[發明專利]用于食品加工中的非侵入式檢查的多視角成像系統及方法

在審

• 申請號: 201880098276.4
• 申請日: 2018-12-18
• 公開（公告）號: CN113167740A
• 公開（公告）日: 2021-07-23
• 發明（設計）人: 斯蒂芬·邁爾霍費爾
• 申請（專利權）人: 泰萬盛集團(大眾)有限公司
• 主分類號: G01N21/88
• 分類號: G01N21/88;G01N33/12;G01N21/94;G06T11/00;G06N20/00
• 代理公司: 廣州三環專利商標代理有限公司 44202
• 代理人: 郝傳鑫

在此公開了用于檢查和處理食品材料(408)的基于成排視覺的系統(400)以及相關成像方法。系統包括傳送帶(402)、透明板(412)以及成像系統(422)，其中成像系統包括光源(424)和至少一個攝像機。成像系統產生光穿過透明板上的物體并由攝像機捕獲的來自多視角的圖像數據。圖像數據對應于透射、交互或反射圖像數據之一并被傳送到處理器(428)。處理器處理數據，使用機器學習以生成物體內部的一部分材料的幾何形狀的三維模型，以確定該部分相對于周圍材料的邊界。

技術領域

本公開涉及食品加工中的非侵入式檢查，特別是，涉及一種用于檢測食品內部物體的成像系統和相關方法，其通過處理食品的圖像數據來確定該內部物體的三維模型。

背景技術

食品行業的利潤空間很小，并且要經受越來越高的質量控制標準。因此，食品加工行業已經轉向自動化系統來提高加工能力，同時滿足更高的質量控制標準。食品加工的方面包括將初級產品與次級產品分離以及去除異物等等，以提高產品的附加值。但是，這些方面很難實現自動化，因為初級和次級產品與異物之間的界限很難用當前的系統來識別。

在食品材料之間存在自然界限的情況下，例如對于固液界面，將初級產品與次級產品分開通常很簡單，幾乎不需要物理勞動。在食品材料相互連接或有固固界面的情況下，通常需要進行主動物理介入，例如切割。為了引導和執行這樣的動作，有利的是識別出固固界面之間的精確的或最佳可能邊界，這在自動化環境中通常是通過基于視覺的系統來實現。即使不需要材料間的分離，用以檢測某種缺陷或不想要的物體是否存在及其程度的能力也能為食品檢查或分揀過程帶來巨大好處。

例如，如美國專利US 5,352,153，US 6,563,904，US 9,551,615，US 6,587,575，US9,095,147以及公開文件WO 2017/093539A1和WO2008/016309A1中所公開的，對于包括魚，肉，禽，水果，蔬菜和谷物的多種行業已經開發出一些系統。傳統系統通常將傳統成像應用于食品材料的快速篩選，以便得到有關加工的信息。但是，通過這種方法得到的信息通常僅限于材料的可見表面。

已經提出了可選技術來提供物體的內部細節。無論是從表面還是在物體內捕獲數據，信息通常都以二維格式提供。這對于一些應用來說可能是足夠的，要么是因為了解深度不是特別相關，要么是因為物體的幾何形狀是一致的并且因此能做出某些假設。但是，有一些情形中，三維的附加信息特別重要。例如，對于獲取有關物體對齊的精確信息，或者對于不規則形狀的物體的幾何相關處理以便能精確地分離或去除不規則形狀的物體，三維信息是有用的。

一些針對恢復三維(“3D”)表面數據的解決方案僅限于對外部輪廓的豐富描述。其他的是基于體積成像技術，例如計算機斷層掃描(“CT”)或磁共振成像(“MRI”)，提供關于被掃描物體的內部特征的數據，但是，這樣的技術解決方案具有多種局限性。例如，體積成像技術缺乏速度，考慮到食品加工行業的薄利，這是一個特別重大的局限性。速度的缺乏以及其他局限性使得當前的系統更適合用作隨機質量控制檢查工具，而不是作為自動化食品加工和分類的聯機方案。

發明內容

本公開針對用于成排工業食品加工應用的快速數據獲取和重建，允許捕獲食品材料內部組件的幾何細節。對于不需要內部結構完整表征(例如由體積成像技術提供的結構)但必須快速復原粗略內部輪廓的應用，這種系統特別有用。特別地，在此公開的系統和方法針對兩種不同材料的表面對表面結合，其中一種材料形成允許任意光譜局部穿透的外層，而具體關注的第二材料或內部物體至少部分地被圍在外層中，并允許該任意光譜具有不同的穿透或吸收范圍。通常，本公開的示范性實施方式包括使用具有光源和成像裝置的成像系統來捕獲圖像數據，以及重建數據以確定內部物體邊界的計算步驟。