JP2008541236A - バーコード検知方法及び装置 - Google Patents

Abstract

【課題】光信号のデジタル化処理により、ノイズを効果的に除去して正しいデジタル出力を生成できるようにする。
【解決手段】バーコード検知処理に用いられる方法および装置であり、光信号の少なくとも２つのインスタンスが同じバーコードから異なる周期で得られ、それらが第１の閾値を持つ第１のデジタイザによってデジタル化される。その少なくとも２つのインスタンスからのデジタルデータに、その後ノイズを除去するためにＡＮＤアルゴリズムが適用され、正しいデジタル出力が生成される。好ましくは、その信号の各インスタンスはまた、第２の閾値を持つ第２のデジタイザによってデジタル化され、それらは第１のデジタイザによって生成された各デジタルデータのタイミングを同期させるために使用される。その第２の閾値は第１の閾値より大きいとよい。
【選択図】 図１３

Description

この発明は、バーコード読取技術に関し、特に信号の分解能が低いかノイズが大きい場合にバーコード検知するための方法と装置に関する。

バーコード１０（図１）を走査する処理中に、バーコードリーダ又はスキャナによって得られるアナログの光信号は、通常デジタイザによってデジタル化されて例えば矩形波にされる。そのデジタイザの適切な閾値（ゲートレべル）が、図２〜図５に各種の例が模式的に示されているように、信号をノイズから効果的に分離するように採用される。図２〜図５において、デジタルデータ３と４は、高い方と低い方の閾値２と１にそれぞれ対応している。

信号２０の分解能が高くノイズがない場合は、高い方と低い方の閾値２と１の両方で、正しいデジタルデータ３，４を生成することができる（図２参照）。信号２０の分解能が低くノイズが小さい場合は、例えば２０ａ及び２０ｂのような信号成分をミスしないように、低い方の閾値１が使用される（図３参照）。信号２０の分解能が高いがノイズも大きい場合は、ノイズを誤検知しないように、高い方の閾値２が使用される（図４参照）。上記何れの状況の場合でも、適切な閾値を選ぶことによって、信号がノイズから効果的に分離される。

しかしながら、信号２０の分解能が低くノイズが大きい場合には、図５に示すように、いくつかの信号成分２０ａ，２０ｂの振幅がノイズ３０に近くなり、高い方又は低い方の閾値２又は１のいずれによっても信号がノイズから効果的に分離されない。これは、バーコード１０が光ビームの非合焦領域あるいはリーダからの距離が長いところにあるか、バーコードの要素（すなわち、バー１１とスペース１２）が高密度で印刷されているような状況で起こり得る。

そのため、デジタル化処理で正しいデジタル出力を生成するように信号からノイズを効果的に除去できるようにする課題を解決する必要がある。

この発明は上記の目的を達成するため、光信号の少なくとも２つのインスタンスを得るために異なる時間に少なくとも２回バーコードを走査する走査工程と、その光信号の上記少なくとも２つのインスタンスをデジタル化して少なくとも２つのデジタルデータにするデジタル化工程と、その少なくとも２つのデジタルデータの両方を用いて出力を生成する出力生成工程とを有するバーコード検知方法を提供する。

なぜならば、ノイズは通常、真のバーコード信号よりランダムな特性で変動するため、異なる時間に得られたオリジナル信号からデジタルデータを生成するために適切なアルゴリズムを適用することによって、ノイズを除去できるからである。上記少なくとも２つのデジタルデータにＡＮＤアルゴリズムを適用することによって、その出力が生成されるようにするとよい。

上記の方法は、上記少なくとも２つのデジタルデータのタイミングの同期をとる工程を有するのが好ましい。上記異なる時間に得れた光信号の各インスタンスを、少なくとも第１の閾値と第２の閾値でデジタル化するとよい。その第１の閾値によるデジタルデータは出力を生成するために使用され、第２の閾値によるデジタルデータは第１のデジタルデータのタイミングの同期をとるために使用される。通常はノイズは信号より小さいので、上記第２の閾値は第１の閾値より大きい方がよい。

この発明はまた、光信号の少なくとも２つのインスタンスを取得するために異なる時間に少なくとも２回バーコードを走査する検出手段と、その光信号の取得した上記少なくとも２つのインスタンスをデジタル化して少なくとも２つのデジタルデータにするデジタル化手段と、その少なくとも２つのデジタルデータの両方を用いて出力を生成する出力生成手段とを有するバーコード検知装置も提供する。
その出力生成手段は、通常ランダムで変動するノイズを除去するために、上記少なくとも２つのデジタルデータにＡＮＤアルゴリズムを適用するための手段を有するとよい。

また、上記少なくとも２つのデジタルデータのタイミングの同期をとる手段を設けるのが望ましい。この装置は、上記光信号のインスタンスから上記デジタルデータを生成するための第１の閾値を持つ第１のデジタイザと、その第１のデジタイザと同時に上記光信号のインスタンスをデジタル化するための第２のデジタイザとを有するとよい。その第２のデジタイザによるデジタルデータは、上記第１のデジタイザによるデジタルデータ間のタイミングの同期をとるために使用される。このように、２つデジタイザあるいは多数のデジタイザの装置によって信号からノイズを効果的に除去して、正しいデジタル出力を得ことができる。

上記および他の特徴や利点は、以下の添付図面を参照したこの発明の好ましい実施例の詳細な説明によって明らかになるであろう。
図６〜図９は、信号２０におけるいくつかの信号成分２０ａ，２０ｂの振幅がノイズ３０のいくつかのレベルと同じになる点で図１０と同様な例を示し、各信号とノイズとを効果的に分離できるような適切な閾値を見出せない。信号成分２０ａ，２０ｂの小さい振幅は、その信号成分２０ａ，２０ｂに対応する位置にあるバーコードの要素１１，１２が高い密度を持つことによって生ずる（図６、図７参照）。

この発明の教示によれば、光信号２０のいくつかのインスタンスは、例えばスキャナ（図示しない）で異なる時間に同じ各インスタンスからの全てのデジタルデータは、ノイズが除去された正しい出力５を生成するために使用される。
図７〜図９は、得られた光信号の３つのインスタンスを例示している。それは高い方の閾値２も低い方の閾値１も、正しいデジタルデータを生成するためにノイズ３０を効果的に除去することができないことを明確に示している。さらに、図７〜図９におけるどのデジタルデータ３，４も正しくない。

この発明の教示によれば、光信号２０の３つのインスタンスそれぞれから第１の閾値で生成されるデジタルデータ４の全てが、最終的な出力５を生成するために使用される。特に、図７〜図９における３つのデジタルデータ４の全てにＡＮＤアルゴリズムが適用され、それによって図１０に示すように最終出力５が生成される。ノイズ３０は通常、信号２０よりもランダムな性質があり変動するという事実により、異なる時間に得られた光信号の３つのインスタンスから生成されたデジタルデータ４にＡＮＤアルゴリズムを適用することによって、ノイズ３０によって生じる不正な波形要素（例えば、要素３０ａおよび３０ｂ）を効果的に除去して、信号２０の正しい最終的な出力を生成する。

第１の閾値１は、信号２０における振幅が小さい信号成分２０ａ，２０ｂを含む全ての要素を反映できるように適切に選択すべきである。
３つのデジタルデータ４にＡＮＤアルゴリズムを適用することによって、３つのデジタルデータ４のタイミングが同期される。信号２０は、通常はノイズ３０より変動が少ないことに注目する。そのため、第２の閾値２によるデジタルデータ３を、対応するデジタルデータ４におけるタイミングを決定するために使用するとよい。信号の各インスタンスのために、第１および第２の閾値でのデジタル化を同時に実行するとよい。

第２の閾値２は、比較的安定した信号２０を反映させるように適切に選ぶ。信号２０は一般にノイズ３０より大きいので、第２の閾値２は第１の閾値１より大きいとよく、それによって信号２０の成分のみを反映する。しかし、振幅が小さい信号成分２０ａ，２０ｂはノイズ３０の振幅に近いため、第２の閾値２によっては多分反映されないことに注意する。

好ましい実施例において、２つのデジタイザを持つ装置がデジタル化処理を実行するために使用される。特に、光信号の各インスタンスが、第１の低い方の閾値１を持つ第１のデジタイザと第２の高い方のデジタイザに、それぞれデジタルデータ４と３を生成するために入力される。好ましくは、２つのデジタイザが光信号の各インスタンスをタイミングの決定と同期のために同時にデジタル化する。

図１１および図１２は、この発明による２つのデジタイザを持つ装置の２つの実施例を示す。図１１の実施例においては、２つのデジタイザ４１，４２がその装置のデジタルモジュールに含まれており、一方、図１２の実施例においては、２つのデジタイザ４１，４２がその装置のアナログモジュールの部分に含まれている。そのデジタイザ４１，４２の閾値はＣＰＵ４３によるゲートレベル制御信号によって制御される。信号の各インスタンスのデジタルデータ３，４は、デジタイザ４１，４２からデジタルデータ間のタイミングの同期および正しいデジタル出力を生成するためのデジタルデータ４への適切なアルゴリズム（例えば、ＡＮＤアルゴリズム）の適用を含む処理のために、メモリであるＲＡＭ４４に与えられる。

図１３は、図１１および図１２示したような装置によって実行されるこの発明による方法の各工程を示す。
ブロック（工程）１００で、光信号のインスタンスを得るためにバーコードが一度走査され、その光信号はステップ（工程）１１０において、図１１および図１２に示されたプリアンプ、微分回路、ＡＧＣ（自動ゲイン制御アンプ）、ＬＰＦ（ローパスフィルタ）、ＡＤＣ（アナログ・デジタル変換器）のうちの一つ以上によって前処理される。その前処理された信号は、それからステップ１２０で、第１の閾値を持つ第１のデジタイザ４１と第２の閾値を持つ第２のデジタイザ４２の両方に入力される。ステップ１３０では、異なる閾値を持つ２つのデジタイザ４１，４２によって２つの異なるデジタルデータが生成される。

１４０のブロックでは、第２の閾値を持つ第２のデジタイザ４２によって生成されたデジタルデータが、第１の閾値を持つ第１のデジタイザ４１によって生成されたデジタルデータのタイミングを決定するために使用される。もしブロック１５０で、さらにインスタンスが必要と判断されると、次のインスタンスを得るために、処理がクロック１００に戻る。もし信号の更なるインスタンスが要らないと判断された場合は、ブロック１００で得られた信号の全てのインスタンスから第１の閾値を持つ第１のデジタイザ４１によって生成されたデジタルデータが、ブロック１６０でタイミングの同期を取られＡＮＤアルゴリズムが適用され、それによって、ブロック１７０で最終的に正しいデジタル出力信号が生成される。

上述したこの発明好ましい実施例は、種々の適用、修正及び変更が当業者にはこの発明の要旨をはずれることなく可能であることが分かる。例えば、上記デジタルデータに対するＡＮＤアルゴリズムの適用に代えて、他の適切なアルゴリズムを使用することができる。例えば、もし全てのデータをストアするためのメモリスペースが充分あれば、ＡＮＤアルゴリズムよりむしろ確率アルゴリズムを適用するとよい。

図６〜図１０に示した実施例では光信号の３つのインスタンスを使用したが、代わりに２つあるいは３つ以上のインスタンスを使用してもよい。さらに、精度を増すために２つ以上の閾値を使用してもよい。
また、矩形波を生成する閾値を使用する代わりに他のタイプのデジタル化方法を用いてもよい。そもため、この発明の範囲は、特許請求の範囲によって規定されるだけである。

従来技術を説明するためのバーコードの例を示す図である。 従来技術における信号の分解能／ノイズの例を模式的に示す図である。 同じくその異なる分解能／ノイズの例を模式的に示す図である。 同じくそのさらに異なる分解能／ノイズの例を模式的に示す図である。 同じくそのさらにまた異なる分解能／ノイズの例を模式的に示す図である。 この発明を説明するためのバーコードの例を示す図である。 バーコードから得たオリジナル信号のインスタンスからのデジタルデータを模式的に示す図である。 同じバーコードから得たオリジナル信号の異なるインスタンスからのデジタルデータを模式的に示す図である。 同じバーコードから得たオリジナル信号のさらに異なるインスタンスからのデジタルデータを模式的に示す図である。 この発明の技術によって図７〜図９に示すデジタルデータにＡＮＤアルゴリズムを適用して生成された出力を示す図である。 この発明によるバーコード検知装置の一実施例を示す図である。 この発明によるバーコード検知装置の他の実施例を示す図である。 この発明によるバーコード検知方法を示すフローチャートである。

Claims (31)

1. 光信号の少なくとも２つのインスタンスを得るために異なる時間に少なくとも２回バーコードを走査する走査工程と、
   前記光信号の前記少なくとも２つのインスタンスをデジタル化して少なくとも２つのデジタルデータにするデジタル化工程と、
   その少なくとも２つのデジタルデータの両方を用いて出力を生成する出力生成工程と、
   を有するバーコード検知方法。
2. 前記デジタル化工程では、前記少なくとも２つのインスタンスを第１の閾値でデジタル化する請求項１に記載のバーコード検知方法。
3. 前記デジタル化工程では、第１のデジタイザによってデジタル化を行う請求項２に記載のバーコード検知方法。
4. 前記出力生成工程では、前記デジタル化工程において第１の閾値でデジタル化した前記少なくとも２つのデジタルデータにＡＮＤアルゴリズムを適用する請求項２に記載のバーコード検知方法。
5. 前記出力生成工程では、前記デジタル化工程において第１の閾値でデジタル化した前記少なくとも２つのデジタルデータに確率アルゴリズムを適用する請求項２に記載のバーコード検知方法。
6. 前記出力生成工程は、前記少なくとも２つのデジタルデータ間の同期をとる工程を有する請求項４に記載のバーコード検知方法。
7. 前記同期をとる工程は、前記光信号の少なくとも２つのインスタンスを第２の閾値で少なくとも２つの出力値にデジタル化することを含む請求項５に記載のバーコード検知方法。
8. 前記光信号の少なくとも２つのインスタンスに対して、前記第２の閾値でデジタル化する工程と前記第１の閾値でデジタル化する工程とが、同時に実行される請求項６に記載のバーコード検知方法。
9. 前記第１の閾値でデジタル化する工程と前記第２の閾値でデジタル化する工程は、第１のデジタイザと第２のデジタイザによってそれぞれ実行される請求項７に記載のバーコード検知方法。
10. 前記第２の閾値は、前記少なくとも２つの出力値が略同じになるように設定される請求項７に記載のバーコード検知方法。
11. 前記同期をとる工程は、前記少なくとも２つのデジタルデータにそれぞれ対応するタイミングを決定するために、前記少なくとも２つの出力値をそれぞれ使用する請求項７に記載のバーコード検知方法。
12. 前記第２の閾値は、前記第１の閾値より大きい請求項７に記載のバーコード検知方法。
13. 光信号の少なくとも２つのインスタンスを取得するために異なる時間に少なくとも２回バーコードを走査する検出手段と、
    前記光信号の取得した前記少なくとも２つのインスタンスをデジタル化して少なくとも２つのデジタルデータにするデジタル化手段と、
    前記少なくとも２つのデジタルデータの両方を用いて出力を生成する出力生成手段と、
    を有するバーコード検知装置。
14. 前記デジタル化手段は、第１の閾値を持つ第１のデジタイザを有する請求項１３に記載のバーコード検知装置。
15. 前記出力生成手段は、前記少なくとも２つのデジタルデータにＡＮＤアルゴリズムを適用する手段である請求項１４に記載のバーコード検知装置。
16. 前記出力生成手段は、前記少なくとも２つのデジタルデータに確率アルゴリズムを適用する手段である請求項１４に記載のバーコード検知装置。
17. 前記出力生成手段は、前記少なくとも２つのデジタルデータ間の同期をとる手段を有する請求項１５に記載のバーコード検知装置。
18. 前記同期をとる手段は、前記光信号の前記少なくとも２つのインスタンスを少なくとも２つの出力値にデジタル化するための第２の閾値を持つ第２のデジタイザを有する請求項１７に記載のバーコード検知装置。
19. 前記第１及び第２のデジタイザは、前記光信号の少なくとも２つのインスタンスのそれぞれに対してデジタル化を同時に実行する請求項１８に記載のバーコード検知装置。
20. 前記第２の閾値が、前記少なくとも２つの出力値が略同じになるように決定されている請求項１９に記載のバーコード検知装置。
21. 前記第２の閾値が前記第１の閾値より大きい請求項２０に記載のバーコード検知装置。
22. 前記第１及び第２の閾値を設定するためのゲートレべル制御部を有する請求項２０に記載のバーコード検知装置。
23. 信号源から得られた光信号の各インスタンスを第１の閾値で第１のデジタルデータにデジタル化する第１のデジタイザと、
    各タイミングで得られた前記光信号を第２の閾値で第２のデジタルデータのインスタンスにデジタル化する第２のデジタイザと、
    前記第２のデジタルデータを使用して前記第１のデジタルデータのタイミングを決定する手段と、
    を有する安定した信号源から得られた光信号をデジタル化するためのデジタル化装置。
24. 前記第２の閾値が、前記信号源から異なる時間に得られた前記光信号のために前記第２のデジタルデータが基本的に変化しないように設定された請求項２３に記載のデジタル化装置。
25. 前記第２の閾値が前記第１の閾値より大きい請求項２４に記載のデジタル化装置。
26. 請求項２３に記載のデジタル化装置において、前記信号源から少なくとも２つの異なる周期で前記光信号の少なくとも２つのインスタンスを得るための手段を有するデジタル化装置。
27. 請求項２６に記載のデジタル化装置において、少なくとも２つの異なる周期で得られた前記光信号の前記少なくとも２つのインスタンスをデジタル化する前記第１のデジタイザによって作成される前記第１のデジタルデータの少なくとも２つのインスタンスから出力を生成するための手段を有するデジタル化装置。
28. 前記出力を生成するための手段が、前記第１のデジタルデータの前記少なくとも２つのインスタンスにＡＮＤアルゴリズムを適用する手段を有する請求項２７に記載のデジタル化装置。
29. 前記出力を生成するための手段が、それぞれ前記少なくとも２つの異なる周期で得られた前記光信号の前記少なくとも２つのインスタンスを前記第２のデジタイザによってデジタル化して作成された前記第２のデジタルデータの少なくとも２つのインスタンスによる前記第１のデジタルデータの前記少なくとも２つのインスタンスの間のタイミングを同期させる手段を有する請求項２８に記載のデジタル化装置。
30. 前記信号源がバーコードである請求項２９に記載のデジタル化装置。
31. 前記バーコードから前記光信号の前記インスタンスを得るための手段ががスキャナである請求項３０に記載のデジタル化装置。

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