一种适用于扫码设备的扫码方法及扫码设备与流程

本发明属于扫码设备领域，更具体地，涉及一种适用于扫码设备的扫码方法及扫码设备。

背景技术：

1、扫码设备是指具有条码扫描功能的电子设备，其被广泛应用于各种扫码场景，例如快递员采用物流pda对物流包裹上的条码进行扫描，收银员采用扫码枪对商品上的条码进行扫描，以及消费者采用手机进行扫码支付。

2、对于扫码设备而言，一个重要的产品需求是要求其同时支持近距离扫码和远距离扫码，即要求其所支持的扫码距离的范围足够宽，以使扫码设备能够适应不同的应用场景。

3、为了实现同时支持近距离扫码和远距离扫码，现有的扫码设备通常采用具有自动对焦镜头的扫码头。然而，传统的具有自动对焦功能的扫码头采用的是摄像头对焦方式，这种对焦方式需要基于图像对比算法来确定对焦是否准确，从而导致对焦操作耗时较长，而相应的用户体验则是扫码速度较慢。

4、为了解决上述扫码设备对焦耗时长、扫码速度慢的问题，有相关人员提出了应用于扫码设备的基于测距的自动对焦方式，以实现快速扫码。例如，公开号为cn116709017a的中国发明专利申请公开了一种扫码方法和电子设备，其中的扫码方法具体为：在采用电子设备进行扫码时，电子设备开启摄像头模组，并控制测距模块测量电子设备与目标条码之间的距离，而后电子设备基于测量到的电子设备与目标条码之间的距离，确定摄像头模组的目标移动参数，进而实现快速自动对焦以及后续的条码识别。然而，虽然该解决方案能够有效地解决扫码设备对焦耗时长、扫码速度慢的问题，但是由于其开启摄像头模组和控制测距模块进行测距的操作是同时进行的，即对焦与扫描同时启动，使得扫码设备的能耗大幅增加。

技术实现思路

1、本发明的目的在于解决现有技术中扫码设备的快速扫码实现方式导致扫码设备能耗增加的问题。

2、为了实现上述目的，本发明提供一种适用于扫码设备的扫码方法及扫码设备。

3、根据本发明的第一方面，提供一种适用于扫码设备的扫码方法，所述扫码设备包括测距单元、对焦镜头、图像传感器以及用于调整所述对焦镜头与所述图像传感器之间的相对距离的距离调整单元；

4、所述扫码方法包括：

5、在所述图像传感器处于关闭状态或休眠状态时，通过处于测距常驻模式的所述测距单元获得待扫码对象对应的目标物距数值；

6、根据所述目标物距数值确定所述对焦镜头对应的目标位置；

7、在所述图像传感器保持处于关闭状态或休眠状态的情况下，控制所述距离调整单元将所述对焦镜头调整至所述目标位置；

8、在所述对焦镜头到达所述目标位置后，启动所述图像传感器以获取所述待扫码对象的图像；以及

9、对所述图像进行条码解码。

10、作为可选的是，所述测距常驻模式包括：所述测距单元按照预设测距时间间隔周期性获得物距数值。

11、作为可选的是，所述测距单元在未检测到待扫码对象时按照第一测距频率工作，并在检测到所述待扫码对象进入预设扫码距离范围后，按照高于所述第一测距频率的第二测距频率工作。

12、作为可选的是，在获得所述目标物距数值之前，还包括接收扫码指令；

13、所述扫码指令由用户操作生成，或者在满足以下条件中的至少一项时自动生成：

14、所述待扫码对象进入预设扫码距离范围；

15、所述待扫码对象在所述预设扫码距离范围内的停留时间达到预设时间；或者

16、连续获得的多个物距数值的变化幅度小于预设稳定阈值。

17、作为可选的是，根据所述目标物距数值确定所述对焦镜头对应的目标位置，包括：

18、根据预先存储的物距数值与像距数值之间的映射关系，确定与所述目标物距数值对应的目标像距数值；以及

19、根据所述目标像距数值确定所述对焦镜头的目标位置。

20、作为可选的是，所述物距数值与像距数值之间的映射关系采用查找表、拟合函数、分段函数或经标定获得的镜头位置曲线表示。

21、作为可选的是，所述扫码设备的有效扫码距离被划分为多个物距区间，每一个所述物距区间对应一个预设镜头位置；

22、根据所述目标物距数值确定所述对焦镜头对应的目标位置，包括：

23、确定所述目标物距数值所属的物距区间；以及

24、将所述物距区间对应的预设镜头位置确定为所述目标位置。

25、作为可选的是，相邻的两个所述物距区间具有相互重叠的物距范围；

26、当所述目标物距数值位于所述相互重叠的物距范围内时，从所述相邻的两个物距区间对应的预设镜头位置中，选择与所述对焦镜头当前位置之间的移动距离较小的预设镜头位置作为所述目标位置。

27、作为可选的是，相邻的两个所述物距区间之间设置有滞回区域，由第一物距区间切换至第二物距区间所采用的切换阈值，不同于由所述第二物距区间切换至所述第一物距区间所采用的切换阈值。

28、作为可选的是，控制所述距离调整单元将所述对焦镜头调整至所述目标位置，包括：

29、根据所述目标物距数值直接确定所述目标位置，并控制所述对焦镜头移动至所述目标位置，而不在多个候选镜头位置分别获取图像并进行图像清晰度比较。

30、作为可选的是，所述测距单元还输出对应于所述目标物距数值的测距质量参数；

31、在根据所述目标物距数值确定所述目标位置之前，还包括：

32、根据所述测距质量参数判断所述目标物距数值是否满足预设可信条件。

33、作为可选的是，所述测距质量参数包括回波强度、信噪比、测距置信度、有效测距点数量、连续测距结果的离散程度、连续测距结果的稳定程度和测距状态标识中的至少一种。

34、作为可选的是，当所述目标物距数值满足所述预设可信条件时，根据所述目标物距数值确定所述目标位置；

35、当所述目标物距数值不满足所述预设可信条件时，对连续获得的多个物距数值进行滤波，并根据滤波后的物距数值确定所述目标位置；或者，将所述对焦镜头调整至预设容错位置。

36、作为可选的是，在根据所获取的图像未能成功完成条码解码时，执行补偿对焦程序；

37、所述补偿对焦程序包括：以所述目标位置为基准，控制所述对焦镜头在预设补偿范围内移动至至少一个补偿位置，并在所述补偿位置获取图像以重新进行条码解码。

38、作为可选的是，在满足以下条件中的任一项时，判定所述对焦镜头到达所述目标位置：

39、接收到所述距离调整单元输出的到位信号；

40、接收到所述距离调整单元输出的停止信号；

41、接收到所述距离调整单元输出的位置反馈信号；或者

42、从向所述距离调整单元发出镜头移动指令起经过预设驱动时间。

43、作为可选的是，所述测距单元按照预设测距时间间隔连续获得多个物距数值；

44、根据所述多个物距数值及各所述物距数值的获取时间，确定所述扫码设备与所述待扫码对象之间的相对运动参数；

45、根据当前物距数值、所述相对运动参数以及从获得所述当前物距数值至所述图像传感器执行曝光之间的预计时间，确定所述图像传感器执行曝光时对应的预测物距数值；以及

46、根据所述预测物距数值确定所述对焦镜头的目标位置。

47、作为可选的是，所述相对运动参数包括相对移动方向、相对移动速度、物距变化率和相对移动加速度中的至少一种；

48、所述预计时间包括测距结果处理时间、所述距离调整单元驱动所述对焦镜头所需的时间、所述对焦镜头移动后的稳定时间、所述图像传感器的启动时间和曝光延迟中的至少一种。

49、作为可选的是，所述测距单元的测距方向与所述对焦镜头的成像光轴不重合，所述扫码设备存储有所述测距单元与所述图像传感器之间的视差补偿参数；

50、所述扫码方法还包括：

51、根据所述目标物距数值和所述视差补偿参数，确定所述测距单元的测距位置在所述图像传感器的成像区域内对应的预测图像位置；以及

52、根据所述预测图像位置是否位于预设扫码区域或待解码目标的候选区域内，判断所述目标物距数值是否为目标测距结果。

53、作为可选的是，当所述预测图像位置位于所述预设扫码区域或所述候选区域内时，根据所述目标物距数值确定所述目标位置；

54、当所述预测图像位置位于所述预设扫码区域或所述候选区域之外时，重新获得测距结果、从多个测距结果中选择与所述预设扫码区域相对应的测距结果，或者将所述对焦镜头调整至预设容错位置。

55、作为可选的是，所述扫码设备还包括补光单元；

56、所述扫码方法还包括：

57、根据所述目标物距数值确定目标补光参数；以及

58、在启动所述图像传感器以获取所述图像时，根据所述目标补光参数控制所述补光单元。

59、作为可选的是，所述目标补光参数包括补光强度、补光持续时间、补光开启时刻、补光关闭时刻和不同补光光源的启用状态中的至少一种；

60、当所述目标物距数值位于近距离物距区间时，降低所述补光单元的补光强度或缩短补光持续时间；

61、当所述目标物距数值位于远距离物距区间时，提高所述补光单元的补光强度或延长补光持续时间。

62、作为可选的是，所述扫码设备存储至少一次历史扫码过程中成功完成条码解码时对应的历史物距数值和历史镜头位置；

63、当本次扫码对应的目标物距数值与所述历史物距数值之间的差值小于预设距离差值时，使所述对焦镜头保持在所述历史镜头位置，或者在所述历史镜头位置附近调整所述对焦镜头。

64、作为可选的是，在完成所述图像的获取或完成所述条码解码后，关闭所述图像传感器或使所述图像传感器进入休眠状态，并使所述测距单元继续保持所述测距常驻模式。

65、根据本发明的第二方面，提供一种扫码设备，所述扫码设备包括：

66、测距单元，用于在测距常驻模式下获得待扫码对象对应的目标物距数值；

67、对焦镜头；

68、图像传感器；

69、距离调整单元，用于调整所述对焦镜头与所述图像传感器之间的相对距离；以及

70、控制单元，分别与所述测距单元、所述图像传感器和所述距离调整单元连接；

71、其中，所述控制单元被配置为：

72、在所述图像传感器处于关闭状态或休眠状态时，通过所述测距单元获得所述目标物距数值；

73、根据所述目标物距数值确定所述对焦镜头对应的目标位置；

74、在所述图像传感器保持处于关闭状态或休眠状态的情况下，控制所述距离调整单元将所述对焦镜头调整至所述目标位置；

75、在所述对焦镜头到达所述目标位置后，启动所述图像传感器以获取所述待扫码对象的图像；以及

76、对所述图像进行条码解码。

77、作为可选的是，所述扫码设备还包括存储单元，所述存储单元中存储有以下信息中的至少一种：

78、物距数值与像距数值之间的映射关系；

79、物距区间与预设镜头位置之间的对应关系；

80、测距质量判断条件；

81、视差补偿参数；

82、补光参数；以及

83、历史扫码过程中成功完成条码解码时对应的历史物距数值和历史镜头位置。

84、作为可选的是，所述距离调整单元包括压电元件、音圈马达、步进马达、形状记忆合金驱动件、液态镜头驱动件或微机电驱动件中的至少一种；

85、所述距离调整单元用于驱动所述对焦镜头相对于所述图像传感器移动、驱动所述图像传感器相对于所述对焦镜头移动，或者同时调整所述对焦镜头和所述图像传感器的位置。

86、作为可选的是，所述测距单元包括飞行时间测距模块、红外测距模块、超声波测距模块、激光三角测距模块、结构光测距模块或双目测距模块中的至少一种。

87、本发明的有益效果在于：

88、本发明的适用于扫码设备的扫码方法，在使用扫码设备进行扫码时，先通过测距单元获取扫码设备与待扫码对象之间的距离，即目标物距数值；在获取到目标物距数值之后，根据预先确定的物距数值与像距数值的映射关系确定目标像距数值，该目标像距数值为对焦镜头与图像传感器之间的理想距离，在该目标像距数值下图像传感器能够获取到较为清晰的条码图像；在确定目标像距数值之后，基于目标像距数值对扫码设备的扫码头进行相应的镜头对焦操作，然后启动图像传感器获取条码图像，进而实现扫码操作。

89、本发明的适用于扫码设备的扫码方法，基于测量扫码设备与待扫码对象之间的距离，即目标物距数值，以及通过目标物距数值确定目标像距数值的环节，能够快速地确定用于使图像传感器获得清晰条码图像的目标像距数值，进而能够一次性地、快速地实现镜头准确对焦，从而实现扫码设备的快速扫码。本发明的扫码方法先进行测距及镜头对焦，在镜头对焦操作完成之后才开启图像传感器进行条码图像的获取。如此设置，与现有技术中扫码设备的快速扫码实现方式相比，对扫码速度的影响微乎其微，甚至可以说是忽略不计，但是对于降低扫码设备能耗的作用却相对明显，从而实现在几乎不牺牲扫码速度的情况下大幅降低扫码设备的能耗的目的，进而有效地解决了现有技术中扫码设备的快速扫码实现方式导致扫码设备能耗增加的问题。

90、本发明的其他特征和优点将在随后具体实施方式部分予以详细说明。