CN110567884A - 用于确定光谱数据的方法和扫描装置 - Google Patents

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Abstract

描述了一种用于扫描物品(111)的手持扫描装置(110)。扫描装置(110)包括被配置成能够确定关于放置在光谱传感器(201)前方的物品(111)的光谱数据(210)的光谱传感器(201)。此外，扫描装置(110)包括被配置成能够确定关于物品(111)到光谱传感器(201)的距离的距离信息(203)的接近和/或距离传感器(202)。此外，扫描装置(110)包括被配置成能够基于距离信息(203)确定物品(111)的距离等于或低于预定距离阈值的控制单元(205)。此外，控制单元(205)被配置成能够响应于此，自动启动光谱传感器(201)的扫描过程，以确定关于物品(111)的光谱数据(210)。

Description

用于确定光谱数据的方法和扫描装置
技术领域
本申请涉及一种移动和/或手持扫描装置，其被配置成能够确定关于比如衣物或食物的扫描物品的光谱数据。
背景技术
诸如洗衣机、洗碗机或冰箱的家用器具可以以不同的操作模式操作，或者可以包括不同的隔室，用于存储可以放置在家用器具内的不同类型的物品。举例来说，洗衣机用来获得最佳洗涤结果的洗涤程序通常取决于放置在洗衣机内的衣物的类型。以类似的方式，冰箱可以包括用于存储食物的不同隔间，其中不同隔间的气候条件，特别是温度对于不同类型的食物可以是最佳的。
发明内容
本申请解决了使用户能够以有效和可靠的方式确定关于多个不同物品，特别是要放置在家用器具内和/或由家用器具处理的物品的信息的技术问题，以便允许用户优化家用器具的操作。独立权利要求解决了技术问题。在从属权利要求中描述了优选的实例。
根据一个方面，提出了一种用于确定关于物品，特别是衣服或织物和/或食物的光谱数据的手持和/或移动扫描装置。扫描装置可以被配置成能够握在用户的手中。特别地，扫描装置可以被设计成使得用户可以将扫描装置带到物品附近(和/或反之亦然)以执行扫描过程用于确定关于物品的光谱数据。然后可以使用光谱数据来确定关于物品的属性信息，例如关于物品的物理成分的信息。
扫描装置包括光谱传感器，该有关被配置成能够确定关于放置在光谱传感器前方的物品的光谱数据。光谱数据可以包括和/或可以取决于物品的反射和/或吸收光谱。特别地，光谱数据可以指示作为波长的函数的吸收和/或反射的电磁辐射的能量。光谱传感器可以是或可以包括近红外传感器。
此外，扫描装置包括被配置成能够确定关于物品到光谱传感器的距离的距离信息的接近和/或距离传感器。接近和/或距离传感器可以例如包括超声波、光学、电容和/或电感接近和/或距离传感器。接近和/或距离传感器可以直接定位在光谱传感器附近。另一方面，接近和/或距离传感器和光谱传感器可以彼此分开和/或不同。
扫描装置可包括壳体，其中壳体形成手柄和测量头。光谱传感器和接近和/或距离传感器可以位于测量头中或测量头处。壳体可以具有类似于***或手持式条形码扫描器的形式。
另外，扫描装置包括控制单元(例如微处理器)。控制单元被配置成能够基于距离信息确定物品的距离等于或低于预定距离阈值(例如，10cm、5cm或更小)。可以重复地确定距离信息，特别是周期性地(例如，以1Hz或更高的频率)。因此，几乎可以立即确定物品是否放置在光谱传感器的前方。
此外，控制单元可以被配置成如果确定物品的距离等于或低于预定距离阈值，则自动启动光谱传感器的扫描过程以确定关于物品的光谱数据。特别地，可以在不需要扫描装置的用户的任何进一步输入的情况下启动扫描过程。
因此，扫描装置使用户能够简单地通过将物品放置得足够靠近扫描装置来自动确定关于物品的光谱数据。这允许扫描装置结合家用器具(例如洗衣机或冰箱)的舒适且有效的使用。
扫描装置可以包括允许用户指示要扫描一系列不同的物品的用户接口。用户接口可以包括扫描装置的壳体(特别是手柄上)上的按钮。替代地或另外地，用于指示扫描一系列不同物品的意图的用户接口可以包括扫描装置的图形用户接口内的菜单点。
控制单元可以被配置成能够验证用户是否已经经由用户接口指示要扫描一系列不同的物品。此外，控制单元可以被配置成，(可能只有)如果用户已经经由用户接口指示要扫描一系列不同的物品，则能够根据距离信息自动启动针对一系列不同物品的扫描过程。
换句话说，扫描装置可以提供用户接口(诸如重复按钮)，其允许用户启用或禁用扫描过程(仅)基于距离信息的自动启动。通过这样做，可以进一步提高使用扫描装置的舒适性和可靠性。特别是，可以避免非预期的扫描过程的启动。
扫描装置可以包括使用户能够从不同物品类型的列表中选择物品类型的用户接口。示例物品类型是一种或多种类型的衣物(例如衬衫、裤子、床单、夹克等)和/或一种或多种类型的食物(加工食物、蔬菜等)。
光谱传感器可以被配置成能够根据所选择的物品类型确定光谱数据。特别地，光谱传感器可以被配置成能够选择用于基于所选择的物品类型确定光谱数据的测量信号的光谱范围。光谱传感器可以被配置成能够发射测量信号。此外，光谱传感器可以被配置成能够感测指示已经由物品反射的测量信号的分数的反射信号。然后可以基于反射信号(并且基于测量信号)确定光谱数据。通过基于所选择的物品类型调整测量方案并且特别是光谱传感器的测量信号，可以提高用于确定物品的属性(例如，成分)的光谱数据的相关性。
控制单元可以被配置成能够自动重复使用所选择的物品类型来扫描一系列不同的物品(特别是如果用户已经经由用户接口，例如经由重复按钮的致动指示要扫描一系列不同的物品)。通过这样做，可以进一步提高扫描装置的舒适性和使用效率。
控制单元可以被配置成能够基于一个或多个先前的扫描过程来确定距离阈值。特别地，控制单元可以被配置成能够确定对于用户已经用于一个或多个手动启动的先前扫描过程的扫描距离的一个或多个距离值。然后可以基于所述一个或多个距离值确定距离阈值。通过这样做，可以进一步提高使用手持扫描装置的舒适性、效率和可靠性。
接近和/或距离传感器可以包括由接触传感器的物品触发的传感器，使得距离信息指示接近和/或距离传感器是否接触物品。举例说明，接近和/或距离传感器可以包括物理和/或机械按钮，该物理和/或机械按钮可以由接触该物理和/或机械按钮的物品致动。
控制单元可以被配置成，如果基于距离信息确定接近和/或距离传感器接触物品，则能够自动启动扫描过程以确定关于物品的光谱数据。通过利用由接触接近和/或距离传感器的物品触发的接近和/或距离传感器，可以在不需要重复按钮的情况下实现扫描过程的可靠的自动启动，从而进一步增加使用手持扫描装置的舒适度和效率。
如上所述，控制单元可以被配置成能够基于光谱数据确定关于物品的属性(特别是成分)的属性信息。替代地或另外地，控制单元可以被配置成能够基于光谱数据(和/或基于所确定的属性信息)控制家用器具(例如洗衣机和/或冰箱)以结合物品进行操作。特别地，可以基于光谱数据自动选择洗衣机的洗涤程序。在另一个示例中，可以基于光谱数据自动地向用户提出冰箱的用于存储物品的适当隔室。可以使用扫描装置的用户接口输出(例如，显示)关于扫描物品的属性信息和/或关于家用器具结合扫描物品的操作的信息。因此，扫描装置可以被配置成改善家用器具的使用。
根据另一方面，描述了一种使用扫描装置确定关于物品的光谱数据的方法。扫描装置包括被配置成能够确定关于放置在光谱传感器前方的物品的光谱数据的光谱传感器。此外，扫描装置包括被配置成能够确定关于物品到光谱传感器的距离的距离信息的接近和/或距离传感器。
该方法包括使用接近和/或距离传感器确定距离信息。此外，该方法包括基于距离信息确定物品的距离等于或低于预定距离阈值。另外，该方法包括，响应于确定物品的距离等于或低于预定距离阈值，自动启动光谱传感器的扫描过程以确定关于物品的光谱数据。
根据另一方面，描述了一种软件程序。软件程序可以适于在处理器上执行，并且当在处理器上执行时，用于执行本申请中概述的方法步骤。
根据另一方面，描述了一种存储介质。存储介质可以包括适于在处理器上执行并且当在处理器上执行时执行本申请中概述的方法步骤的软件程序。
根据另一方面，描述了一种计算机程序产品。该计算机程序可以包括在计算机上执行时用于执行本申请中概述的方法步骤的可执行指令。
应当注意，包括本申请中概述的优选实施例的方法和***可以单独使用或与本申请中公开的其它方法和***组合使用。此外，***的上下文中概述的特征也适用于相应的方法。此外，本申请中概述的方法和***的所有方面可以任意组合。特别地，权利要求的特征可以以任意方式彼此组合。
附图说明
下面参考附图以示例性方式解释本发明，其中
图1示出了用于确定关于要放置在家用器具内的物品的属性信息的示例***；
图2a示出了用于扫描衣物的示例光谱扫描装置；
图2b示出了包括接近和/或距离传感器的示例光谱扫描装置；
图2c示出了示例光谱数据；和
图3示出了用于确定关于物品的光谱数据的示例方法的流程图。
具体实施方式
如上所述，本申请旨在向用户提供关于家用器具结合将要由家用器具处理和/或放置在家用器具内的一个或多个物品的使用的支持。在该上下文中，图1示出了用于确定关于一个或多个物品111的属性的属性信息的***100。***100包括移动和/或手持扫描装置110，其可以由用户用来扫描例如衣物或食物的物品111。特别地，扫描装置110可以被配置成能够确定关于物品111的光谱数据，特别是物品111的吸收光谱和/或反射光谱。
可以将物品111的光谱数据提供给评价处理单元101(例如，经由有线和/或无线通信网络)。评价处理单元101可以被配置成能够基于光谱数据确定属性信息。特别地，评价处理单元101可以被配置成能够确定关于物品111的成分的信息。举例说明，评价处理单元101可以被配置成能够确定包含在衣物中的一种或多种织物(例如棉花、羊毛、合成织物等)。在另一个示例中，评价处理单元101可以被配置成能够确定食物中包含的一种或多种成分。
举例说明，评价处理单元101可以包括或可以访问数据库，其中数据库包括机器学习分类器，其被配置成能够基于物品111的扫描光谱数据确定属性信息。可选地或另外地，评价处理单元101，特别是分类器可以被配置成能够基于光谱数据确定家用器具102的操作模式。在一个示例中，评价处理单元101被包括在扫描装置110内。
评价处理单元101可以被配置成能够向家用器具102提供属性信息和/或关于所确定的操作模式的信息(例如，经由有线和/或无线通信网络)。属性信息可以用于选择家用器具102的操作模式。举例说明，可以基于要由洗衣机处理的一个或多个衣物111的属性信息来选择洗衣机的洗涤温度。在另一个示例中，属性信息可以用于选择冰箱的适当隔间以存储食物111。
因此，扫描装置110可以向用户提供关于家用器具102结合一个或多个物品111的操作的支持。用于扫描物品111的过程可以包括将物品111放置在扫描装置110附近(例如，在扫描装置110的5cm、1cm或更小的范围内)。一旦物品111被正确放置，可能需要按下扫描装置110的控制按钮，以便启动扫描过程和光谱数据的确定。然后可以评价处理光谱数据(例如，通过评价处理单元101)，以便确定关于扫描物品的属性信息。可以在扫描装置110的显示器上显示属性信息。
在执行扫描过程之前，可能需要从可能的物品类型列表中选择物品类型。示例物品类型是一种或多种衣物或纺织品类型，一种或多种食物类型等。然后可以根据所选择的物品类型执行扫描过程。
在许多情况下(例如，当填充洗衣机时)，用户需要多次重复上述扫描过程。在这种情况下，重复选择物品类型和/或重复启动扫描过程可能是耗时且累人的。
图2a示出了扫描装置110，其包括被配置成能够确定物品111的光谱数据的扫描传感器201，例如近红外(NIR)传感器。为此目的，扫描传感器201可以被配置成能够发射测量信号(例如，跨越给定光谱、例如近红外光谱的信号)。此外，扫描传感器201可以被配置成能够捕获测量信号的反射信号，其中反射信号已经在物品111处被反射。通过将测量信号的光谱与反射信号的光谱进行比较，物品111的反射光谱可以被确定为光谱数据，其中反射光谱通常指示物品111的一个或多个属性(诸如物品111的成分)。
图2c示出了物品111的示例反射光谱213，作为物品111的光谱数据210。反射光谱213可以指示反射信号相对于测量信号的能量211，作为波长或频率212的函数。
扫描装置110还可包括距离传感器202，其被配置成能够确定关于要扫描的物品111距扫描传感器201的距离的距离信息203。距离传感器202可以是或可以包括电容传感器、电感传感器、光电传感器、红外传感器、超声传感器等。扫描装置110，特别是扫描装置110的控制单元205可以被配置成能够根据距离信息203自动启动扫描和/或光谱传感器201的扫描过程。特别地，如果确定物品111和扫描传感器201之间的距离等于或低于预定距离阈值，则可以自动启动扫描过程。通过这样做，可以省略手动启动扫描过程的需要，从而使得扫描装置110的操纵更有效，特别是在扫描相对大量的物品111时。
图2b提供了示例扫描装置110的透视图。此外，图2b示出了扫描装置110的可选的重复按钮204。重复按钮204可以由用户致动，以便向扫描装置110指示要扫描几个不同的物品111。控制单元205可以被配置成仅在重复按钮204被致动(例如按下)时才根据距离信息203自动启动扫描过程。通过这样做，可以避免扫描过程的错误启动。
距离传感器202可以包括或可以是当要扫描的物品111接触距离传感器202时被致动(例如打开或闭合)的开关。因此，距离信息203可以指示扫描装置110接触到物品111(使得距离为零)或未接触到(使得距离大于零)。距离阈值可以设置为零，使得仅当确定扫描装置110接触到要扫描的物品111时，才自动启动扫描过程。
因此，描述了一种扫描仪或扫描装置110，其可用于扫描例如衣物111，用于确定成分，以用于进行污渍检测和/或用于将洗涤指令发送到洗衣机。替代地或另外地，扫描装置110可用于扫描食物、药品和/或饮料。本申请中描述的方面旨在改进扫描例如衣服或食物的特定物品111的扫描时间。通过将距离和/或接近传感器202添加到扫描装置110可以缩短扫描时间。接近和/或距离传感器202可以提供距离信息203，其指示物品111被放置得足够靠近接近传感器202，例如在1-2cm的距离处。在检测到物品111放置在扫描仪110附近时，扫描仪110自动启动扫描过程并扫描物品111。
如上所述，用于扫描物品111的过程可能相对令人生厌，特别是如果需要扫描相对大量的物品111。通过为扫描装置110提供接近和/或距离传感器202，可以加速扫描过程。在一个优选示例中，接近和/或距离传感器202放置在NIR传感器201附近并且放置在扫描装置110的最佳颜色传感器附近。
扫描装置110的控制单元205可以被配置成能够捕获关于扫描装置110的扫描历史的数据。特别地，控制单元205可以跟踪用户过去用于扫描物品111的距离。可以由控制单元205基于扫描历史来确定用于自动启动扫描过程的距离阈值。举例说明，用户在一个或多个先前扫描中应用的扫描距离可以用作用于自动启动扫描过程的距离阈值。
可以基于用户执行的一系列扫描的第一扫描来确定要扫描的物品111的类型。特别地，用户已为第一次扫描输入或指定的物品111的类型可以重复用于一系列扫描的剩余扫描。
扫描装置110可以包括用户菜单，其允许用户打开/关闭自动扫描的功能(附加于提供重复按钮204或替代于提供重复按钮204)。菜单选项和/或重复按钮可以使用户能够扫描特定类型的第一物品111，然后针对一系列其它物品111继续进行相同类型的自动扫描。
图3示出了使用扫描装置110确定关于物品111(例如衣物或食物)的光谱数据的示例方法300的流程图。扫描装置110可以被设计成保持在用户的手中。特别地，扫描装置110可包括壳体，其中壳体的一部分形成用于保持扫描装置110的手柄。
扫描装置110包括光谱传感器201，光谱传感器201被配置成能够确定关于放置在光谱传感器201前方的物品111的光谱数据210。此外，扫描装置110包括被配置成能够确定关于物品111到光谱传感器201的距离的距离信息203的接近和/或距离传感器202。光谱传感器201和接近和/或距离传感器202可以位于扫描装置110的壳体的邻近形成用于保持扫描装置110的手柄的位置的一部分处或一部分中。
方法300包括使用接近和/或距离传感器202确定301距离信息203。距离信息203可以指示要扫描的物品111与光谱传感器201和/或扫描装置110的壳体之间的距离。
此外，方法300包括基于距离信息203确定302物品111的距离等于或低于预定距离阈值。距离阈值可以是预设距离阈值，其对应于例如已知能使用光谱传感器201提供可靠光谱数据210的距离。可选地或另外地，可以基于扫描装置110的实际使用来确定距离阈值。
另外，方法300包括，响应于确定物品111的距离等于或低于预定距离阈值，自动启动303光谱传感器201的扫描过程，以确定关于物品111的光谱数据210。特别地，光谱传感器201的扫描过程在不需要扫描装置110的用户的任何进一步动作的情况下启动。
本申请中描述的方面简化并加速了用于确定关于一系列不同物品111的属性信息的扫描过程。此外，扫描过程的自动启动使得扫描装置110的无需手动操作成为可能。总体而言，提高了扫描装置110的舒适性和效率。
应该注意，说明书和附图仅说明了所提出的方法和***的原理。本领域技术人员将能够实现各种布置，这些布置虽然未在本文中明确描述或示出，但体现了本发明的原理并且包括在其精神和范围内。此外，本申请中概述的所有示例和实施例主要旨在明确地仅用于解释目的，以帮助读者理解所提出的方法和***的原理。此外，本文提供的本发明的原理、方面和实施例的所有陈述以及其特定示例旨在涵盖其等同物。

Claims (11)

1.一种用于确定关于物品(111)的光谱数据(210)的手持扫描装置(110)，其中，扫描装置(110)包括
-光谱传感器(201)，其被配置成能够确定关于放置在光谱传感器(201)前方的物品(111)的光谱数据(210)；
-接近和/或距离传感器(202)，其被配置成能够确定关于物品(111)到光谱传感器(201)的距离的距离信息(203)；和
-控制单元(205)，其被配置成能够
-基于距离信息(203)确定物品(111)的距离等于或低于预定距离阈值；和
-响应于此，自动启动光谱传感器(201)的扫描过程，以确定关于物品(111)的光谱数据(210)。
2.根据权利要求1所述的扫描装置(110)，其中，
-扫描装置(110)包括用户接口(204)，其允许用户指示要扫描的一系列不同的物品(111)；和
-控制单元(205)被配置成能够
-验证用户是否已经经由用户接口(204)指示要扫描一系列不同的物品(111)；和
-如果用户已经经由用户接口(204)指示要扫描一系列不同的物品(111)，则根据距离信息(203)自动启动对于一系列不同的物品的扫描过程。
3.根据权利要求2所述的扫描装置(110)，其中，用户接口(204)包括
-扫描装置(110)的壳体上的按钮；和/或
-扫描装置(110)的图形用户接口内的菜单点，
以允许用户指示要扫描一系列不同的物品(111)。
4.根据前述权利要求中任一项所述的扫描装置(110)，其中，
-扫描装置(110)包括用户接口(204)，其使用户能够从不同物品类型的列表中选择物品类型；
-不同物品类型的列表特别包括一种或多种类型的衣物(111)和/或一种或多种类型的食物(111)；
-光谱传感器(201)被配置成能够根据所选择的物品类型确定光谱数据(210)；和
-光谱传感器(201)特别被配置成能够基于所选择的物品类型选择用于确定光谱数据(210)的测量信号的光谱范围。
5.根据权利要求4所述的扫描装置(110)，其中，控制单元(205)被配置成能够自动重复使用所选择的物品类型，用于扫描一系列不同的物品(111)。
6.根据前述权利要求中任一项所述的扫描装置(110)，其中，所述控制单元(205)被配置成能够基于一个或多个先前的扫描过程来确定所述距离阈值。
7.根据权利要求6所述的扫描装置(110)，其中，所述控制单元(205)被配置成能够
-确定用户用于一个或多个手动启动的先前扫描过程的扫描距离的一个或多个距离值；和
-基于所述一个或多个距离值确定距离阈值。
8.根据前述权利要求中任一项所述的扫描装置(110)，其中，
-接近和/或距离传感器(202)包括由接触传感器的物品(111)触发的传感器，使得距离信息(203)指示接近和/或距离传感器(202)是否接触物品(111)；
-控制单元(205)被配置成，如果基于距离信息确定接近和/或距离传感器(202)接触物品(111)，则自动启动扫描过程以确定关于物品(111)的光谱数据(210)。
9.根据前述权利要求中任一项所述的扫描装置(110)，其中，所述控制单元(205)还被配置成能够
-基于光谱数据(210)确定关于物品(111)的属性的属性信息；和/或
-基于光谱数据(210)控制结合物品(111)操作的家用器具(102)。
10.根据前述权利要求中任一项所述的扫描装置(110)，其中，所述光谱传感器(201)包括近红外传感器。
11.一种用于使用扫描装置(110)确定关于物品(111)的光谱数据(210)的方法(300)；其中，扫描装置(110)包括被配置成能够确定关于放置在光谱传感器(201)前方的物品(111)的光谱数据(210)的光谱传感器(201)，以及被配置成能够确定关于物品(111)到光谱传感器(201)的距离的距离信息(203)的接近和/或距离传感器(202)；其中，方法(300)包括
-使用接近和/或距离传感器(202)确定(301)距离信息(203)；
-基于距离信息(203)确定(302)物品(111)的距离等于或低于预定距离阈值；和
-响应于此，自动启动(303)光谱传感器(201)的扫描过程，以确定关于物品(111)的光谱数据(210)。
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