = Cr*a(1+Cg*(ai+a2)/2+Cb*a3进行像素合并，其中 cr, eg, cb是白平衡系数。此类系数可以部分地或全部通过诸如白斑(white patch)或灰 色世界(gray world)算法获得。结合图4描述的已像素合并帧可以比全帧在更少的时间内被捕获。当像素合并块 的大小增加时，帧速率可以增加。例如，x是未像素合并帧的帧速率，具有2x2像素合并块 的已像素合并帧的预期帧速率可预期大约为2x，具有4x4像素合并块的已像素合并帧的预 期帧速率可预期大约为4x。就窗口化模块20而言，窗口化模块20可以提供图像数据的已窗口化帧。窗口化 模块20可以包括被结合作为图像传感器集成电路1040的一部分的窗口化电路1029。响应 于经过电路1026和定时控制电路1038从CPU 1060接收的命令，窗口化电路1029可以选 择性地为读出图像传感器阵列1033的像素的子集进行定址。已窗口化帧进一步参照图5 来描述。如图5所示，图像传感器阵列1033可以包括布置为多个行和列的多个像素。终端 1000可被用于从图像传感器阵列1033读出图像数据的全帧。当读出全帧时，终端1000读 出对应于图像传感器阵列1033的全部或基本上全部像素(例如，图像传感器阵列1033的 80%到100%)的图像数据。当读出图像数据的已窗口化帧时，终端1000读出对应于图像 传感器阵列1033的像素的子集的图像信息。在读出已窗口化帧的一个例子中，终端1000读 出对应于图像传感器阵列1033的小于80%的像素的图像信息。在读出已窗口化帧的另一 个例子中，终端1000读出对应于图像传感器阵列1033的小于50%的像素的图像信息。在 读出已窗口化帧的另一个例子中，终端1000读出对应于图像传感器阵列1033的小于1/3 的像素的图像信息。在读出已窗口化帧的另一个例子中，终端1000读出对应于图像传感器 阵列1033的小于25%的像素的图像信息。在读出已窗口化帧的另一个例子中，终端1000 读出对应于图像传感器阵列1033的小于10%的像素的图像数据。参照图5描述的所读出已窗口化帧的特定示例。已窗口化帧可以包括位置上相邻 的像素位置的连续组。可以提供连续像素组，其中组包括由组的边界像素限定的边界之内 的每一个或基本上每一个像素。像素组还可以具有包括限定边界的边界像素和在所述边界 之内遗漏(skip)的像素的一组像素，例如，所述边界的每隔一个或每个第三像素可以被遗 漏。在图5的示例中，像素组1502是为读出已窗口化帧而选择性地被定址的图像传感器阵 列1033的像素。在图5示例中，像素组1502显示为包括从具有MXN个像素的图像传感器 阵列1033中选择性地被定址的位置上相邻像素的KXL(K > 5，L > 5)阵列的连续组。已 窗口化帧的经读出的像素组还可以包括像素的K-l，L > 5阵列的连续组，其中像素组是位 置上相邻的，使得每个像素位置在位置上邻近于所述组的至少一个其它像素位置。窗口化 电路1029可以被控制来动态地改变在连续帧之间的窗口大小。可以看出在特定的终端到 目标距离和透镜设置下的已窗口化帧可以表示在目标基片的限定区域之内的标记，该限定 区域比在其中标记将由表示图像传感器阵列1033的每个像素的帧所表示的限定区域相对 要小。当图像信息的已窗口化帧被读出并以数字图像数据的形式被存储在存储器中时， 与对应于全帧的图像表示相比，图像表示被提供得具有被减少的多个像素位置。如图5所 示，图像数据1504的已窗口化帧具有对应于为读出已窗口化帧而选择性地被定址的像素 组1502的像素数目的像素位置数目。已经提及从图像传感器阵列1033读出的图像信息可以通过放大器电路1036来放大，然后通过模拟数字转换器1037经受转换，接着经受到RAM 1080中的存储。存储到RAM 1080中的存储图像数据可以是多位像素值的形式。已窗口化 帧1504当存储在存储器1085 (其中其可被定址以便CPU 1060的处理)中时，可以包括对应 于经选择性定址和选择性读出的像素的KXL阵列的多个像素位置，并且每个像素位置可 以具有与之相关联的多位像素值，该多位像素值表示入射在具有图像传感器阵列1033的 相对应像素位置的像素上的光。捕获已窗口化帧1504的时间可比捕获全帧更少。因此，当终端1000从捕获全帧 切换到捕获已窗口化帧时，可增加帧速率并减少帧时间。由于像素位置数目相对于全帧的 像素位置数目被减少，用于存储已窗口化帧1504的存储带宽开销也可被减少。再次参照图 5，可以看出已窗口化帧1504仍然具有足够的大小来包括可解码标记15的完整表示，在如 图5所示，其中像素组1502处于图像传感器阵列的中心，其中标记15以终端1000的全帧 视野为中心，并且其中标记15处在距终端1000的足够远的距离。利用包括元件1208、1209 的瞄准图案发生器(该元件1208、1209适于沿视野140的水平延伸的中心线投影瞄准图案 70)，终端1000可以容易地被定位以便对应于像素组1502的一部分视野以标记15为中心。终端1000可以以已知为帧速率的速率捕获图像数据帧。典型帧速率是60帧每秒 (FPS)，其转换成16. 6ms的帧时间(帧周期)。另一个典型帧速率是30帧每秒(FPS)，其转 换成每帧33. 3ms的帧时间(帧周期)。帧速率可以增加(并且帧时间减少)，其中被捕获 的帧是已像素合并帧或已窗口化帧。参照图6和7，支持终端1000的元件的成像模块300可以包括放置在印刷电路板 1802上的图像传感器集成电路1040，以及显示为是通过单个光源提供的光照图案光源库 1204和瞄准图案光源库1208。成像模块300还可以包括图像传感器集成电路1040的容器 1806和容纳成像透镜1110的外壳1810。成像模块300还可以包括具有光学器件的光学 板1814，该光学器件用于将来自库1204和1208的光成形为预定的图案。成像模块300可 以放置在手持式外壳11中，其示例如图8所示。放置在手持式外壳11上的可以是显示器 1304，触发器1408，指示设备1406和键盘1404。参照图9的时序图描述与所述处理一致地操作的标记读取终端1000的示例。参 照图9的时序图，信号502是触发信号。终端1000是可操作的，使得响应于被启动的触发 器1408来使触发信号502有效，并且进一步使得触发信号502保持有效直到之前的触发器 1408被释放或预定数目的可解码标记(例如，1)被成功地解码和输出。对应于已经被解码 的编码标记的解码消息可以被输出，例如，通过将所述消息存储到非易失性存储器(例如， 存储器1084)中，和/或在显示器1304上显示解码消息，和/或传输解码消息到外部装备 CPU的终端，例如，本地联网个人计算机或远程服务器。曝光控制信号510可以始终有效， 或者否则如图9所示的实施例中，终端1000可操作以便响应于使得有效的触发信号502使 曝光控制信号510有效。在每个曝光期(例如，周期如 巧…)，图像传感器阵列1033的 像素可通过可变焦成像透镜1110暴露于聚焦在图像传感器阵列1033上的光。终端1000 可操作以便在每个曝光期e(l，ei，e^的应用之后，将读出控制脉冲应用于图像传感器1032， 来读出对应于在在先曝光期内累积在图像传感器阵列1033的像素上的电荷的电压。读出 控制信号512可以包括如图9的时序图中所示的一系列读出控制脉冲。在读出控制脉冲之 后，电压形式的图像信息可以通过放大器电路1036被放大，通过模拟数字转换器1037转换为数字格式，并且所转换的图像数据可以通过DMA单元1070被路由以存储到可以通过CPU 1060来寻址的存储器1080中。从图9的时序图看出，在激活触发信号502之后，连续帧可 以连续地被存储到存储器1080中，其中帧是可寻址的以供CPU1060的处理。终端1000可 操作以便存储器1080对成功存储到其中的受限和预定数目的帧进行缓冲，并且在存储预 定数目的后继帧之后丢弃旧帧。参照示例性标记读取终端的另一方面，时间曲线图(time plot) 514阐明可变焦成 像透镜1110的焦点调整周期(focus adjustment period)。已经描述了可变焦成像透镜 1110可具有多个焦点位置(focus position)。在一个例子中，可变焦成像透镜1110可以 具有在第一较短的终端到目标距离下限定光学焦点的平面的较短程焦点位置，在比较短程 焦点距离远的距离下限定光学焦点的平面的较远程焦点位置，以及可以具有焦点距离在较 短和较远焦点距离之间的中程(intermediate range)焦点距离。在各种实施例中，改变可 变焦成像透镜1110的焦点距离是有利的。在参照图9的时序图所描述的示例中，可变焦成 像透镜1110的焦点距离可以在触发信号502保持有效的时间期间被改变。在参照图9所 示的方面中，调整周期(例如，周期ivmpnv")与图像传感器阵列1033的曝光期一致。参 照图9的时序图，可变焦成像透镜1110的调整周期叫，！^，！！^…可以以这样一种方式被定时 以与属于曝光期(例如，e(l，ei，e2"0的中间体的周期一致，使得在可变焦成像透镜1110的 焦点和可能的焦距特性处于变化状态的时间期间，曝光可被避免。在调整周期内被曝光的 帧可以被预期是模糊的或者以其它方式被忽略。因此，在这样的周期内避免曝光可以是有 利的。在图9的示例中，可变焦成像透镜1110在触发信号502的激活期内每个曝光期都经 受中间调整。然而，应该理解的是，可变焦成像透镜1110的焦点位置和固定长度可以保持 恒定，经过连续的曝光期。可变焦成像透镜1110可以被选择为具有一种类型，其中焦点位 置和焦距可以在短时间段(例如，小于10ms)之内变化。其中，可变焦成像透镜1110是可 变形透镜，所述透镜的光学属性(例如焦距及因此的焦点距离)的调整可以由施加到所述 透镜表面的力来产生以改变其凹度。其中，可变焦成像透镜1110是液晶透镜，可变焦成像 透镜1110的调整可以由应用电信号到可变焦成像透镜1110以改变所述透镜的折射率及因 此的所述透镜的焦距和焦点距离来产生。参照图9的时序图的时间曲线图516和518，CPU 1060能使连续帧中的每个帧经 过初步处理并且能使连续帧的子集经过解码处理来试图解码图像数据帧。时间曲线图516 阐明CPU 1060的帧的初步处理时间。在初步处理周期如？1，？2…内，CPU 1060可以预先评估连续帧中的每个帧。这样 的初步处理可以包括例如，基于平均白色级(white level)检测帧质量或基于另一个标准 检测帧质量，边缘锐度入射(incidence in sharpness of edges) 0基于初步处理的结果， 连续帧中的帧的子集可以经过解码处理来试图解码被表示在帧中的可解码标记。在图9的 时序图的特定示例中，CPU 1060可以使初始帧(frame = frame。)经过周期为dQ的解码处 理，可以切换到在周期d2内的frame = frame2的解码处理，并且可以切换到在周期d4内的 frame = frame4的解码处理。在图9的时序图中，下标表明帧编号，例如，曝光期en_i表明 frame = frame e^的曝光期，处理周期Pi表明连续帧中的frame = fran^的初步处理，并 且解码周期d2表明frame = frame2的解码处理周期等。终端1000可操作以便限制初步处 理周期P(l，Pl,仏…消耗超过预定的时间段，例如，超过预定的时间片段。在一个实施例中，
11可以限制初步处理周期PQ，Pl，Pf消耗超过帧时间的一半的时间段，即，当帧时间是16. 6ms 时超过8. 3ms。关于像素合并模块10，已经提及像素合并模块10可以在模拟域中通过激活像素 合并电路1028，或者在数字域中例如利用CPU 1060借助于处理存储的帧，对图像数据帧进 行像素合并。其中可操作来通过处理存储在存储器1085中的图像数据帧对数字域中的帧 进行像素合并，CPU 1060可用于提供已像素合并帧，或者作为在诸如周期pyppp^的周期 内帧的初步处理的一部分，或者作为诸如在周期屯，屯，d2…内解码过程的一部分。参照图1，像素合并模块10，窗口化模块20和焦点控制模块30中的一个或多个以 相协调地方式被控制来增强终端1000的性能。参照表格A描述终端1000的各种可能配置(configuration)。终端1000可被操 作以便任一所列配置可以通过对应于所述配置的所显示按钮1305的操作者选择来使之有 效。终端1000可被操作以便显示对应于每个可能配置的按钮1305。表格A依照多个不同 配置中的每一个描述在触发信号502保持有效的时间期间经受处理的帧的方面。表格 A 当配置A有效的时候，终端1000可用来捕获和处理连续的正常(normal)帧直到 预定条件得以满足，然后切换到一个或多个已像素合并帧的处理。与表格A的有关术语" 正常帧"指的是既未像素合并也未窗口化的帧。在这里解释可以通过模拟或数字像素合并 来提供的已像素合并帧。所述预定条件可以是例如，超时(time out)条件(例如，从触发 信号启动的时刻开始的预定时间内解码不成功)。所述预定条件还可以是例如，所感测的 终端到目标距离或帧的质量满足依照在帧的所选采样区域处的采样值集合的一阶导数的 绝对值的求和来测量的预定标准。终端1000可用于利用图像数据帧的平均白色级来感测 终端到目标距离。终端1000可以确定当帧的平均白色级在预定阈值之上的时候所述终端
13处于相对更短的终端到目标距离。当配置A有效的时候焦点设置在帧之间不变化。由此终 端1000可以按照配置A操作，甚至在成像透镜1110不是可变焦透镜而是通过固定焦点成 像透镜提供的固定透镜，没有能力改变它已限定的焦点距离或焦距的情况下。已像素合并 帧可用比未像素合并帧更高的速度来捕获。因此，配置A的选择和此处所述的以已像素合 并帧为特征的所有配置可以加速解码操作。就配置B而言，除了按照配置B，到已像素合并帧的处理的切换与可变焦成像透镜 1110的特定焦点设置一起定时之外，配置B与配置A是相同的。在配置B中，帧的像素合并 可以响应于结合配置A解释的预定标准之一的满足而被有条件地执行。然而，按照配置A， 焦点设置的变化可以由预定标准被满足而产生。在配置B中，终端1000可以操作以便在已 像素合并帧(其可以在经过存储之前或之后被像素合并)的曝光期内可变焦成像透镜1110 被设置为较短的焦点设置。由此，在目标标记实际上被布置在较短的焦点距离的情况下， 成功解码的可能性首先通过所产生帧的锐聚焦而增加，其次通过帧的像素合并产生的更高 SNR而增加，其中通过将与像素位置块相关联的成像信息值求平均来进行像素合并。当处于配置C的时候，终端1000响应于被使得有效的触发信号502，可以捕获和处 理多个正常帧，然后在信号502的激活周期内切换为响应于预定标准捕获已窗口化帧。如 上所述，已窗口化帧可以以更高速捕获；因此配置C的选择和所描述的以已窗口化帧为特 征的所有配置加速解码操作。所述预定标准可以例如是在触发信号激活的时间段内的预 定时间内该解码不成功，或所述终端处在距离目标相对更远的距离(其可以例如通过在预 定阈值下的在先帧的平均白色级来表示)，或帧的质量满足例如依照在帧的所选采样区域 处的采样值的集合的一阶导数的绝对值的求和来测量的预定标准。在配置D中，可变焦成像透镜1110的焦点和帧类型(已像素合并，正常，已窗口 化)二者在连续帧之间切换。帧的像素合并可以与在较短焦点设置下的可变焦成像透镜的 设置同步(终端1000可以被控制以便在已像素合并帧的曝光期内，所述成像透镜被设置为 较短焦点设置)。正常未像素合并全帧的捕获可以与中间焦点设置同步(终端1000可以被 控制以便在正常帧的曝光期内，所述可变焦成像透镜被设置为中间焦点设置)。已窗口化帧 的捕获可以与可变焦成像透镜1110在较远程焦点设置下的设置同步(终端1000可以被控 制以便在已窗口化帧的曝光期内，所述图像透镜设置为较远焦点设置)。参照按照配置E的操作，除了在没有正常(未像素合并，未窗口化的)帧被捕获的 情况下帧特性在已像素合并和已窗口化帧之间切换之外，按照配置E的有效操作和配置D 的有效操作一样。相应地，在触发信号502并且配置E有效的情况下被捕获的每个帧可以 相对于未像素合并帧以更快的帧时间被捕获并且可以相对于正常帧具有降低了的存储带 宽开销。所述配置D和E的实施例中，在已像素合并帧、正常帧(配置D)和已窗口化帧之间 的切换、每个都与针对每个帧类型的特定透镜设置下的可变焦成像透镜1110的设置的同 步，可以依照开环操作来执行，其中进行所述切换而不需要该切换取决于预定条件被满足 (例如，终端到目标距离，经过的解码类型)。然而，在配置D和E的变型中，终端1000可被 操作以便在帧类型(每个与特定的透镜设置同步)之间的切换取决于预定条件被满足(例 如，经过的解码时间阈值被满足或预定的终端到目标距离被满足)。参照配置F，除了焦点设置和帧类型不针对每个连续帧进行切换之外，终端1000按照配置F的操作与按照配置E的操作相似。作为替代，焦点设置和帧类型(已像素合并， 已窗口化)对于预定数目(在所描述示例中为3)而言保持恒定然后切换到新的焦点设置 和帧时间。在配置F中，像配置E—样，每个帧或是已像素合并帧或是已窗口化帧。相应地， 与未像素合并的全帧相比，在配置F有效的情况下所捕获的每个帧可以以更快的帧时间被 捕获。在配置C，D，E，和F的示例中，已窗口化帧可以是具有对应于(表示光入射在)足够 大小的连续像素组的图像数据的已窗口化帧，以便已窗口化帧的图像数据可以表示完整的 解码标记(但是由于如将要被描述的解码可以通过为特定的所给定符号关联代码字来实 现，而不必为解码成功表示完整的标记)。在例子中，当图像传感器1032具有2592 X 1944 的总像素时，已窗口化帧可以是图像数据，该图像数据表示入射在以图像传感器1032的中 心为中心的连续的2592X512的像素组上的光。关于配置G和H，在包括图像传感器阵列1033已经在其上布置了诸如Bayer图案 滤光片的彩色滤光片的用例的许多用例中，配置G和H对于激活是有利的。已经被提及像 素合并模块10的激活将把使用彩色滤光片产生的彩色帧转换成单色帧中，其虽然具有较 低的分辨率，但相对于未像素合并帧特征是改进的SNR而未丢弃图像信息。在表格A中配 置G的激活可以被认为是图片拍摄操作模式的激活。当在图片拍摄操作模式下操作时，终 端1000响应于触发信号502的激活可以捕获并输出图像数据的彩色帧。为输出图像数据 的彩色帧，终端1000可以将彩色帧写到显示器1304和/或将所述帧写到非易失性存储器 1084。为输出彩色帧，终端1000替代地或此外可以经由I/O接口 1604，1608传输所述帧到 外部基于CPU的终端(例如，远程服务器，本地个人计算机)。在配置G的示例中，终端1000，在配置G有效的情况下响应于触发信号502的激活 可以捕获受限的预定数目的帧(在特定示例中为三个)。CPU 1060可以随着在图片拍摄模 式下的操作期间所述帧的输出而在输出所产生的降噪的帧之前对这三帧求平均来降噪。当 终端1000在图片拍摄模式下操作时，如结合(如与图9的时序图相结合描述的)周期所描 述的解码处理可以被避免(标记解码模块40禁用)。标记解码模块40还可以在配置G有 效的情况下启用，并且可以在表格A的所有其它配置有效的情况下启用，以便在激活周期 期间所捕获的帧的子集经受解码尝试。如表格A中所示那样，在图片拍摄模式有效的时，终端1000考虑到该模式有效的 情况下拍摄的大部分图片将以远程进行拍摄的预期，可以将可变焦成像透镜1110的焦点 设置设置为较远程的焦点设置(使得成像透镜在每个帧的曝光期内被设置为较远焦点设置)。现在参考配置H，在配置H有效的情况下，终端1000可以对当触发器信号502是有 效的时捕获的每个所捕获帧进行像素合并(在滤光片捕获之前或之后)。由此，每个所捕获 的帧(存储到存储器1085中的完整捕获)可以由彩色帧转换成单色帧，使得其处于可使用 适于与单色帧一起使用的已知解码算法处理的形式。在每个已像素合并帧的曝光期内，成 像透镜1110可以设置为较短焦点设置，以便通过处理以短程捕获的帧而成功地对可解码 标记进行解码的可能性增加。如通过配置I所表明的，经过像素合并的像素位置块的块大小可以是可变块大 小。进一步，终端1000可以被操作以便像素合并块的大小与可变焦成像透镜1110的透镜设 置同步的，并且随可变焦成像透镜1110的透镜设置而改变。在配置I的示例中，终端1000可以进行4X4块的像素合并，并且可以具有比称为〃较短(shorter)"的焦点位置相对更 短的"甚至更短(even shorter)“的焦点位置。在这种实施例中，4X4块帧的曝光可以 按此处所述的同步方式与甚至更短的焦点距离设置同步。焦点位置的调整可以遵循表格A 中总结的模式。此外按照配置I，终端1000能以可变窗口大小进行窗口化并且可以具有" 甚至更长(evenlonger)“焦点位置，其比指定为"较长(longer)"的焦点位置相对更长。 在特定窗口中的终端1000能够捕获对应于阵列1033中心处的连续的2952X512像素组的 2952X512已窗口化帧，以及对应于阵列1033中心处的连续的2952X512像素组的较小的 1000X200已窗口化帧。依照所述帧捕获和图像焦点调整模式，终端1000在”较长”焦点位 置下的曝光之后可以将帧设置调整为”甚至更长”并且当所述透镜设置是”甚至更长”焦点 设置时可以曝光较小的已窗口化帧，曝光期和透镜设置依照在这里所述的方式被同步。配 置I所示的可变像素合并大小和可变窗口化大小可以实现为反复试验图像捕获方案的一 部分，其中终端1000捕获多个帧来依照开环操作来进行处理而不检测感测的终端到目标 的距离或任何其它预定标准。可变像素合并大小和/或可变窗口化大小方案还可以实现 为如结合配置B和C所述的所检测的预定标准方案的一部分，其中终端1000可以响应于所 检测的标准(例如，终端到目标距离，解码时间)激活像素合并模块10 (配置B)或窗口化 模块20(配置C)。参照各种配置还描述的是焦点设置可以与像素合并模块10和窗口化模 块20的激活相协调(例如，像素合并模块10的激活可以与在较短焦点设置下的成像透镜 1110的设置同步，并且窗口化模块20的激活可以与在较长焦点设置下的成像透镜1110的 设置同步)。可以看出，终端1000可以适于响应于所检测的终端到目标距离改变像素合并 大小，并且针对特定的终端到目标距离将特定的像素合并大小与同步的特定焦点设置相关 联。终端1000还可以响应于所检测的终端到目标距离改变窗口大小并且针对特定的终端 到目标距离将特定窗口大小与同步的特定焦点设置相关联。此外，终端1000可以被适配以 便不论检测像素合并大小或窗口大小的方法，所建立的像素合并大小或窗口大小可以与同 步的特定焦点设置相关联。此外，终端1000可以被适配以便无需检测感测条件的任何检测 方法，依照开环操作的所述终端可以建立待与同步的特定焦点设置相关联的像素合并大小 或窗口大小。现在参考通过标记解码模块40在例如图9的周期dQ，d2，dn_4内可执行的过程，适 当地被编程的CPU 1060可以执行解码过程来试图解码图像数据的帧。为试图解码图像数 据的帧，CPU 1060可以沿采样路径例如在帧的中心处或被确定为包括可解码标记表示的同 等位置处对图像数据的所捕获帧的图像数据进行采样。在一个例子中，选择来执行解码尝 试的采样路径可以是对于先前帧而言被确定与可解码标记表示相交的采样路径。接下来， CPU 1060执行二阶导数边缘检测来检测边缘。在完成边缘检测之后，CPU 1060可以确定表 明边缘之间宽度的数据。CPU 1060随后能搜索启/停(start/stop)字符元素序列并且如 果找到，逐字符地通过与字符集表相比得出元素序列字符。对特定符号体系，CPU 1060还 可以执行校验和计算。如果CPU 1060成功地确定在启/停字符顺序之间的所有字符并且 成功地计算校验和(如果适用)，CPU 1060可以输出解码的消息。其中可解码标记表示是二维条形码符号体系，解码尝试可以包括使用特征检测算 法定位取景器图案(finder pattern)的步骤，依照与所述取景器图案的预定关系来定位与 所述取景器图案相交的扫描线，沿所述扫描线确定明暗单元的图案，并且经由表格查找将每个光图案转换成字符或字符串。在一个例子中，终端1000被适配以便CPU 1060在触发信 号保持有效的时间期间使所捕获的每个帧经受解码尝试(例如，frame = frameO, frame 1, frame2…在参照表格A描述的任何配置中)。在替代的示例中，如已在此处所述的，终端 1000可以被适配以便CPU 1060只使帧的子集经受解码尝试，并且依照预定标准选择经受 解码的帧。应该注意的是，当切换到对新的帧解码时(即从在周期dQ内frame = frame。切 换到在周期d2内frame = frame2)终端1000可能不丢弃对先前帧解码的结果。例如，在 某些情况下，经过解码的可解码标记可以是可被解码以输出代码字的符号体系类型的条形 码。条形码符号的代码字不是条形码符号的完整解码消息，但是可以与条形码符号的其它 代码字一起组合来提供完整的解码消息。被解码的条形码符号的代码字可以被认为是部分 解码的消息。可以被解码来提供表示条形码符号的部分解码消息的代码字的符号体系包括 PDF 417，UPC，Datamatrix，QR码，和Aztec，等等。终端1000可操作来累积通过处理对象帧 (subject frame)的集合直到符号的解码消息被确定而确定的部分解码的消息。为解码特 定符号体系的条形码可解码标记，CPU 1060可适于组合根据两个或更多不同帧确定的部分 解码的输出结果。通过解码图像数据帧提供的部分解码结果可以采取代码字集合的形式。 CPU 1060可适于当触发信号502有效时通过处理帧集合中的特定帧来确定代码字的第一 集合，并且将代码字的第一集合与当所述触发信号502保持有效时通过处理后继帧确定的 代码字的第二集合组合起来。在一个实施例中，CPU 1060可以被适配以便CPU 1060可以处 理特定帧来确定代码字的第一集合，处理后继帧来提供代码字的第二集合，并且可能处理M 个另外的后继帧来提供代码字的第三集合。CPU 1060可以进一步适于组合第一、第二和可 能的M个附加的代码字集合来提供解码消息。例如，参照图9的时序图，CPU 1060可处理 frame = frame。来确定代码字的第一集合，然后处理frame = frame2来确定代码字的第二 集合然后组合所述代码字来在周期dn_4期满之后提供解码消息输出。本发明所述的系统方法和设备的小的实例如下A1. —种标记读取终端包括具有二维图像传感器阵列的图像传感器集成电路，所述二维图像传感器阵列包括 多个像素，所述标记读取终端包括像素合并模块，用于应用使用图像信息值的函数，该图像 信息值表示入射在所述图像传感器阵列的多个像素上的光，所述标记读取终端还包括窗口 化模块，以用于为读出已窗口化帧而选择性地定址所述图像传感器阵列的像素子集；成像透镜，用于聚焦目标可解码标记的图像到所述二维图像传感器阵列上；手持式外壳，封装所述二维图像传感器阵列，所述标记读取终端可用于通过操作 者手动激活触发信号；其中所述手持式标记读取终端可操作以便在所述触发信号保持有效的时间内，所 述手持式标记读取终端可以处理连续的帧，所述连续的帧包括已像素合并帧，所述连续的 帧还包括已窗口化帧，该已窗口化帧具有表示入射在所述图像传感器阵列的像素组上的光 的图像数据，该像素组包括小于总数的50%的所述图像传感器阵列的像素，该已窗口化帧 表示在目标基片的限定区域之内的标记，该目标基片的限定区域比在其中标记将由表示入 射在所述图像传感器阵列的每个像素上的光的帧来表示的限定区域相对更小；其中所述手持式标记读取终端可用于处理所述连续的帧中的帧来试图对可解码标记进行解码。A2.如权利要求A1所述的标记读取终端，其中所述成像透镜是能够限定多个最佳 焦点距离的可变焦成像透镜。A3.如权利要求A1所述的标记读取终端，其中所述成像透镜是能够限定多个最佳 焦点距离的可变焦成像透镜，并且其中标记读取终端可操作以便所述可变焦成像透镜在所 述触发信号保持有效的时间期间、在范围从较短程到较远程的多个最佳焦点距离设置之间 (between a plurality of best focus distance settingsranging between a shorter range and longer range)被移动，所述标记读取终端可操作以便所述可变焦成像透镜在 所述已像素合并帧的曝光期内被控制为在所述较短程最佳焦点距离设置下。A4.如权利要求A1所述的标记读取终端，其中所述成像透镜是能够限定多个最佳 焦点距离的可变焦成像透镜，并且其中所述标记读取终端可操作以便所述可变焦成像透镜 在所述触发信号保持有效的时间期间在范围从较短程到较远程的多个最佳焦点距离设置 之间被移动，所述标记读取终端可操作以便所述可变焦成像透镜在所述已窗口化帧的曝光 期内被控制为在所述较远程最佳焦点距离设置下。A5.如权利要求A1所述的标记读取终端，其中所述像素合并模块包括被结合在所 述图像传感器集成电路中来求和已经累积在所述多个像素的块上的电荷的模拟像素合并 电路。A6.如权利要求A1所述的标记读取终端，其中所述像素合并模块将与像素位置的 块相关联的图像信息值求平均。A7.如权利要求A1所述的标记读取终端，其中所述像素合并模块包括将与像素位 置的块相关联的多位像素值求和的CPU。A8.如权利要求A1所述的标记读取终端，其中所述成像透镜是可变形透镜或不可 变形的液体透镜之一。A9.如权利要求A1所述的标记读取终端，其中所述标记读取终端可用来捕获全未 像素合并帧，所述全未像素合并帧具有特定的帧时间，其中所述已窗口化帧的帧时间小于 所述特定的帧时间。A10.如权利要求A1所述的标记读取终端，其中所述标记读取终端可操作以便所 述终端在满足预定标准时有条件地捕获所述已窗口化帧。All.如权利要求A1所述的标记读取终端，其中所所述像素组是以所述图像传感 器阵列的中心为中心的连续像素组。B1. 一种标记读取终端包括具有二维图像传感器阵列的图像传感器集成电路，所述二维图像传感器阵列包括 多个像素，所述标记读取终端包括像素合并模块，用于应用使用图像信息值的函数，该图像 信息值表示入射在所述图像传感器阵列的多个像素上的光，成像透镜，用于聚焦目标可解码标记的图像到所述二维图像传感器阵列上；手持式外壳，封装所述二维图像传感器阵列，所述标记读取终端可用于通过操作 者手动激活触发信号； 其中所述手持式标记读取终端可操作以便在所述触发信号保持有效的时间内，所 述手持式标记读取终端可以处理连续的帧，所述连续的帧包括第一已像素合并帧和第二已像素合并帧；其中所述手持式标记读取终端可用于处理所述连续的帧中的帧来试图对可解码 标记进行解码；以及其中所述第一已像素合并帧具有大于所述第二已像素合并帧的像素合并大小的 像素合并大小，并且其中所述成像透镜是能够限定多个最佳焦点距离的可变焦成像透镜， 并且其中所述标记读取终端可操作以便所述可变焦成像透镜在所述触发信号保持有效的 时间期间在第一和第二最佳焦点距离设置之间被移动，所述第一最佳焦点距离比所述第二 最佳焦点距离相对更短，所述标记读取终端进一步可操作以便所述可变焦成像透镜在所述 第一已像素合并帧的曝光期内被控制为在所述第一最佳焦点距离下，所述标记读取终端进 一步可操作以便所述可变焦成像透镜在所述第二已像素合并帧的曝光期内被控制为在所 述第二最佳焦点距离下。B2.如权利要求B1所述的标记读取终端，其中所述成像透镜是能够限定多个最佳 焦点距离的可变焦成像透镜。B3.如权利要求B1所述的标记读取终端，包括在所述图像传感器阵列上放置的彩 色图案滤光片，所述标记读取终端可操作以便所述像素合并模块可以被激活以将彩色图像 信息转换为单色图像信息。B4.如权利要求B1所述的标记读取终端，其中可以在所述触发信号保持有效的时 间内被处理的所述连续的帧包括未像素合并帧。B5.如权利要求B1所述的标记读取终端，其中所述连续的帧包括已窗口化帧。B6.如权利要求B 1所述的标记读取终端，其中所述连续的帧包括第一已像素合 并帧和第二已像素合并帧，所述第一已像素合并帧具有大于所述第二已像素合并帧的像素 合并大小的像素合并大小。B7.如权利要求B 1所述的标记读取终端，其中所述终端可操作以便所述终端在 满足预定标准时有条件地处理所述第二已像素合并帧。B8.如权利要求B1所述的标记读取终端，其中所述成像透镜是可变形透镜或不可 变形的液体透镜之一。C1. 一种标记读取终端包括具有二维图像传感器阵列的图像传感器集成电路，所述二维图像传感器阵列包括 多个像素，所述标记读取终端包括窗口化模块，用于为读出具有图像数据的已窗口化帧选 择性地定址所述图像传感器阵列的像素子集；成像透镜，用于聚焦目标可解码标记的图像到所述图像传感器阵列上；手持式外壳，封装所述二维图像传感器阵列，所述标记读取终端可用于通过操作 者手动激活触发信号；其中标记读取终端可用于在所述触发信号保持有效的时间期间捕获连续的帧，其 中所述连续的帧包括第一帧和第二已窗口化帧，所述第一帧表示入射到比所述第二已窗口 化帧更多数目的所述图像传感器阵列的像素上的光，其中所述第二已窗口化帧表示入射到 包括小于总数的50%的所述图像传感器阵列的像素的像素组上的光，其中所述成像透镜是 能够限定多个最佳焦点距离的可变焦成像透镜，并且其中标记读取终端可操作以便所述可 变焦成像透镜在所述触发信号保持有效的时间期间在第一和第二最佳焦点距离设置之间
19被移动，所述第一最佳焦点距离比所述第二最佳焦点距离相对更短，所述标记读取终端进 一步可操作以便所述可变焦成像透镜在所述第一帧的曝光期内被控制在所述第一最佳焦 点距离下，所述标记读取终端进一步可操作以便所述可变焦成像透镜在所述第二已窗口化 帧的曝光期内被控制在所述第二最佳焦点距离下；以及其中所述手持式标记读取终端可用来处理所述连续的帧中的帧来试图对可解码 标记进行解码。C2.如权利要求C1所述的标记读取终端，其中所述成像透镜是可变形透镜或不可 变形的液体透镜之一。C3.如权利要求C1所述的标记读取终端，其中所述第一帧是表示入射在所述图 像传感器阵列的连续像素组上的光的已窗口化帧，其中所述的连续像素组包括小于总数的 80 %的所述图像传感器阵列的像素。C4.如权利要求C1所述的标记读取终端，其中所述终端可操作以便所述终端在满 足预定标准时有条件地捕获所述第二已窗口化帧。D1. 一种标记读取终端包括具有二维图像传感器阵列的图像传感器集成电路，所述二维图像传感器阵列包括 在所述二维图像传感器阵列上布置的彩色图案滤光片和多个像素，标记读取终端包括像素 合并模块来对表示入射在所述图像传感器阵列的多个像素的块上光的信号值求和；成像透镜，用于聚焦目标可解码标记的图像到所述图像传感器阵列上；手持式外壳，封装所述二维图像传感器阵列，所述标记读取终端可用于通过操作 者手动激活触发信号；其中所述手持式标记读取终端在图片拍摄模式和标记解码模式下操作，所述标记 读取终端进一步可操作以便在图片拍摄模式有效的情况下当所述终端被用于捕获连续的 帧时，所述像素合并模块没有被启用，从而在图片拍摄模式有效的情况下所捕获的所述连 续的帧包括彩色图像数据，所述标记读取终端进一步可操作以便在标记解码模式有效的情 况下当所述终端被用来处理所述连续的帧时所述像素合并模块是启用的，以便在标记解码 模式有效的情况下所处理的所述连续的帧包括包含单色图像数据的已像素合并帧来经受 标记解码尝试。D2.如权利要求D1所述的标记读取终端，其中所述成像透镜是可变形透镜或不可 变形的液体透镜之一。当参照多个具体实施例描述本发明时，应该理解的是，本发明的真正精神和范围 只应针对可由本说明书支持的权利要求来确定。此外，尽管在系统、设备和方法被描述为具 有特定数目的元件的很多情况下，将理解的是，可用比所提及的特定数目的元件要更少的 元件来实践这样的系统、设备和方法。
权利要求
一种标记读取终端包括具有二维图像传感器阵列的图像传感器集成电路，所述二维图像传感器阵列包括多个像素，所述标记读取终端包括像素合并模块，用于应用使用图像信息值的函数，该图像信息值表示入射在所述图像传感器阵列的多个像素上的光，所述标记读取终端还包括窗口化模块，以用于为读出已窗口化帧而选择性地定址所述图像传感器阵列的像素的子集；成像透镜，用于聚焦目标可解码标记的图像到所述二维图像传感器阵列上；手持式外壳，封装所述二维图像传感器阵列，所述标记读取终端可用于通过操作者手动激活触发信号；其中所述手持式标记读取终端可操作以便在所述触发信号保持有效的时间内，所述手持式标记读取终端可以处理连续的帧，所述连续的帧包括已像素合并帧，所述连续的帧还包括已窗口化帧，该已窗口化帧具有表示入射在所述图像传感器阵列的像素组上的光的图像数据，该像素组包括小于总数的50％的所述图像传感器阵列的像素，该已窗口化帧表示在目标基片的限定区域之内的标记，该目标基片的限定区域比在其中标记将由表示入射在所述图像传感器阵列的每个像素上的光的帧来表示的限定区域相对更小；其中所述手持式标记读取终端可用于处理所述连续的帧中的帧来试图对可解码标记进行解码。
2.如权利要求1所述的标记读取终端，其中所述成像透镜是能够限定多个最佳焦点距 离的可变焦成像透镜。
3.如权利要求1所述的标记读取终端，其中所述成像透镜是能够限定多个最佳焦点距 离的可变焦成像透镜，并且其中标记读取终端可操作以便所述可变焦成像透镜在所述触发 信号保持有效的时间期间在范围从较短程到较远程的多个最佳焦点距离设置之间被移动， 所述标记读取终端可操作以便所述可变焦成像透镜在所述已像素合并帧的曝光期内被控 制为在所述较短程最佳焦点距离设置下。
4.如权利要求1所述的标记读取终端，其中所述成像透镜是能够限定多个最佳焦点距 离的可变焦成像透镜，并且其中所述标记读取终端可操作以便所述可变焦成像透镜在所述 触发信号保持有效的时间期间在范围从较短程到较远程的多个最佳焦点距离设置之间被 移动，所述标记读取终端可操作以便所述可变焦成像透镜在所述已窗口化帧的曝光期内被 控制为在所述较远程最佳焦点距离设置下。
5.如权利要求1所述的标记读取终端，其中所述像素合并模块包括被结合在所述图像 传感器集成电路中来对已经累积在所述多个像素的块上的电荷求和的模拟像素合并电路。
6.如权利要求1所述的标记读取终端，其中所述像素合并模块将与像素位置的块相关 联的图像信息值求平均。
7.如权利要求1所述的标记读取终端，其中所述像素合并模块包括将与像素位置的块 相关联的多位像素值求和的CPU。
8.如权利要求1所述的标记读取终端，其中所述成像透镜是可变形透镜或不可变形的 液体透镜之一。
9.如权利要求1所述的标记读取终端，其中所述标记读取终端可用来捕获全未像素合 并帧，所述全未像素合并帧具有特定的帧时间，其中所述已窗口化帧的帧时间小于所述特 定的帧时间。
10.如权利要求1所述的标记读取终端，其中所述标记读取终端可操作以便所述终端 在满足预定标准时有条件地捕获所述已窗口化帧。
11.如权利要求1所述的标记读取终端，其中所述像素组是以所述图像传感器阵列的 中心为中心的连续像素组。
12.如权利要求1所述的标记读取终端，其中所述成像透镜是能够限定多个最佳焦点 距离的可变焦成像透镜，并且其中所述标记读取终端可操作以便所述可变焦成像透镜在所 述触发信号保持有效的时间期间在范围从较短程到较远程的多个最佳焦点距离设置之间 被移动，所述标记读取终端可操作以便所述可变焦成像透镜在所述已像素合并帧的曝光期 内被控制为在所述较短程最佳焦点距离设置下，所述标记读取终端进一步可操作以便所述 可变焦成像透镜在所述已窗口化帧的曝光期内被控制为在所述较远程最佳焦点距离设置 下。
13.一种标记读取终端包括具有二维图像传感器阵列的图像传感器集成电路，所述二维图像传感器阵列包括多个 像素，所述标记读取终端包括窗口化模块，用于为读出具有图像数据的已窗口化帧选择性 地定址所述图像传感器阵列的像素子集；成像透镜，用于聚焦目标可解码标记的图像到所述图像传感器阵列上；手持式外壳，封装所述二维图像传感器阵列，所述标记读取终端可用于通过操作者手 动激活触发信号；其中标记读取终端可用于在所述触发信号保持有效的时间期间捕获连续的帧，其中所 述连续的帧包括第一帧和第二已窗口化帧，所述第一帧表示入射到比所述第二已窗口化帧 更多数目的所述图像传感器阵列的像素上的光，其中所述第二已窗口化帧表示入射到包括 小于总数的50%的所述图像传感器阵列的像素的像素组上的光，其中所述成像透镜是能够 限定多个最佳焦点距离的可变焦成像透镜，并且其中标记读取终端可操作以便所述可变焦 成像透镜在所述触发信号保持有效的时间期间在第一和第二最佳焦点距离设置之间被移 动，所述第一最佳焦点距离比所述第二最佳焦点距离相对更短，所述标记读取终端进一步 可操作以便所述可变焦成像透镜在所述第一帧的曝光期内被控制在所述第一最佳焦点距 离下，所述标记读取终端进一步可操作以便所述可变焦成像透镜在所述第二已窗口化帧的 曝光期内被控制在所述第二最佳焦点距离下；以及其中所述手持式标记读取终端可用来处理所述连续的帧中的帧来试图对可解码标记 进行解码。
14.如权利要求13所述的标记读取终端，其中所述第一帧是表示入射在所述图像传感 器阵列的连续像素组上的光的已窗口化帧，其中所述连续像素组包括小于总数的80%的所 述图像传感器阵列的像素。
15.如权利要求13所述的标记读取终端，其中所述终端可操作以便所述终端在满足预 定标准时有条件地捕获所述第二已窗口化帧。
全文摘要
本文涉及包括帧处理的标记读取终端。描述了一种标记读取终端，其可用于处理图像数据的帧来试图对可解码标记进行解码。帧可以是在触发信号有效的时间期间和之后经处理的连续的帧中的帧。这种连续的帧可以包括零个或多个已像素合并帧，零个或多个未像素合并帧，零个或多个已窗口化帧，和零个或多个未窗口化全帧。一种标记读取终端还可以包括可变焦成像透镜。可对该可变焦成像透镜进行控制，以便在已像素合并帧的曝光期内该可变焦成像透镜被设定为短程焦点设置，并在已窗口化帧的曝光期内该可变焦成像透镜被设定为远程焦点设置。
文档编号G06K7/10GK101877047SQ20091100017
公开日2010年11月3日 申请日期2009年12月15日 优先权日2008年12月16日
发明者E·C·布雷默, K·D·鲍尔, M·W·潘科夫, R·M·赫西, Y·P·王 申请人:手持产品公司