光学识别系统、光学识别方法及电子设备

摘要

本发明提供一种光学识别系统、光学识别方法及电子设备，所述光学识别系统包括，由可识别出第一识别目标的若干第一光学单元按照一定排布方式组合而成的全局光学子系统，所述全局光学子系统的组合视野覆盖设有所述第一识别目标的检测区域；第二光学单元，所述第二光学单元的视野覆盖所述检测区域；控制单元，分别与所述全局光学子系统和所述第二光学单元连接；其中，所述控制单元被配置为利用所述全局光学子系统和所述第二光学单元获取的图像数据，来对所述检测区域中的所述第一识别目标进行定位和识别。本发明既可以针对大视野范围进行检测，又可针对大视野范围内的更小尺度的识别目标进行识别。

说明书

技术领域

本发明涉及字符、条码、二维码自动读取识别技术领域，特别涉及一种光学识别系统、光学识别方法及电子设备。

背景技术

在物流业中，为了加速运送时间，产品分类逐渐由光学及辨识软件组成的自动化辨识系统替代人工，自动化辨识系统能够针对产品的卷标(包括字符、条形码、及二维码等)提供的信息，给于适当的分类与处理。但现有的自动化辨识系统存在其局限性，如需要快速辨识物品，往往需要较大的辨识视野；另外产品的卷标具有各式各样的大小及样式，因此，想要由单一光学系统达到各式卷标的辨识，有其困难度，特别是针对较小(例如小于2mm*2mm)的卷标样式。现有之机器视觉检测镜头，随着视野越大，对象放大倍率则越小；反之，如需要看清楚较小之检测对象，所观察之视野相对变小，因此如何在一个自动化检测系统中，在每次检测时，同时具有大视野又可以检测较小之标签，是有待克服的技术问题。

发明内容

鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种光学识别系统、光学识别方法及电子设备，用于解决现有技术中的光学识别系统不能兼顾大视野和高精度的技术问题。

为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供一种光学识别系统，所述光学识别系统包括：

由可识别出第一识别目标的若干第一光学单元按照一定排布方式组合而成的全局光学子系统，所述全局光学子系统的组合视野覆盖设有所述第一识别目标的检测区域；

第二光学单元，所述第二光学单元的视野覆盖所述检测区域；

控制单元，分别与所述全局光学子系统和所述第二光学单元连接；

其中，所述控制单元被配置为利用所述全局光学子系统和所述第二光学单元获取的图像数据，来对所述检测区域中的所述第一识别目标进行定位和识别。

在一实施例中，所述全局光学子系统中相邻的两个所述第一光学单元的视野存在视野重叠区。

在一实施例中，所述视野重叠区的尺寸大于所述第一识别目标的尺寸。

在一实施例中，所述视野重叠区的尺寸与所述第一识别目标的尺寸的比值介于1～2。

在一实施例中，所述第一识别目标包括字符、条码或二维码。

在一实施例中，所述检测区域的尺寸是所述第一识别目标的尺寸的15倍或者15倍以上。

在一实施例中，所述第一识别目标的尺寸小于或等于2mm*2mm，所述检测区域的尺寸大于或等于300mm*300mm。

在一实施例中，所述第一光学单元的检测精度高于所述第二光学单元的检测精度。

在一实施例中，所述第一光学单元包括电荷藕合器件相机或互补性氧化金属半导体相机。

在一实施例中，所述第二光学单元包括电荷藕合器件相机或互补性氧化金属半导体相机。

在一实施例中，所述第二光学单元为可识别出第二识别目标的光学单元，其中，所述第二识别目标的尺寸小于所述第一识别目标的尺寸。

在一实施例中，所述第二识别目标包括字符、条码或二维码。

在一实施例中，所述第一光学单元的像元尺寸小于像方精度。

在一实施例中，所述全局光学子系统中所述第一光学单元的排布方式由所述第一光学单元的视野和所述检测区域定义。

在一实施例中，所述第二光学单元的视野中心与所述全局光学子系统的组合视野中心重合。

为实现上述目的及其他相关目的，本发明还提供一种光学识别方法，使用上述任意一项所述的光学识别系统，其特征在于，所述光学识别方法包括：

通过所述第二光学单元的获取包含所述检测区域的全局图像；

根据所述全局图像定位出所述第一识别目标在所述全局图像中的位置；

选取与所述第一识别目标的位置相对应的一所述第二光学单元对所述第一识别目标进行图像采集，以获取包含所述第一识别目标的局部图像；

对获取的所述局部图像中的所述第一识别目标进行识别检测，并将识别检测结果输出。

为实现上述目的及其他相关目的，本发明还提供一种电子设备，所述电子设备包括：

通信器，用于与外部通信；

存储器，用于存储计算机程序；

处理器，连接所述通信器及存储器，用于运行所述计算机程序以实现上述任意一项所述的控制单元的功能。

利用本发明，通过特殊的光学系统与图像算法结合实现在可拓展区域内(大视野范围内)达到对最小字符、条码、二维码等特征的稳定识别；

利用本发明，可快速且高效准确的进行针对大视野以及微小产品卷标的检测。

附图说明

图1显示为本发明的光学识别系统的结构框图。

图2显示为本发明的光学识别系统的光学系统的各光学单元的布置示意图。

图3显示为用于实现本发明的光学识别系统的控制单元功能的电子设备的结构框图。

图4显示为本发明的光学识别装置的结构框图。

具体实施方式

以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。

请参阅图1-4。需要说明的是，本实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本发明的基本构想，遂图式中仅显示与本发明中有关的组件而非按照实际实施时的组件数目、形状及尺寸绘制，其实际实施时各组件的型态、数量及比例可为一种随意的改变，且其组件布局型态也可能更为复杂。

需要说明的是，在本发明中，两个目标的“尺寸”进行对比时，是指相对应的一维方向上的对比，例如，对两个不同大小的矩形，分别记为第一矩形和第二矩形，第一矩形的尺寸大于第二矩形的尺寸，是指所述第一矩形的长大于所述第二矩形的长，和/或所述第一矩形的宽大于所述第二矩形的宽。

利用光学成像的方式对字符、条码、二维码等特征进行读取识别的精度会受制于光学成像的精度和图像处理算法的精度限制。其中光学成像的精度受制于光学镜头、工业相机等的物理精度。以目前光学镜头成像有理论上的最高像方精度，如果相机和镜头的精度是相互匹配的话，整个光学部分成像的物方精度是像方精度/镜头的光学倍率，而光学倍率直接决定了光学系统一次可检测的区域有多大。

字符、条码、二维码等特征是与其背景特征存在明显的灰度偏差，例如二维码特征是由黑白矩形阵列构成的，因此要分辨特征需要满足分辨率能识别的出来特征最小的矩形单元。

所以光学成像针对字符、条码、二维码等特征检测时的问题是一次性检测区域和区域内能检测最小特征的精度成反比例关系，这样造成的问题是：当检测区域达到一定大的时候，一些小的特征将无法稳定的识别。为此，本发明的实施例提供一种光学识别系统100，该光学识别系统100所述光学识别系统100包括全局光学子系统11和一第二光学单元12，以及分别与所述全局光学子系统11和所述第二光学单元12连接的控制单元13，通过特殊的光学系统与图像算法结合实现在可拓展区域内(大视野范围内)达到对最小字符、条码、二维码等特征的稳定识别，图1示出了该光学识别系统100的结构框图。

请参阅图1和图2，在本实施例中，该光学识别系统100的全局光学子系统11是由可识别出第一识别目标的若干第一光学单元111按照一定排布方式组合而成的全局光学子系统11，所述全局光学子系统11的组合视野覆盖设有所述第一识别目标的检测区域DA，每个所述第一光学单元111只负责整个检测区域DA中的局部区域(也即第一光学单元111的视野FOV)的图像采集，所述全局光学子系统11中所述第一光学单元111的排布方式由所述第一光学单元111的视野FOV和所述检测区域DA的范围定义，所述第一识别目标例如可以是字符、条码或者二维码等；所述第二光学单元12的视野覆盖所述检测区域DA，所述第二光学单元12负责整个检测区域DA的图像采集；控制单元13，分别与所述全局光学子系统11和所述第二光学单元12连接，其中，所述控制单元13被配置为利用所述全局光学子系统11和所述第二光学单元12获取的图像数据，来对所述检测区域DA中的所述第一识别目标进行定位和识别。

在本发明中，所述第一光学单元111可采用电荷藕合器件相机(以下简称CCD相机)或互补性氧化金属半导体相机(以下简称CMOS相机)；所述第二光学单元12可采用CCD相机或CMOS相机。在一实施例中，所述第一光学单元111和所述第二光学单元12可以采用同类型的相机，譬如，两者均采用CCD相机，或者两者均采用CMOS相机。在另一实施例中，所述第一光学单元111和所述第二光学单元12也可以采用不同类型的相机；譬如所述第一光学单元111采用CCD相机，而所述第二光学单元12采用CMOS相机；再譬如，所述第一光学单元111采用CMOS相机，而所述第二光学单元12采用CCD相机。在又一实施例中，所述全局光学子系统11的若干所述第一光学单元111也可以采用不同类型相机的组合，一部分采用CMOS相机，一部分采用CCD相机。

在本实施例中，所述第一光学单元111和所述第二光学单元12均选用CMOS相机，相比CCD相机，COMS相机的种类更多，而且CMOS相机价格上也有一定的优势。

在本实施例中，所述第一识别目标是指尺寸不大于2mm*2mm的字符、条码或者二维码等标签，也就是说，所述第一光学单元111需要满足能够稳定识别出尺寸不大于2mm*2mm的字符、条码或者二维码等标签。可以根据镜头的最小像方精度来选取相机来作为所述第一光学单元111，现有光学镜头设计及加工工艺水平能够保证的镜头的最小像方精度一般介于0.003mm-0.004mm之间取值(包括两个端点值)，所述第一光学单元111的像元尺寸需小于像方精度才能满足要求，因此，可选取像元尺寸小于0.003mm的相机，作为所述第一光学单元111。

为了能够组合形成全局光学子系统11，需要先确定所述全局光学子系统11中所述第一光学单元111的排布方式，其由所述第一光学单元111的视野FOV和所述检测区域DA定义。具体地，可以根据所述检测区域DA的面积和所述第一光学单元111的视野FOV来决定需要的第一光学单元111的个数，所述全局光学子系统11的若干所述第一光学单元111的视野FOV的组合(即组合视野)需完全覆盖设有所述第一识别目标的检测区域DA，也就是说，每个所述第一光学单元111负责一定局部视野FOV范围的图像采集。为此，需要求取每个所述第一光学单元111的一次性检测区域的大小，也称为可辨识范围或所述第一光学单元111的视野FOV。

所述第一光学单元111的视野FOV的定义过程如下：首先需要根据所述第一识别目标的特征来确定物方精度，以二维码为例，二维码是由黑白矩形阵列构成的，因此要分辨二维码需要满足分辨率能识别的出来其最小的矩形单元，物方精度也即二维码的码元大小，其由公式：物方精度＝最小第一识别目标的尺寸/最小第一识别目标的码元数，确定，以下文将要介绍的具体实施例为例，二维码的特征尺寸为1.8mm*1.8mm，二维码矩阵为21*21，物方精度(物方的单位精度)为1.8/21＝0.085mm。接着，根据物方精度和像方精度按照公式：镜头的光学倍率＝像方精度/物方精度，来定义出镜头的光学倍率，为了保证不受外界光及其他因素的影响，在计算镜头的光学倍率时，可把上述选取第一光学单元111时的最小像方精度适当放大作为该像方精度来获取镜头的光学倍率，也就是说，在实际应用中，一般采用的镜头的光学倍率需要比理论计算值更大，譬如，在下文的具体示例中，采用2倍的最小像方精度来作为像方精度来获取镜头的光学倍率；最后，由于第一光学单元111已确定规格，因此其像面尺寸也可以确定，从而根据公式：可辨识范围＝像面尺寸/镜头的光学倍率，来求取第一光学单元111的可辨识范围，也即所述第一光学单元111的视野FOV。

请参阅图1和图2，在本实施例中，在所述全局光学子系统11中的相邻的两个所述第一光学单元111的视野FOV存在视野重叠区OLA(Overlapping area)，图中以斜划线区域表示，设置所述视野重叠区OLA可以保证所有相机获取到的图像拼接出来针对全局视野是无遗漏的。由于存在视野重叠区OLA，全局光学子系统11的组合视野的尺寸是小于组成全局光学子系统11的所有第一光学单元111的视野FOV的总和的。作为示例，在图2中，所述全局光学子系统11由6个第一光学单元111拼接而成，视野重叠区OLA的在水平方向和垂直方向上的宽度都为d，那全局光学子系统11的组合视野的面积＝(2V-d)*(3H-2d)，6个第一光学单元111的视野的面积为6V*H，后者比前者的面积大(4V+3H)-2d*d，d一般远小于V和H，其中，V和H是第一光学单元111的边长，d是视野重叠区OLA的宽度。作为示例，最小的所述第一识别目标的尺寸例如是1.8mm*1.8mm，故视野重叠区的宽度d例如可以取大于或等于2mm。

请参阅1和图2，在本实施例中，所述视野重叠区的尺寸大于第一识别目标(例如二维码)的尺寸，以此来保证至少有一个第一光学单元111能取到一张完整的第一识别目标的图像，这样就可以直接利用该光学单元采集到的图像完成对第一识别目标的识别检测，提高识别检测效率。需要说明的是，由于视野重叠区域属于视野的浪费，因此只要在满足需要的情况下，视野重叠区域越小越好。作为示例，所述视野重叠区的尺寸与所述第一识别目标的尺寸的比值介于1～2。

需要说明的是，组合视野的尺寸由组成全局光学子系统11的第一光学单元111的个数、规格、以及重叠区尺寸共同决定，通过拼接方式形成的所述全局光学子系统11的组合视野理论上是可以做到没有上限的，但实际会受制约于系统中光源照明的环境，也即所述全局光学子系统11的上限就受制于照明方案的上限。作为示例，所述组合视野例如可以是311mm*308mm，或620mm*614mm。

需要说明的是，在本实施例中，所述检测区域DA的尺寸(也即图2中水平方向或垂直方方向的宽度)是所述第一识别目标的尺寸的15倍或者15倍以上，换句话说，所述检测区域的尺寸远大于所述第一识别目标的尺寸。作为示例，所述第一识别目标的尺寸小于或等于2mm*2mm，所述检测区域的尺寸大于或等于300mm*300mm。可以理解的是，在其他示例中，所述第一识别目标的尺寸也可大于2mm*2mm。

请参阅图2，在本实施例中，可以根据所需的最大的检测区域DA(例如下文实施例中的300*300mm)定义一个(组)可全局成像的光学系统，作为上述的第二光学单元12，第二光学单元12的视野大于或等于所述的最大检测区域DA，所述第二光学单元12能满足一次性完成全区域(最大的检测区域DA)图像采集的任务，可以在全区域内发现所述第一识别目标的位置，以结合控制单元13对第一识别目标定位，然后根据定位信息选择对应该区域的第一光学单元111对第一识别目标进行图像采集，并对采集的图像进行识别，从而实现在可拓展区域内(最大检测区域DA内)达到对最小字符、条码、二维码等标签的稳定识别。为了节省空间，缩小光学识别系统100或装置的体积，所述第二光学单元12可设置于所述全局光学子系统11的中心，也即所述第二光学单元12的视野中心与所述全局光学子系统11的组合视野中心重合。

需要说明的是，在本实施例中，所述第二光学单元12除了对所述第一识别目标进行定位外，还能直接对位于检测区域中的第二识别目标进行图像采集，控制单元13可以根据第二光学单元12采集的图像进行处理，从而辨识检测出所述第二识别目标对应的信息，其中，所述第二识别目标的尺寸大于第一识别目标的尺寸。作为示例，所述第二识别目标的尺寸例如是大于2mm*2mm的二维码，相应的所述第二识别目标的码元尺寸也应大于所述第一识别目标，也就是说所述第一光学单元111的检测精度一般需要高于所述第二光学单元12的检测精度。

在本实施例中，利用所述光学识别系统进行光学识别的方法(也即控制单元13的功能)包括：通过所述第二光学单元12的获取包含所述检测区域DA的全局图像；根据所述全局图像定位出所述第一识别目标在所述全局图像中的位置；选取与所述第一识别目标的位置相对应的一所述第一光学单元111对所述第一识别目标进行图像采集，以获取包含所述第一识别目标的局部图像；对获取的所述局部图像中的所述第一识别目标进行识别检测，并将识别检测结果输出。

请参阅图3，本实施例的所述控制单元13的功能具体可以通过一个电子设备来实现，所述电子设备包括通信器202，用于与外部通信；存储器203，用于存储计算机程序；处理器201，连接所述通信器及存储器，用于运行所述计算机程序所述的控制单元13的功能或者上述的光学识别方法。该计算机程序(或算法)包括实现对第一识别目标的定位的第一计算机程序，和实现对第一识别目标和第二识别目标进行识别检测的第二计算机程序，具体地，所述第一计算机程序可以根据第一识别目标的特征(尺寸)，侦测其位置；所述第二计算机程序可以调度对应第一识别目标位置的第一光学单元111进行局部图像采集，并可通过设定阈值，使局部图像二值化，以根据字符辨识、条形码辨识或是点阵辨识算法，辨识其对应之信息，并输出结果。

上述的处理器201可以是通用处理器，包括中央处理器(Central ProcessingUnit，简称CPU)、网络处理器(Network Processor，简称NP)等；还可以是数字信号处理器(Digital Signal Processing，简称DSP)、专用集成电路(Application SpecificIntegrated Circuit，简称ASIC)、现场可编程门阵列(Field－Programmable Gate Array，简称FPGA)或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件；上述的存储器203可能包含随机存取存储器(Random Access Memory，简称RAM)，也可能还包括非易失性存储器(Non-Volatile Memory)，例如至少一个磁盘存储器。

需要说明的是，上述存储器203中的计算机程序可以通过软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读存储介质中。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的部分可以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，电子设备，或者网络设备等)执行本发明各个实施例方法的全部或部分步骤。

下面将结合一具体的示例来说明本发明的技术方案。

请参阅图1和2，在该示例中，光学识别系统100工作在短边视野300mm的区域内，针对最小特征尺寸为1.8mm*1.8mm的二维码进行识别，其中，二维码矩阵为21*21，物方精度为1.8/21＝0.085mm。因此物方需要分辨的精度要小于0.085mm才能满足1.8*1.8mm的二维码稳定检出的要求。目前市面上的光学镜头在排除畸变、光学锐度等像差对图像分辨率的影响外，一般定义镜头的像方最小识别精度为0.003mm-0.004mm之间，为了保证不受外界光及其他因素的影响，可将精度放大一倍保证稳定检出，定义像方最小识别精度为0.0035*2＝0.007mm。按照0.007mm来计算的话，那么达到物方可稳定识别1.8*1.8mm二维码的时候，镜头的光学倍率为0.007/0.085＝0.083，考虑像方精度(像方分辨率)小于0.003mm的像元尺寸，且满足效率和经济的因素，例如可选择1英寸5472*3648的COMS相机作为所述第一光学单元111，该COMS相机的像元大小为2.2微米，小于3微米，可满足像方精度要求。该COMS相机芯片的大小(感光元件大小)为13.1*8.8mm，我们按照0.083镜头光学倍率来计算，那么一个COMS相机能够稳定检测的视野区域为V*H＝155*105mm。

定义了第一光学单元111的光学倍率为0.083，像面大小为1英寸，像方精度3微米，在工作距离298mm的时候，能满足155*105mm的检测区域，该COMS芯片相机的镜头的固定焦距越为25mm，其可由公式：镜头的光学倍率＝焦距/工作距离，来获取。

以像面大小的短边为主，因在短边能满足的情况下，长边视野肯定也能，反之不行；按照工作距离和视野换算镜头的视场角，工作距离298mm时，视野大小为308mm，通过三角函数计算视场角为54.66°，以相机芯片短边8.8mm来算，镜头的焦距就是8.51mm，考虑到这个焦距的镜头都会有畸变，且市面上定焦镜头一般焦距为整数，故我们定义第二光学单元12的镜头的焦距为8mm。

计算出第一光学单元111和所述第二光学单元12的各参数后，就可根据检测区域DA的大小(以300mm*300mm为例)选取6个上述规格(视野155*105mm)的COMS相机按照图2所示的位置进行排布成共两行三列的结构，以形成全局光学子系统11，相邻两个COMS相机的视野重叠区的宽度设定为2mm，其组合视野的尺寸例如可以是308mm*311mm；接着在所述全局光学子系统11的中心设置所述第二光学单元12，以使第二光学单元12的视野能够一次性覆盖308mm*311mm的检测视野，可以完成较大尺寸识别目标(第二识别目标)的检测及确定较小尺寸识别目标(第一识别目标)的位置；最后，配置上述的控制单元13，形成光学识别系统100。

需要说明的是，第二光学单元12可以一次性拍到二维码在全局视野内的位置，但因为第二光学单元12的视野太大，精度低，无法检测1.8*1.8mm的二维码特征，所以第二光学单元12只需要给出二维码在检测区域DA内的位置信息，这就是定位的视觉算法要完成的工作，在确定了位置信息后，即可将检测任务传递给对应位置区域的第一光学单元111完成局部的图像采集工作，控制单元13通过预设的算法(或者计算机程序)对局部图像进行识别检测，最后输出结果。

请参阅图4，可利用本实施例的所述光学识别系统100来制备中光学识别装置300，利用该光学识别装置300本发明还提供一种光学识别装置300，利用该光学识别装置300可以可快速且高效准确的进行针对大视野以及微小产品卷标的检测。

在本文的描述中，提供了许多特定细节，诸如部件和/或方法的实例，以提供对本发明实施例的完全理解。然而，本领域技术人员将认识到可以在没有一项或多项具体细节的情况下或通过其他设备、系统、组件、方法、部件、材料、零件等等来实践本发明的实施例。在其他情况下，未具体示出或详细描述公知的结构、材料或操作，以避免使本发明实施例的方面变模糊。

在整篇说明书中提到“一个实施例(one embodiment)”、“实施例(anembodiment)”或“具体实施例(a specific embodiment)”意指与结合实施例描述的特定特征、结构或特性包括在本发明的至少一个实施例中，并且不一定在所有实施例中。因而，在整篇说明书中不同地方的短语“在一个实施例中(in one embodiment)”、“在实施例中(inan embodiment)”或“在具体实施例中(in a specific embodiment)”的各个表象不一定是指相同的实施例。此外，本发明的任何具体实施例的特定特征、结构或特性可以按任何合适的方式与一个或多个其他实施例结合。应当理解本文所述和所示的发明实施例的其他变型和修改可能是根据本文教导的，并将被视作本发明精神和范围的一部分。

还应当理解还可以以更分离或更整合的方式实施附图所示元件中的一个或多个，或者甚至因为在某些情况下不能操作而被移除或因为可以根据特定应用是有用的而被提供。

另外，除非另外明确指明，附图中的任何标志箭头应当仅被视为示例性的，而并非限制。此外，除非另外指明，本文所用的术语“或”一般意在表示“和/或”。在术语因提供分离或组合能力是不清楚的而被预见的情况下，部件或步骤的组合也将视为已被指明。

如在本文的描述和在下面整篇权利要求书中所用，除非另外指明，“一个(a)”、“一个(an)”和“该(the)”包括复数参考物。同样，如在本文的描述和在下面整篇权利要求书中所用，除非另外指明，“在…中(in)”的意思包括“在…中(in)”和“在…上(on)”。

本发明所示实施例的上述描述(包括在说明书摘要中所述的内容)并非意在详尽列举或将本发明限制到本文所公开的精确形式。尽管在本文仅为说明的目的而描述了本发明的具体实施例和本发明的实例，但是正如本领域技术人员将认识和理解的，各种等效修改是可以在本发明的精神和范围内的。如所指出的，可以按照本发明所述实施例的上述描述来对本发明进行这些修改，并且这些修改将在本发明的精神和范围内。

本文已经在总体上将系统和方法描述为有助于理解本发明的细节。此外，已经给出了各种具体细节以提供本发明实施例的总体理解。然而，相关领域的技术人员将会认识到，本发明的实施例可以在没有一个或多个具体细节的情况下进行实践，或者利用其它装置、系统、配件、方法、组件、材料、部分等进行实践。在其它情况下，并未特别示出或详细描述公知结构、材料和/或操作以避免对本发明实施例的各方面造成混淆。

因而，尽管本发明在本文已参照其具体实施例进行描述，但是修改自由、各种改变和替换意在上述公开内，并且应当理解，在某些情况下，在未背离所提出发明的范围和精神的前提下，在没有对应使用其他特征的情况下将采用本发明的一些特征。因此，可以进行许多修改，以使特定环境或材料适应本发明的实质范围和精神。本发明并非意在限制到在下面权利要求书中使用的特定术语和/或作为设想用以执行本发明的最佳方式公开的具体实施例，但是本发明将包括落入所附权利要求书范围内的任何和所有实施例及等同物。因而，本发明的范围将只由所附的权利要求书进行确定。