(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
搬送装置（１２）上を移動する対象物（１４）の表面の歪み矯正した画像を撮像するための装置（１０）、特にコードリーダであって、
間隔データ及び／又は対象物（１４）の拡散反射挙動を使って対象物（１４）の形状を認識するために構成されている形状検知センサ（１８）と、ラインセンサ（２０）、特に搬送方向と角度を形成するライン形状の読み取り領域（２２）内でライン毎に面の画像データを生み出すために対象物（１４）を走査できるラインカメラとを有する装置（１０）において、
形状検知センサ（１８）の形状データに基づいて、ラインカメラ（２０）の遠視から読み取り領域（２２）に亘る表面の間隔プロフィル、及び各間隔プロフィルからラインセンサ（２０）のための付属するズーム係数、及び／又は撮像周波数をつくり、それぞれ走査する対象物（１４）のライン用のラインセンサ（２０）を、付属するズーム係数及び／又は撮像周波数に設定し、これにより歪み矯正して撮像したライン毎の画像データを均等な分解能の面の全体画像に合成するように、構成されている制御装置（２４）を設けていることを特徴とする装置。
【請求項２】
請求項１に記載の装置（１０）において、
制御装置（２４）が、読み取り領域（２２）がそれぞれ広がり幅を有し、その広がり幅が対象物（１４）で走査するライン（２６）の全てに亘ってライン方向で最大の絶対対象物広がり幅に相当するようにズーム係数を設定するよう、構成されていることを特徴とする装置。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の装置（１０）において、
走査されるライン（２６）を幾何学的な面に亘って規則的に配分すべく、撮像周波数を設定するように制御装置（２４）が構成されていることを特徴とする装置。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれかに記載の装置（１０）において、
ズーム係数及び／又は撮像周波数の変更により発生する変化を調整するために、ラインセンサ（２０）の焦点設定を間隔プロフィルの量、特に極値又は中間値により行い、及び／又はラインセンサ（２０）の輝度をシャッター時間又は増幅係数を介して設定するように、制御装置（２４）を構成していることを特徴とする装置。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれかに記載の装置（１０）において、
形状検知センサ（１８）が、ラインセンサ（２０）に一体化されていることを特徴とする装置。
【請求項６】
請求項１〜４のいずれかに記載の装置（１０）において、
形状検知センサ（１８）が搬送方向でラインセンサ（２０）の前に配置されており、制御装置（２４）が、対象物（１４）の搬送位置に従って間隔プロフィルを前もって計算するように構成されていることを特徴とする装置。
【請求項７】
請求項６に記載の装置（１０）において、
搬送速度を特定できる速度センサを設けていること、制御装置（２４）が、搬送速度を使って搬送位置によって決まるズーム係数、及び／又は撮像周波数を時間に関係するズーム係数、及び／又は撮像周波数に換算できることを特徴とする装置。
【請求項８】
請求項７に記載の装置（１０）において、
速度センサが、
−搬送装置（１２）でのインクリメント発生装置、及び／又は
−予想される対象物輪郭の歪みを評価できる形状検知センサ（１８）、又はラインセンサ（２０）での速度評価装置、及び／又は
−形状データと画像データにある対象物の特徴を再認識して、撮像データの時間差、及び形状検知センサ（１８）とラインセンサ（２０）の間隔から速度を求める比較ユニット
のいずれかとして実施されていることを特徴とする装置。
【請求項９】
請求項６〜８のいずれかに記載の装置（１０）において、
制御装置（２４）の構成を、ラインセンサ（２０）の最大又は規定された一定撮像周波数のいずれかに相当する搬送位置に対して、間隔プロフィルを計算するように構成されていることを特徴とする装置。
【請求項１０】
請求項６〜８のいずれかに記載の装置（１０）において、
制御装置（２４）を、特に対象物（１４）のコーナー、又はエッジが読み取り領域（２２）にある特徴的な搬送位置（３２）に対してのみ間隔プロフィルを計算するように構成しており、その間にある搬送位置をステップ的又は直線的に補完しており、そのとき特に制御装置（２４）はズーム係数、及び／又は撮像周波数をステップ的又は直線的に追随することを特徴とする装置。
【請求項１１】
請求項１〜１０のいずれかに記載の装置（１０）において、
制御装置（２４）の構成を、対象物（１４）の周囲にあるラインにおいて間隔プロフィルを、対象物の縁の間隔プロフィルから補外して求めるようにしており、これにより次への滑らかな移行を可能にすることを特徴とする装置。
【請求項１２】
請求項１〜１１のいずれかに記載の装置（１０）において、
制御装置（２４）の構成を、参照間隔プロフィルに相当する基本ズーム係数、及び／又は基本撮像周波数にラインセンサ（２０）を設定し、ライン毎の偏差をその前のラインに対して、又は基本ズーム係数、及び／又は基本撮像周波数に対して差異的に設定するようにしていることを特徴とする装置。
【請求項１３】
請求項１〜１２のいずれかに記載の装置（１０）において、
形状検知センサ（１８）が、レーザスキャナ又は画像センサ、特に距離分解能のある画像センサであることを特徴とする装置。
【請求項１４】
請求項１〜１３のいずれかに記載の装置（１０）において、
制御装置（２４）の構成が、読み取り領域に複数の対象物（１４）が存在するときに、ラインセンサ（２０）から見て最前方にある対象物（１４）、又は最後方にある対象物（１４）に間隔プロフィルを関係付ける、又はそれぞれ対象物（１４）の不完全な認識状態では最も前方にある間隔プロフィルを計算するようにしていることを特徴とする装置。
【請求項１５】
請求項１〜１４のいずれかに記載の装置（１０）において、
画像データを更に歪み矯正するためのデジタル後処理用に構成されている後処理ユニットを設けており、そのときには制御装置（２４）が、歪みに関連するパラメータ、特に対象物（１４）の傾き状態、又は搬送速度を後処理ユニットに送ることを特徴とする装置。
【請求項１６】
搬送装置（１２）上を移動する対象物（１４）の表面の歪み矯正した画像を撮像するための方法であって、
間隔データ及び／又は対象物（１４）の拡散反射挙動を使って対象物（１４）の形状を認識し、ラインセンサ（２０）、特にラインカメラを使って、搬送方向（１２）と角度を形成するライン形状の読み取り領域（２２）内でライン毎に面の画像データを生み出すために対象物（１４）を走査する方法において、
形状データに基づいて、ラインカメラ（２０）の遠視から読み取り領域（２２）に亘る表面の間隔プロフィル、及び各間隔プロフィルからラインセンサ（２０）のための付属するズーム係数、及び／又は撮像周波数をつくり、そこでラインセンサ（２０）が、それぞれ走査する対象物（１４）を付属するズーム係数及び／又は撮像周波数で走査し、これにより歪み矯正して撮像したライン毎の画像データを均等な分解能の面の全体画像に合成することを特徴とする方法。
【請求項１７】
請求項１６に記載の方法において、
ズーム係数の設定は、読み取り領域（２２）が対象物（１４）の走査ライン全てに亘ってライン方向で最大対象物広がり幅の広がり幅を有するように行い、及び／又は撮像周波数の設定は、走査ラインが規則的に幾何学的な面に亘って分布されるように行うことを特徴とする方法。
【請求項１８】
請求項１６又は１７に記載の方法において、
間隔プロフィルを対象物（１４）の搬送位置に従って事前に計算すること、及び搬送位置よって決まるズーム係数、及び／又は撮像周波数を時間によって決まるズーム係数、及び／又は撮像周波数に換算するために搬送速度を特定することを特徴とする方法。
【請求項１９】
請求項１８に記載の方法において、
間隔プロフィルを、特に対象物（１４）のコーナー又はエッジが読み取り領域にある特徴的な搬送位置（３２）に対してのみ計算し、その間にある搬送位置をステップ的又は直線的に補間すると共に、ズーム係数、及び／又は撮像周波数を対応してステップ的又は直線的に追随させることを特徴とする方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、請求項１又は１６の前文に記載の、搬送装置上を移動する対象物の表面の歪み矯正された画像を撮像する装置と方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
配送業務を自動化するために、小包の分類・配送時に自動的に読み取るコードを、対象物、例えば小包に設ける。特に広まっているのは、バーコードスキャナで認識できるバーコードである。しかしその他にも、マキシコード又はアズテックコードのような二次元コード、又は旧来の住所表示もある。自動的に分類するために、例えば航空機乗客荷物の発送時又は配送センターにおいて、対応するコードリーダがコンベア上方に取り付けられており、コードを備えた対象物がそのコンベア上を通過して、コード情報を判断した後にそれぞれの目的方向に向かって選り分けられる。
【０００３】
最新世代のコードリーダは、レーザスキャナではなく、カメラチップをベースにしている。これはラインとして構成されていることが多く、搬送装置に対して直角又は角度を有した状態にあり、対象物の通過時に次々と全体画像を合成する。全ての対象物側面にあるコードを認識できるようにするために、即ち全方向読み取りを行うために、複数のこの種のカメラを搬送コンベアの上方と側方に取り付ける。
【０００４】
しかし、ラインを使って合成した全体画像は、信頼性を有して判断するためには、視覚が異なっているために歪んでいることが多い。更に背後にある対象物範囲、又はラインカメラに対して悪い角度にある対象物の面は、理想的なケース謂わばラインカメラに対して直角である対象物の前面と較べて低い分解能で撮像される。実際においては対象物の位置を強制できないので、読み取りエラーが発生する。多少とも大きく歪んだ画像はコードの読み取りを難しくし、特に住所表示部分の自動テキスト認識（ＯＣＲ）又は他の情報の読み取りが難しい。また、記録された画像データ、所謂ビデオコーディングで歪んで撮像された対象物範囲は、手処理又は外部での後処理のためには認識が難しい。その上に、撮像された対象物で画像範囲に亘って異なる分解能を有する画像を加工処理することは、流通しているテキスト認識プログラムでは難しい。
【０００５】
US 2005/0036185 A1では、ラインスキャナ付き装置が開示されており、通過移動する対象物の画像をライン状に撮像して合成する。この画像は引き続いて、各撮像ラインを縮尺調整する画像処理ソフトウエアを使って歪み矯正され、これにより対象物の走査ライン全てが同じ分解能を保有する。加工処理の時点にはラインが既に撮像されているので、これは各ラインを全ライン中で最も悪い分解能にするときのみ可能である。即ち、画像品質が悪く計算の手間がかかる後処理を代償にしてのみ、均等なピクセル分解能が得られる。
【特許文献１】US 2005/0036185 A1
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明の課題は、移動する対象物表面の高品質で歪みのない画像を、対象物の状態に関係なく作ることのできるラインセンサベースの撮像を可能にすることである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
この課題を、請求項１に記載の形状検知センサ、及びラインセンサを備えた装置、又は請求項１６に記載の方法により解決する。本発明によりハードウエアの設定を変えて、ズーム係数を合わせることにより均等且つ高分解能で各ラインを撮像し、撮像周波数を変えることにより、対象物を超えるラインも全体画像で均等且つ高い分解能を送り出すことを達成する。これには、ハードウエアが直接、高分解能で歪みのない画像を送り出すという利点がある。よって、画像処理ソフトウエアでの後からの処理とは対照的に、最初から必要な情報密度と分解能で画像を撮像するので、後処理により品質が損なわれることを受忍する必要は全くない。さらに、データは撮像時に既に歪みがなく、歪み矯正のための余分な処理を必要としないので、本発明による解決手段は仕事が速い。
【０００８】
即ち、本発明が前提にしていることは、歪みファクターを直接その源において阻止して、撮像時に既に直接歪みのない画像データが発生するように、ハードウエアを各ラインで設定するということである。
【０００９】
ここで使用する「間隔プロフィル」という用語は、一般的に、ラインの方向に亘って対象物からラインセンサまでの距離を説明する関数を表す。しかし、ここでは、ラインに対する単一間隔値の最も簡単なものと理解すべきであり、最も頻繁な場合である方形の対象物では一定の間隔プロフィルが既に完全に定義され、任意の形状をした対象物のケースでは少なくとも一つの良好な近似値が与えられる。
【００１０】
ここで、制御装置は、対象物の走査ライン全てに亘ってライン方向で最大の絶対対象物幅に相当する広がり幅を、読み取り領域がそれぞれ有するように構成されていると好ましい。よって、広がり幅はズーム係数と直線的に関係する読み取り領域のためのスケール調整係数として、正しい参照量、即ち対象物サイズを選択する。ラインセンサの側方状態を前提にすると、この対象物サイズは正に最大高さとなる。読み取り領域全てをこの高さに設定することにより、対象物は正にその最大の広がり幅で全体像に嵌り込むので、使用できる分解能を最適で利用する。
【００１１】
又、制御装置は、撮像周波数を設定して、走査ラインが幾何学的な面上で均等に配分されるように構成されていると好ましい。そのためにまず、制御装置が基本的に撮像周波数ではなくラインカメラによる二つの撮像間の間隔、即ち撮影周波数の逆数を制御することに注目する必要がある。しかし撮像周波数を、時間の関数として捉えてこの逆数関係を介して周期に換算できる。幾何学的な面を使って実際の絶対的な対象物面を考える、即ち、ラインカメラの遠視から得られる対象物の傾いた位置に関係する面でない。即ちこの構成によれば正に、撮像されたラインが規則的に実際の対象物面に亘って分布して存在するように、撮像周波数を選択する。これにより分解能は、ズーム係数を介して設定されるライン方向だけでなく、このライン方向に直角にも同じとなる。即ち合成された全体画像は、その両側軸で歪み矯正されているだけでなく、加えて一つの軸では撮像周波数により別の軸ではズーム係数により同等の分解能で撮像されている。
【００１２】
上述の重要撮像パラメータであるズーム係数と撮像周波数に対する利点ある追加として制御装置の構成を、間隔プロフィルの量、特に極値又は中間値からラインセンサの焦点調整を行う、及び／又はラインセンサの輝度をシャッター時間又は増幅係数を介して設定するようにしており、これによりズーム係数、及び／又は撮像周波数の変更により発生する変化を調整する。方形対象物の場合のように間隔プロフィルが、単一の間隔値により与えられているとき、前記量は正にこの間隔値に相当する。よって極値、及び中間値はこの間隔値に合致する。焦点位置は単一の値であるので、全体の間隔プロフィルにではなく単一の特徴的な値、他ならぬこの量にのみ合わせることができる。
【００１３】
焦点調整により各ラインのラインセンサは、シャープな画像を送り出す。本発明により種々の撮像パラメータがライン毎に変えられるので、均等な輝度は対応して調整するときにのみ保証される。シャッター時間を変える時間が残るほど撮影周波数が充分に少ないと、これは可能な方法である。その他の場合で高い撮像周波数、又は大きなズーム係数の範囲において輝度をアップするためには、増幅パラメータを調整しなければならない。輝度の違いは、いずれにしろ大部分で変更された撮像パラメータの結果であろうし、価値のある情報を含んでいないが、この方法により、輝度の違いの出現しないことが保証され、均等な輝度の全体画像が維持される。スカラー量である撮像パラメータ用に間隔プロフィルのスカラー量を利用するというこの考えは、撮像パラメータの全て、即ちズーム係数、撮像周波数、焦点位置に類似して当て嵌まる一方、輝度用の増幅係数は代替としてピクセル毎に全体の間隔プロフィルに適合させることができる。
【００１４】
別の構成では、形状検知センサがラインセンサに一体化されている。この方法は自動焦点システム用で公知であり、その方法では焦点をコントロールするために、読み取り領域内の実際の対象物間隔を使用する。ズームが充分迅速に反応する限り、ズーム係数と撮像周波数も対応してコントロールできる。利点は非常にコンパクトな装置となることであり、追加の形状検知センサなしで足りる。
【００１５】
代替として形状検知センサを搬送方向でラインセンサの前に配置し、制御装置の構成を、対象物の搬送位置に従って間隔プロフィルを前もって計算するようにしている。このようにすることで、変更すべき撮像パラメータをタイミング良く使用に供すると共に正に高い搬送速度のときに焦点・ズームシステムの慣性に対応する充分な時間が残る。
【００１６】
そのとき、搬送速度を特定できる速度センサを設けていると好ましく、そこでは制御装置が搬送速度を使って搬送位置により決まるズーム係数、及び／又は撮像周波数を時間により決まるズーム係数、及び／又は撮像周波数に換算できる。即ち搬送速度を利用して対象物形状を謂わば仮想的にずらし、これにより正に測定する形状が読み取り領域にある状況をシミュレーションする。時間により決まるズーム係数、及び時間により決まる撮像周波数を計算することにより、ラインセンサの制御を、好ましくはそのための基準となる参照システム、即ち時間を使って行うことができる。
【００１７】
速度センサを以下の一つとして実施していると、更に好ましい。即ち、搬送装置でのインクリメンタル出力装置、及び／又は形状検知センサ又はラインセンサにあり予想される対象物輪郭の歪みを評価できる速度評価装置、及び／又は対象物の特徴を形状データ、及び画像データで再認識して撮像データの時間差、及び形状検知センサとラインセンサの間隔から速度を求める比較ユニット。インクリメンタル出力装置は信頼性ある搬送装置の速度測定器として公知であるが、追加の構成部品を必要とする。対象物の輪郭又は、対象物が形状検知センサからラインセンサまでの経路に必要な時間を介して速度を特定する方法により、別のセンサを必要とせず、一体となった評価で十分である。
【００１８】
制御装置の構成を、ラインセンサの最大又は規定された一定撮像周波数のいずれかに相当する搬送位置に対して、間隔プロフィルを計算するようにしていると利点がある。以上のようにすることにより対象物の形状が特に正確に考慮され、特に歪み矯正のない均等な分解能の全体画像が得られる。
【００１９】
代替として制御装置を、特に対象物のコーナー又はエッジが読み取り領域にある特徴的な搬送位置に対してのみ間隔プロフィルを計算するように構成しており、その間にある搬送位置をステップ的、又は直線的に補完しており、そのとき特に制御装置はズーム係数、及び／又は撮像周波数をステップ的又は直線的に追随する。分類すべき対象物は殆ど大抵が方形であるので、より正確に対象物輪郭を考慮することは不必要な計算工数を発生させることになる。利点ある前記構成例を使うことにより、簡単な対象物面という仮定が、対応して簡単な撮像パラメータの追随に転換される。ズームと撮像周波数をコーナー点に一度設定して、別のコーナー点に達するまでライン毎に一定に変化させることで充分である（「ズーム勾配」「周波数勾配」、同様に「焦点勾配」 又は「輝度勾配」）。これが評価と制御を著しく容易にする。
【００２０】
別の好ましい形態では制御装置の構成を、対象物の周囲にあるラインにおいて間隔プロフィルを、対象物の縁の間隔プロフィルから補外して求めるようにしており、これにより次への滑らかな移行を可能にする。これは特に、最初に読み取り領域に入るエッジに対する助けになる。対象物の輪郭を仮想的に前方に延長することにより、ズーム又は焦点を既に事前に必要な位置に送り、その慣性を調整できる。
【００２１】
特に好ましい実施形態では制御装置の構成を、参照間隔プロフィルに相当する基本ズーム係数、及び／又は基本撮像周波数にラインセンサを設定し、ライン毎の偏差をその前のラインに対して、又は基本ズーム係数、及び／又は基本撮像周波数に対して差異的に設定するようにしている。参照位置を搬送装置の高さとすることがあるが、予想される対象物高さの概ね中央である方がよい。これにより大抵のケースで焦点とズームが追随しなければならないのは僅かな変更だけであり、このことは機械的な機構に合っているだけでなく、慣性に基づく緩慢な反応を改めて充分に防ぐ。
【００２２】
形状検知センサがレーザスキャナ又は画像センサ、特に距離分解能のある画像センサであると利点がある。レーザスキャナは、発光して再び受光する光パルスの光線通過時間、又は発光した変調光線の位相差から、対象物とコンベアベルトまでの距離を測定する。よって対象物形状の非常に正確な特定が可能である。一般的な画像センサは画像評価により、例えばその色相、形状、又は拡散反射特性を使って対象物を特定する。ピクセルの一般的な色相又は輝度のデータに加えて自動的に、光線通過時間法に基づいて距離を特定できる画像センサを使用することも考えられる。そのような画像センサは、ＣＭＯＳベースのＰＭＤチップ（フォトンミックスディテクション）として使用できる。
【００２３】
制御装置の構成が、読み取り領域に複数の対象物が存在するときに、ラインセンサから見て最前方にある対象物、又は最後方にある対象物に間隔プロフィルを関係付ける、又はそれぞれ対象物の不完全な認識状態では最も前方にある間隔プロフィルを計算するようにしていると好ましい。ラインセンサは陰にある対象物を認識できない。即ち、どの対象物輪郭にラインセンサを合わせるかを、前もって規定する必要があろう。最も前方の輪郭を撮像すると、情報を失ってしまうことがない。まず前方又は後方の対象物に集中する場合には、見落とされる対象物を別のラインセンサにより読み取り評価できることを確実にしなければならない。
【００２４】
利点ある別の構成では、画像データを更に歪み矯正するためのデジタル後処理用に構成されている後処理ユニットを設けており、そのときには制御装置が、歪みに関連するパラメータ、特に対象物の傾き状態又は搬送速度を後処理ユニットに送る。本発明により直接歪み矯正された画像データを撮像するにも拘わらず、残留歪みが残ることがあり、例えば、ズームレンズがなくて撮像周波数のみが調整される、又はラインセンサに関して対象物面が殆ど平行な位置にあり極端に平らな角度のために、この殆ど背を向けた側面を充分な分解能で撮像するには最大撮像周波数でも充分でないからである。よってデジタルで例えば補充ラインを接合し、ラインを再縮尺調整し、又は画像処理フィルタを使用することができる。これにより、撮像された情報を最良の方法で精製し、テキスト認識のような少なくとも後続の画像処理のために、処理可能な様式に期待される分解能で使用できることが確保される。傾き状態又は速度のようなパラメータが受け継がれるので、それを後処理ユニット自体で特定する必要がなく、デジタルの後処理が明らかに容易になる。
【００２５】
本発明による方法は、類似の方法で更に発展させることができ、そこでは同様の利点を示す。このような利点ある特徴は例示的なものであるが、引き続いて独立請求項に繋がる従属請求項に記載されていない。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２６】
以下において本発明を、例示的に実施形態を使い添付の図面を参照して、別の特徴と利点を含めて詳細に説明する。
【００２７】
図１は、本発明による読み取り装置１０の実施形態を三次元概略図で示しており、その読み取り装置はコンベアベルト１２の上方に取り付けられており、そのコンベアベルト上を矢印で示す方向に対象物１４が移動する。対象物１４にはコード情報１６、例えばバーコード、二次元コード、又は住所表記が付いており、これを読み取ることが読み取り装置１０の課題である。搬送方向に関して前方に配置された形状検知センサ１８が、そこを通過移動する対象物１４の幾何学的な形状を撮像する。形状検知センサ１８は、光通過時間法を使って対象物１４との間隔を測定するレーザスキャナとして構成していることがある。代替として形状検知センサ１８が、画像センサであることもあり、画像評価法を使って対象物形状を特定する。両方の原理を組み合わせると形状検知センサ１８は、例えばフォトンミックスディテクション、又は三角法（能動的には照明マスターを使って、又は受動的には立体写真法を使って）を使って距離測定を行う画像センサとして構成されている。
【００２８】
コード情報１６を取り出すことになる本来の画像データを、搬送装置１２の異なった側面に取り付けられているラインセンサ２０が撮像する。形状検知センサ１８が画像センサとして構成されている場合には、このラインセンサ２０の一つの機能を一緒に担うことができる。ラインセンサ２０は、その視野即ち一つの読み取り領域２２内にある画像ラインそれぞれを撮像する状態にある。図１で示すのは、二つのサイドカメラ２０である。別の用途では、対象物１４にはどの方向でコード情報１６を付けられるかに従って、カメラ２０を増減して使用することがある。ラインセンサ２０がライン状の画像センサ、即ち例えばＣＣＤチップ又はＣＭＯＳチップを有すると好ましい。形状検知センサ１８、及びラインカメラ２０には制御装置２４が繋がっており、これにより形状検知センサ１８から形状データを入手して、ラインカメラ２０の撮像パラメータをコントロールできる。反対に制御装置２４は、読み取り領域２２でそれぞれ撮像されたラインの画像データを入手すると共に、ライン的に読み取った画像データを合成して別の処理装置が使用できるようにする状態にある。
【００２９】
図２ａは、４５°の角度で配置されているサイドカメラに対して、搬送装置１２上で真っ直ぐにある方形対象物１４の状態を、上部外観図で示す。図３ａは、カメラ２０で遠視した同じ状況を示す。以下においても同じであるがここで、同じ特徴を同じ参照符号で示す。このサイドカメラ２０の配置は、真っ直ぐな状態にある方形の対象物１４の前面、及び側面を４５°角度から同じく良好に検知するので好ましい。ラインカメラ２０がラインを撮像する異なった時点を、点線２６を使って概略的に示す。実際にはカメラ２０が固定されているので、中央にあるライン２６のみを撮像する。異なった点線２６は即ち、時間的な経過の中でラインカメラ２０を通過する対象物１４の異なった搬送位置を示すことになる。対象物１４が真っ直ぐな状態にあると、撮像ライン２６が対象物上で均等分布しているので、搬送方向では全画像の均等な分解能が得られる。これは又、ラインカメラ２０の視野による前面と側面の見かけ上の大きさを表す同じ長さの両矢印２８ａ，２８ｂに反映されている。
【００３０】
図２ｂでも同じく、従来技術による撮像方法での搬送装置１２上で斜めに位置する対象物１４を、上部外観図で比較のために示す。図３ｂは、カメラの遠視による同じ状況を改めて示す。規則的な撮像周波数、即ち均等な間隔の読み取りライン２６は、ラインカメラ２０の視野による遠視のために小さくなっている側面と較べて、前面がより高い分解能で撮像されることになる（矢印２８ｂに対する矢印２８ａ）。よって側面を横切るのは少ない撮像ライン２６であり、即ち側面がより少ない分解能で撮像される。これにより全画像の歪み又は不均等な分解能に至り、全画像の評価を難しくする。
【００３１】
それに対して本発明によれば、図２ｃの上部外観図、及び図３ｃのカメラの遠視図で分かるように撮像周波数が変わる。ラインカメラ２０から離れて傾く側面と較べると、ラインカメラ２０に向かって傾く前面が少ない撮像周波数で撮像される。走査されるライン２６ａと２６ｂの密度が異なることから分かる撮像周波数の割合は、矢印２８ａと２８ｂにより図示されている外見上の大きさの正に逆割合に相当する。
【００３２】
即ち制御装置２４は、まずラインカメラ２０の遠視結果から対象物１４の位置を計算し、修正撮像周波数を決定する。対象物面がラインカメラ２０から離れて傾く時の撮像周波数は、この対象物面がラインカメラ２０に向いている時と較べると対応して高い。この計算に搬送装置１２の搬送速度が組み込まれるが、このことは、外部のインクリメンタル出力装置又は、同じ対象物の再検知又は方形面で予想される直角形状の歪みから内部の計算により既知である。
【００３３】
画像データ量を制限するために、ラインカメラ２０の読み取り領域２２に対象物１４がない時には、撮像周波数を常にゼロにセットする又は少なくとも大幅に削減するようにすることがある。
【００３４】
図４ａは、ラインカメラを使って全体画像を撮像する時に画像歪みになる別の問題を概略的に示す。更に後方にある対象物表面又は対象物面の部分は、カメラの視野によれば前にあるものより小さい。しかしズーム係数が一定の時には読み取り領域２２は、この見かけ上の対象物サイズに関係なく一定の拡大状態を有する。よって制御装置２４が個々のラインから合成して全体画像３０では、本来は方形である対象物１４の側面が台形として見える。
【００３５】
本発明によれば図４ｂで示すように、ズーム係数を対応して選ぶことにより、各読み取り領域２２が対象物サイズ１４に合わせられる。よって、全体画像３０では前面が矩形になる、即ち、遠視及び対象物位置に関係して台形になる影響も歪み矯正されている。対象物１４が図示するように方形でない場合には、読み取り領域２２が対象物１４の面の最大高さに合わせられる。また読み取り領域が対象物１４の不均等な輪郭に倣うとすれば、矩形形状が強制されるであろうことから反対に人工的な歪みが現れる。
【００３６】
図２と３との関連で説明した撮像周波数の適合と、図４との関連で説明したズーム係数の適合とを組み合わせることもできる。これを図５に示す。同図では、逆傾斜し見かけ上小さい側面の読み取り領域２２ｂと較べて、正傾斜し見かけ上大きな前面上の読み取り領域２２ａは撮像周波数を介して大きな間隔でお互いが配設されている。加えて読み取り領域２２ａ，２２ｂ全てが、ズーム係数を介して対象物１４の高さに合わされる。その結果が全体画像３０であり、垂直に遠視して撮像したかのように、対象物１４の面が歪みなく矩形である。
【００３７】
以上で説明した実施形態では、それぞれ方形の対象物１４のみを観察してきた。不規則な形状をした対象物の場合には、既に述べたように一方でズーム係数を最大拡大状態、即ち側面にあるラインカメラ２０の視野による最大高さに関連付けねばならない。同様に撮像周波数は直接、ラインカメラ２０が読み取り領域２２にある対象物１４の表面範囲をその瞬間に見る角度によって決まる。そのとき対象物が不規則であることにより、測定領域２２のラインを超えても間隔が変化することになる、即ちここでも間隔プロフィルが得られる。よってこの間隔プロフィルを適切な尺度により、個々の値に、例えば極値又は中間値にフィードバックしなければならない。より複雑化した用途関連の尺度が考えられる。方形でない対象物１４を考慮した簡単な可能性は、包括する方形を求めて撮像パラメータ全体をこの方形に関係付けることである。
【００３８】
同じく、側方に配設したラインカメラ２０の遠視のみをそれぞれ説明した。同じく本発明にはラインカメラ２０で考えられる別の位置全てが含まれるが、そこで注意すべきことは、幾つかのカメラ位置は本発明により得られる利点が少ないことである。このための例は、移送される対象物１４が方形である時に搬送装置上方で垂直に配設されたカメラであろう。この場合には、ズーム係数又は撮像周波数を動的に適合させることは必要としない。
【００３９】
図１の図示とは異なり、形状検知センサ１８をラインカメラ２０に一体化することも考えられる。同じことが制御装置２４にも当て嵌まる。しかし形状検知センサ１８で注意すべきことは、形状的データを後に使用できる状態にある時に、ズーム係数調整時の慣性を考慮することが基本的に難しいことである。
【００４０】
二つの撮像パラメータ、即ちズーム係数及び撮像周波数に加えて、本発明によれば焦点位置もそのときの形状に合わせることができる。必要な焦点距離は、簡単な方法で形状データから特定できる。さらにズーム調整により、撮像周波数の変更により画像データの輝度も変わる。最大撮像周波数に達しない限り、これは露出時間の延長により、いずれの場合も増幅度を上げることにより調整できる。必要な輝度調整は、形状からだけでなく隣接するピクセルの輝度の変更からも行うことができるが、単一的な小包の面では期待できない。
【００４１】
ハードウエア的に歪み矯正した画像データをデジタル的に後加工すると、種々の理由から利点のあることがある。例えばラインセンサの遠視で出合い角度が極端に重なるとき、技術的に決まる最大撮像周波数が対応できる限界である。デジタルで少なくとも画像情報の倍加又は類似のフィルタにより、分解能を一体に維持することができる。また、輝度の後加工又は更なる再尺度調整を、一緒に送られる形状データ又は搬送速度に基づいて行うこともできる。後加工するために別のアルゴリズムも考えられる。
【００４２】
本発明の実施形態によれば、間隔プロフィル、これによりズーム係数と撮像周波数を、それぞれのライン位置のために新しく計算する。図６はより簡単な方法を示しており、この方法は補完法に基づくもので、特に規則的な形状の対象物１４で非常にうまく機能する。図６ａでは方形の小包１４を上部外観図で示す。移行点３２は、特徴のある点即ち小包１４のコーナーとして認識される。点３２の間では直線であることが想定される。即ちズーム係数と撮像周波数は、点３２で微分勾配パラメータと一緒に計算される。次の点３２まで勾配パラメータのみを加算するので、その他の計算を全く必要としない。即ちラインカメラ２０の撮像パラメータは、一種の傾斜路として直線的にモデル化される。直線的な補間法の代わりに、例えばステップ関数のような別のものも考えられるが、それはズームと焦点の機械的な機構に対する応答が悪いことが多い。補間法は図６ｂで示す不規則な形状をしたパケット１４のときも機能するが、二つの点３２の間で補間可能な部分区間が基本的に短いので、数多く新しい計算を必要とする。そのときは、対象物１４の外郭カーブにおける角度又は累積角度が最小角度を上回る時に、点３２が常に設定される。
【００４３】
図７は、ラインカメラ２０の視野では後方の対象物１４ａが前方の対象物１４ｂにより部分的に隠れている状況を示す。この状況においては、どの対象物１４ａ，１４ｂにラインカメラ２０を設定するかを、制御装置２４が判断しなければならない。図７ｂによる解決手段は、それぞれラインカメラ２０に最も近くにある輪郭を撮像する。代替として、いずれにしろ後方の対象物１４ａを完全に読み取りできないことを制御装置２４でまず確認し、前方の対象物１４ｂにのみ集中することも考えられるであろう。逆にまた後方の対象物１４ａのみを読み取ることもできるであろう。これは例えば別のソースから、前方の対象物１４ｂではラインカメラ２０に向いて傾斜する面にコード情報がついていない、又は既に別のラインカメラ２０により読み取られたことが既知であるような場合である。結論として、大きな絶対面を提供する対象物を選ぶことになるが、そこで重要な情報を見出す確率が高いからである。
【００４４】
要約すれば本発明により、ハードウエア側で均等に分解され歪みのない全体画像がつくり出され、これは対象物１４が搬送装置１２上でラインカメラ２０に対して不都合な傾斜状態で移動するにも拘わらず、垂直な遠視から撮像されている画像に相当する。この種の全体画像はテキスト認識、及び例えばビデオコーディングのような次の利用で、基本的に容易に更に処理できる。コード情報の読み取りが容易になり正確になる。
【図面の簡単な説明】
【００４５】
【図１】コンベアベルトとその上で移動する対象物の上方にある、本発明による装置の実施形態の概略的な三次元図。
【図２ａ】均等な撮像周波数の時で、ラインカメラ、及び理想的に４５°角度にある対象物の上部外観図。
【図２ｂ】均等な撮像周波数の時で、理想的な４５°角度から外れた角度にある対象物の図２ａによる上部外観図。
【図２ｃ】対象物形状と対象物位置に動的に合わせた撮像周波数の時で、理想的な４５°角度から外れた角度にある対象物の図２ｂに対応する上部外観図。
【図３ａ】図２ａ−２ｃによるラインカメラの視野で見たそれぞれ側面外観としての図。
【図３ｂ】図２ａ−２ｃによるラインカメラの視野で見たそれぞれ側面外観としての図。
【図３ｃ】図２ａ−２ｃによるラインカメラの視野で見たそれぞれ側面外観としての図。
【図４ａ】斜めに位置する対象物に向いたラインカメラの側面外観、及び一定のズーム係数時の当該全体画像を示す図。
【図４ｂ】対象物形状、及び対象物位置に動的にズーム係数を合わせた時の図４ａによる側面外観図。
【図５】対象物形状と対象物位置に動的に撮像周波数を合わせ、ズーム係数を合わせた時の図４ａによる側面外観図。
【図６ａ】方形形状の対象物において際だった搬送位置、及び補完法を説明するための対象物の概略上部外観図。
【図６ｂ】不規則な形状をした対象物における図６ａに対応する上部外観図。
【図７ａ】ラインカメラの視野で後方の対象物が前方の対象物により隠れている状況の概略的三次元図。
【図７ｂ】撮像するために制御装置がラインカメラ用に選択した対象物輪郭を説明するための図７ａによる上部外観図。
【図１】
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【図２ａ】
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【図２ｂ】
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【図２ｃ】
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【図３ａ】
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【図３ｂ】
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【図３ｃ】
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【図４ａ】
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【図４ｂ】
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【図５】
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【図６ａ】
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【図６ｂ】
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【図７ａ】
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【図７ｂ】
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