專利名稱：辨識鄰接食物產(chǎn)品的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于自動識別食物處理系統(tǒng)中兩件鄰接食物產(chǎn)品制品之間的共用邊界的方法，并且涉及一種用于在放置在傳送機上的鄰接食物產(chǎn)品之間進行鑒別的方法。
背景技術(shù)：
食物處理系統(tǒng)的至少一部分經(jīng)常包含按連續(xù)過程處理食物產(chǎn)品，同時食物產(chǎn)品在傳送機系統(tǒng)，例如在帶式傳送機、滾筒傳送機、金屬絲網(wǎng)傳送機、鏈條傳送機等上面的兩個不同位置之間被傳送。本領(lǐng)域熟知，在這種食物處理系統(tǒng)中，食物產(chǎn)品可以被切割或用別的辦法被分割成更小的部分。還有，脂肪、骨頭或其他不需要的部分可以從食物產(chǎn)品剔除。已制備的食物產(chǎn)品，諸如已烘烤的食品，可以加糖霜、澆糖漿、沖裁、分塊、預(yù)切片或用別的辦法處理。食物產(chǎn)品的分塊或剔除，通常是用高速分塊機械完成的。例如見授予Bottemiller 等人的美國專利No. 7，621，806，本文全文引用該專利供參考。通常，食物處理系統(tǒng)可以使用各種的不同掃描技術(shù)中的任一種以識別和表征食物產(chǎn)品。例如，掃描系統(tǒng)可以被用于識別傳送機系統(tǒng)上食物產(chǎn)品的位置和取向，并可以進一步提供關(guān)于食物產(chǎn)品的兩維和/或三維形狀的信息。該信息將通常借助計算機被分析，以確定例如如何按照別的準(zhǔn)則，最有效地把食物產(chǎn)品分塊成需要的尺寸、重量或形狀。例如，如果需要特定重量的食物產(chǎn)品部分，則可以采用來自掃描器的信息，以便控制切割食物產(chǎn)品的切割裝置的操作，以獲得需要的部分的尺寸。如果食物產(chǎn)品寬度和/或高度改變，例如使用食物產(chǎn)品的估算密度，片的厚度可以被改變，以獲得需要的部分重量。然而，當(dāng)兩件或更多物品在掃描期間是相互鄰接時，自動掃描系統(tǒng)在正確識別和表征食物產(chǎn)品方面可能有困難。例如，當(dāng)前的掃描系統(tǒng)可能把兩件(或更多)鄰接食物物品解釋為單一物品。此外，即使該系統(tǒng)能夠預(yù)測或確定有兩件(或更多)食物物品，當(dāng)前的掃描器通常不能識別鄰接物品之間的共用邊界。由于諸多理由，有必要準(zhǔn)確識別和辨識相接觸的食物產(chǎn)品。例如，食物產(chǎn)品常常被掃描，以確定和優(yōu)化進一步的處理，諸如剔除、切割、分塊、包裝等。例如，如果由于恰當(dāng)辨識相接觸的產(chǎn)品的失敗，肉產(chǎn)品被不正確地切割，結(jié)果可以是消費者不接受的尺寸不足的部分。同樣，如果掃描數(shù)據(jù)被用于識別食物產(chǎn)品的特定特征，例如雞胸脯上的胸骨，而該識別的特征被用于規(guī)劃或優(yōu)化進一步的處理，則辨識相接觸的產(chǎn)品的能力可能是特別重要的。 對食物產(chǎn)品的精確統(tǒng)計，例如產(chǎn)品的數(shù)量、食物產(chǎn)品的長度、寬度和尺寸，以及食物產(chǎn)品的分類，要求精確地辨識相接觸的食物產(chǎn)品。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明內(nèi)容被提供，是為了用簡化形式介紹下面將在具體實施方式
中進一步被描述的一系列概念。本發(fā)明內(nèi)容不準(zhǔn)備用于識別請求保護的主題的關(guān)鍵特征，也不準(zhǔn)備被用于幫助確定請求保護的主題的范圍。
—種用于識別兩件鄰接食物制品之間邊界的方法被公開，其中鄰接制品被掃描以生成掃描數(shù)據(jù)集合，該掃描數(shù)據(jù)集合被用于識別與該被掃描制品的周邊對應(yīng)的封閉輪廓， 且該周邊被分析以估算該兩件制品之間邊界的位置。在一個實施例中，該輪廓的分析是通過侵蝕該輪廓直到該輪廓分開成兩個分離部分，然后使該兩部分生長或擴大，原來的封閉輪廓約束該生長。然后，與鄰接邊界相鄰的重疊區(qū)被分析，以便例如通過識別連接重疊部分的相對側(cè)的最短線段，估算共用邊界的位置。在特定實施例中，該掃描圖像被轉(zhuǎn)換為二進制圖像，如果像素在封閉輪廓之外則該二進制圖像有第一像素值，如果像素不在封閉輪廓之外則該二進制圖像有第二像素值。 對有第二值的每一像素，如果任何毗鄰像素都有第一值，則設(shè)定該像素值為第一值。該侵蝕被繼續(xù)，直到該封閉輪廓分開成兩個分離的封閉輪廓。在另一個實施例中，侵蝕封閉輪廓的步驟包含在圍繞封閉輪廓的離散點，計算該封閉輪廓的局部斜率，并且，對每一離散點，沿局部地垂直于該封閉輪廓方向，把離散點向內(nèi)移動固定量。侵蝕被繼續(xù)，直到該封閉輪廓分叉。在另一個實施例中，該周邊是三維的輪廓。在另一個實施例中，侵蝕封閉輪廓的步驟包含在遞增的標(biāo)高上識別與該被掃描的一對食物產(chǎn)品的周邊對應(yīng)的連續(xù)輪廓，直到該封閉輪廓分開成兩個分離的封閉輪廓。在另一個實施例中，分析封閉輪廓的步驟包含選擇表征第一和第二制品中的至少一部分的理想形狀；根據(jù)掃描數(shù)據(jù)識別與所選擇的理想形狀的至少一部分匹配的封閉輪廓的第一部分，并使該理想形狀與該封閉曲線的第一部分擬合，以定義第一理想模型；根據(jù)掃描數(shù)據(jù)識別與所選擇的理想形狀的至少一部分匹配的封閉輪廓的第二部分，并使該理想形狀與該封閉曲線的第二部分擬合，以定義第二理想模型；以及根據(jù)共用邊界的區(qū)中的該第一和第二理想模型，計算共用邊界位置。在一個實施例中，分析封閉輪廓的步驟包括查找把封閉輪廓分割為兩部分的最短線段，其中該兩部分的尺寸之比是在指定范圍之內(nèi)。


本發(fā)明前述各方面和許多伴隨的優(yōu)點，隨著參照下面結(jié)合附圖的詳細描述對本發(fā)明有更好的理解，將變得更容易明白，附圖中圖1是按照本發(fā)明的用于辨識鄰接食物產(chǎn)品的系統(tǒng)的示意圖；圖2示出按照本發(fā)明的用于根據(jù)掃描數(shù)據(jù)識別兩件鄰接食物產(chǎn)品制品之間共用邊界的方法；圖3A是按照本發(fā)明用于辨識相接觸的食物的示例性方法的流程圖；圖;3B是用于從周邊侵蝕圖像的示例性方法的流程圖；圖4A-4F示出圖3A的方法的進程圖；圖5概念地示出從周邊圖像侵蝕圖像的替代方法；圖6示出從周邊侵蝕圖像的另一種替代方法；圖7是有特征形狀的不同食物產(chǎn)品的圖1所示系統(tǒng)的示意圖；圖8示出兩件鄰接食物產(chǎn)品制品的掃描圖像，其中該食物產(chǎn)品有特征形狀；圖9A和9B示出應(yīng)用于根據(jù)掃描數(shù)據(jù)獲得的周邊信息的折疊技術(shù)；和
圖10示出應(yīng)用于兩件鄰接食物產(chǎn)品制品的掃描圖像的最短線段方法。
具體實施例方式圖1示意地示出按照本發(fā)明的系統(tǒng)10。系統(tǒng)10包含傳送機12，用于傳送工作產(chǎn)品，諸如食物產(chǎn)品(在本例中是家禽胸脯)14a、14b、Hc (統(tǒng)稱食物產(chǎn)品14)。系統(tǒng)10還包含掃描系統(tǒng)16，用于當(dāng)傳送機12上的食物產(chǎn)品通過時掃描食物產(chǎn)品14。雖然只示出一臺傳送機12，但系統(tǒng)10可以利用多于一臺傳送機，例如，裝載傳送機、處理傳送機和卸載傳送機。在本系統(tǒng)中也可以利用其他的處理裝備(未示出)，例如用于處理、分塊、操縱、加熱或冷卻等的裝備。這種裝備可以被用于廣大的過程范圍，包含例如，烹調(diào)、蒸、炸、焙、烤、燒、煮沸、打扁、冷凍、浸泡、碾壓、修平、干燥、脫水、軟化、切割、分塊、剔除、切片、去骨、轉(zhuǎn)向、或把食物產(chǎn)品卸下，這些都是本領(lǐng)域熟知的。傳送機12、掃描系統(tǒng)16和其他處理裝備被耦聯(lián)到計算機或數(shù)據(jù)處理器22并受其控制。下面更詳細地描述前述系統(tǒng)，計算機22包含中央處理單元24 (下文稱為CPU)和存儲器單元26。由不同類型食物產(chǎn)品的物理和/或解剖特征構(gòu)成的數(shù)據(jù)，能夠被存儲在計算機存儲器26中。同樣，由需要的終端產(chǎn)品形狀構(gòu)成的數(shù)據(jù)，也能夠被存儲在計算機存儲器沈中。存儲在計算機存儲器中的數(shù)據(jù)，例如當(dāng)改變生產(chǎn)線時，能夠容易地被用戶經(jīng)由用戶接口觀選擇。舉例說，系統(tǒng)10可以被用于為特定顧客處理雞胸脯。當(dāng)顧客的訂貨單已被填寫時，用戶可以把計算機的模式切換到有不同物理和/或解剖特征的不同食物產(chǎn)品。計算機22還包含輸出裝置30，可用于顯示或打印關(guān)于食物產(chǎn)品的處理的數(shù)據(jù)、信息或圖像。如圖1所示，計算機22能夠與網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)32通信，該網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)32允許該計算機與其他計算機對話和共享信息。如上面所指出，計算機22還能夠驅(qū)動除掃描系統(tǒng)16之外的其他外圍硬件。例如，計算機22能夠指揮傳送機12、切割裝置18、切片機20、以及其他可以被利用的處理設(shè)備的操作。另外，計算機22能夠從包含編碼器34的各種不同傳感器接收信息，以引導(dǎo)或指揮諸多系統(tǒng)。傳送機12在掃描系統(tǒng)16下面?zhèn)魉褪澄锂a(chǎn)品14。掃描系統(tǒng)16可以是各種不同類型。例如，掃描系統(tǒng)可以包括一個或更多成像部件36 (示出兩個)，諸如視頻攝像機，和一個或更多輻照部件38，諸如光源，被放置以便當(dāng)食物產(chǎn)品14在成像部件36下面通過時照射食物產(chǎn)品14。在一個實施例中，該光源投射跨越運動的傳送帶40延伸的橫向光束或片，以定義照明(或陰影)的銳和窄的線。當(dāng)沒有食物產(chǎn)品14與該光束相交時，該亮線形成跨越傳送帶40的直線。然而，當(dāng)食物產(chǎn)品14通過該橫向光束時，當(dāng)由沿對角線向下指向食物產(chǎn)品 14的成像部件36 (本例中是視頻攝像機)觀看時，食物產(chǎn)品的上部不規(guī)則表面產(chǎn)生光的不規(guī)則形狀線。該線從假如傳送帶40上沒有食物產(chǎn)品時該線應(yīng)占據(jù)的位置的位移，被視頻攝像機檢測。該位移代表食物產(chǎn)品沿光條紋的厚度。此外，食物產(chǎn)品的長度可以由皮帶運行的距離確定，同時照明線被食物產(chǎn)品位移。在這方面，編碼器34被集成在橫切進給傳送機 12內(nèi)，使編碼器按對應(yīng)于傳送機正向運動的固定距離間隔產(chǎn)生脈沖。替代視頻攝像機，掃描站輻照部件38例如可以代之以由X射線設(shè)備構(gòu)成，用于確定食物產(chǎn)品14的物理特征，包含它的形狀、質(zhì)量和重量。輻照的X射線可以沿X射線檢測器(未示出)方向通過物體。該X射線與食物產(chǎn)品的質(zhì)量成比例地被食物產(chǎn)品衰減。本實施例中的掃描系統(tǒng)16包含輻照食物產(chǎn)品14的X射線輻照部件38，以及包括接收被衰減的輻射的接收器38的成像部件36。接收器部分38可以與發(fā)生器36 —體。X射線的衰減能夠因通過食物產(chǎn)品或被食物產(chǎn)品反射而出現(xiàn)。當(dāng)輻射通過食物產(chǎn)品時，一定量的輻射被它通過的食物產(chǎn)品吸收，因而在被發(fā)送到食物產(chǎn)品的輻射和在它已經(jīng)通過食物產(chǎn)品后被接收的輻射之間，應(yīng)有量的關(guān)系。吸收的起因被相信存在于食物產(chǎn)品的分子內(nèi)的化學(xué)鍵中。已經(jīng)被衰減的輻射能夠被收集和轉(zhuǎn)換成可用的形式。例如，光電二極管可以被用于使可見范圍中一定量的輻射轉(zhuǎn)換為電壓或電流信號。對X射線，閃爍材料可以被用于產(chǎn)生能被光電二極管檢測的可見光。該方法在授予Vogeley，Jr的美國專利 No. 5，585，603中被描述，本文引用該專利供參考。雖然前文的描述討論的掃描，是使用成像部件36，例如視頻攝像機或X射線檢測器，以及輻照部件38，例如光源或X射線源，但其他兩維或三維掃描技術(shù)也可以被使用。例如，使用各種不同頻率的光、超聲等，可以獲得體積測量的掃描。有關(guān)形狀和高度的表面信息，可以從食物產(chǎn)品表面的包含反射顏色的反射率獲得。被掃描食物產(chǎn)品的反射率可以被用于與其他成像模態(tài)組合，以表征食物產(chǎn)品。另外技術(shù)的例子可以包含超聲或莫爾條紋方法。此外，電磁成像技術(shù)可以被采用。因此，本發(fā)明不限于使用視頻或X射線方法，而涵蓋其他三維掃描技術(shù)。被掃描裝置測量/采集的數(shù)據(jù)和信息，被發(fā)送到計算機22，該計算機記錄食物產(chǎn)品14在傳送機12上沿橫向及縱向兩者相對于傳送機12的位置，以及環(huán)繞食物產(chǎn)品整個面積的食物產(chǎn)品14的長度、寬度和厚度。利用該信息，處理器能夠構(gòu)建食物產(chǎn)品的面積圖、面積分布圖、以及體積分布圖或三維表面圖。知道食物產(chǎn)品的密度，處理器還能夠確定食物產(chǎn)品或食物產(chǎn)品段的重量。例如，系統(tǒng)10可以包含本領(lǐng)域熟知的在線稱重裝置(未示出)。掃描信息還能夠被用于定出食物產(chǎn)品中是否有任何缺陷。這種缺陷可能包含撕開、孔、脂肪、骨頭、或軟骨。例如，如果X射線設(shè)備被使用，如果孔或撕開存在，該X射線將被衰減到比假如食物產(chǎn)品結(jié)構(gòu)上無損傷時更小的程度。此外，對由生肉組成的食物產(chǎn)品，脂肪、骨頭和軟骨的密度不同于肉的密度。該密度的變化導(dǎo)致通過食物產(chǎn)品的X射線中衰減的差別。例如，骨頭的密度大于肉的密度。因此，通過骨頭的X射線將比通過肉的X射線衰減更大程度。結(jié)果是，靠掃描過程，食物產(chǎn)品中缺陷的存在以及位置和尺寸，可以被定出。前述掃描裝置的例子被公開在美國專利No. 6，563，904中，本文引用該專利，供參考。應(yīng)當(dāng)理解，對自動掃描系統(tǒng)，諸如上面描述的系統(tǒng)10的挑戰(zhàn)，在于相互相接觸的或鄰接的各個食物產(chǎn)品，諸如圖1中的食物產(chǎn)品14b和Hc之間的鑒別。鄰接的相接觸可以包含相鄰產(chǎn)品的略微重疊。食物產(chǎn)品14b和Hc的優(yōu)化相繼處理將靠食物產(chǎn)品14b和食物產(chǎn)品14c之間精確的辨識加以改進。例如，如果食物產(chǎn)品14b、Hc需要被剔除、分塊等， 那么兩塊之間鄰接的邊界的精確識別或估算將是有幫助的?，F(xiàn)在同樣地參考圖2，圖上示出根據(jù)掃描數(shù)據(jù)識別兩件鄰接食物產(chǎn)品制品之間共用邊界的方法100。使用例如系統(tǒng)10的系統(tǒng)，傳送機上的食物產(chǎn)品14被掃描102。如在上面所討論，例如通過投射光的窄光束到傳送帶上，常用的掃描器可以容易地識別物理地分開的食物制品，當(dāng)沒有食物制品與該光束相交時，該掃描器生成一直線。然而，當(dāng)兩件食物制品相接觸或鄰接時，該掃描不能容易地辨識鄰接制品，而該掃描數(shù)據(jù)可能包含多于一件制品。任選地，系統(tǒng)10可以首先確定被掃描食物產(chǎn)品是否包含多于一件制品104，例如CN 102410828 A
說明書
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通過對食物產(chǎn)品稱重，測量諸如長度、寬度、面積等物理參數(shù)，或分析食物產(chǎn)品的形狀。例如，各種不同屬性的矢量，諸如長度、顏色、表面反射率、重量、面積和/或體積，可以被用于預(yù)測掃描數(shù)據(jù)中代表著多個制品104。另外，掃描數(shù)據(jù)的每一集合可以被分析，以識別或估算鄰接制品之間的共用邊界，而分析的結(jié)果可以被用于確定是否存在鄰接制品。無論兩種情形中哪一種，鄰接制品的外周邊或輪廓被識別106。然后，代表外周邊的封閉輪廓被分析， 以確定或估算定義鄰接制品之間邊界的位置108。應(yīng)當(dāng)理解，雖然在當(dāng)前實施例中，封閉輪廓代表鄰接制品的全部周邊，但在一些情況中，有利或更有效的做法是，在分析數(shù)據(jù)之前，例如用只掃描制品的有關(guān)部分剪輯(crop) 外周邊。為了本申請的目的，代表外周邊的封閉輪廓被定義為包含這種剪輯的封閉輪廓。在一個示例性實施例中，封閉的外周邊可以用掃描制品的一部分定義，并用被掃描區(qū)的該部分的邊界定義該封閉周邊，或用垂直于皮帶運行方向的線封閉該周邊定義該封閉周邊。另外，通過擬合標(biāo)準(zhǔn)的或理想化的形狀，對部分地被掃描物品封閉輪廓，以便產(chǎn)生包括被掃描部分和被模擬部分的混合周邊，可以定義該封閉周邊。按照本發(fā)明的一族方法的特定實施例，現(xiàn)在將參照圖3A和;3B被描述。在該實施例中，食物產(chǎn)品例如被用掃描系統(tǒng)16掃描112，以生成代表被掃描食物產(chǎn)品14b、Hc的掃描信息，而該掃描信息被發(fā)送到計算機/處理器22。計算機22可以分析該掃描數(shù)據(jù)，以表征被掃描食物產(chǎn)品。例如識別它的位置、物理參數(shù)和其他物理屬性。掃描數(shù)據(jù)被分析，以生成被掃描食物產(chǎn)品的周邊114。通常是，該周邊包括簡單的封閉曲線或體積。應(yīng)當(dāng)理解，周邊數(shù)據(jù)不可以被打印或用別的辦法被顯示，但僅僅可以按電子形式被存儲在計算機存儲器26 中。當(dāng)掃描數(shù)據(jù)包含鄰接食物產(chǎn)品116時，該系統(tǒng)進行識別。例如，計算機22可以使用掃描數(shù)據(jù)計算被掃描食物產(chǎn)品的長度、寬度、面積、體積和其他物理屬性，且如果該計算值或值的組合超過預(yù)定閾值，則鄰接的多個食物產(chǎn)品可以被推定。在另一個實施例中，特定食物產(chǎn)品的特征可以被用于識別何時鄰接產(chǎn)品存在。例如，如果一般圓柱形食物產(chǎn)品正被處理，那么相對地細長的被掃描圖像可能表明多個鄰接產(chǎn)品。另外或此外，其他裝置可以被用于識別何時存在鄰接產(chǎn)品。例如，可以提供估算食物產(chǎn)品重量的秤。如果在掃描數(shù)據(jù)中存在鄰接食物產(chǎn)品，周邊數(shù)據(jù)被侵蝕，直到被侵蝕的周邊分開成兩個性質(zhì)不同的部分118。用于侵蝕周邊數(shù)據(jù)的不同方法在下面討論。在一個實施例中， 例如，如果在預(yù)定數(shù)量的侵蝕步驟之后，周邊數(shù)據(jù)不分開成兩個性質(zhì)不同的部分，那么該系統(tǒng)可以斷定，該掃描數(shù)據(jù)不代表兩件鄰接制品。在被侵蝕的周邊分開成兩個性質(zhì)不同的部分之后，侵蝕步驟的逆步驟被進行，其中分離的部分被擴大或生長120，但分離部分的生長受原來周邊的約束。該分離部分被擴大，直到原來周邊被恢復(fù)。應(yīng)當(dāng)理解，食物的鄰接制品之間的共用邊界不受約束，因為原來周邊不識別該邊界(例如見圖4A)。因此，隨著分離的部分各自擴大，與食物制品之間的共用邊界對應(yīng)的不受約束區(qū)將重疊。該重疊區(qū)被識別為所關(guān)注的區(qū)122，而來自所關(guān)注的區(qū)的物理參數(shù)被用于估算兩件食物制品之間邊界的輪廓和位置124。然后，被估算的共用邊界被應(yīng)用于鄰接產(chǎn)品126。一種用于侵蝕周邊的代表性方法，在圖IBB中示出。在該示例性方法中，掃描數(shù)據(jù)被轉(zhuǎn)換為包括大量像素的二進制圖像130，其中例如為1的像素值表示在周邊之外的像素，而為0的像素值表示不在周邊之外的像素132。然后，對每一像素，IF像素值=IAND任何直接鄰近的像素有像素值=0，THEN設(shè)定該像素的值=0。重復(fù)該步驟，直到獲得圖像分離 136。雖然在該示例性實施例中，掃描數(shù)據(jù)被轉(zhuǎn)換為二進制圖像，但本領(lǐng)域熟練技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)明白，用二進制圖像工作不是必須的。例如，值得考慮的是，圖像中的模擬值可以被使用，并可以選定閾值，以辨識在周邊內(nèi)的像素與在周邊外的像素。在該情形中，1和0之外的值可以被用于表示當(dāng)前邊界內(nèi)和外的像素。還值得考慮的是，侵蝕步驟可以等效地通過使背景擴大或擴張完成。在一些應(yīng)用中，食物產(chǎn)品可以包含窄的外圍突出部分，這些部分可以包括皮、腱、 脂肪等(見圖4A中突出部149)。因此，有些時侯在分離時需要包含測試，其中，只有在分離時形成的兩個分離部分在尺寸上與預(yù)定范圍內(nèi)尺寸可比較時，侵蝕處理過程才被結(jié)束。如果分離部分之一顯著小于另一個，則侵蝕過程繼續(xù)。例如，使侵蝕過程停止的測試，可以是當(dāng)分離被獲得且較小的分離部分的面積至少為較大分離部分的面積的50% (或某個另外的預(yù)定的百分比)的時候136。分離后，侵蝕方法可以被應(yīng)用于使分離部分擴大的逆過程，直到原來周邊被填滿， 其中在每一點的擴大受原來周邊的約束，且該兩部分相互獨立地被擴大。該方法的應(yīng)用現(xiàn)在將參照圖4A-4F被描述。圖4A示出沿部分153鄰接的兩塊雞胸脯151、152的掃描的圖像150。在圖4B中，該圖像被轉(zhuǎn)換成二進制圖像153，其中周邊155 外的像素巧4被賦予第一值(如0，以交叉陰影線表示)，而不在周邊155外的像素156被賦予第二值(如1)。圖4C示出用上面描述的方法侵蝕周邊，剛在分離之后，該圖像包括第一部分 151'和分離的第二部分152'。用于識別何時分離出現(xiàn)的特征檢測算法是本領(lǐng)域熟知的。在上面討論的掃描數(shù)據(jù)被轉(zhuǎn)換為二進制圖像的實施例中，檢測何時分離出現(xiàn)以致有兩個性質(zhì)不同部分存在，尤其直接。在當(dāng)前被稱為斑點檢測(blob detection)或形成斑點 (blobbing)的方法中，圖像像素被標(biāo)示并根據(jù)它們的亮度和連通性被分組。如果在原來只含有一個物體的圖像中多于一個物體被標(biāo)示/檢測，那么分離已經(jīng)發(fā)生。在更復(fù)雜的成像中用于特征檢測的方法也已知，例如包含等級集合方法(level set method)和快速前進方法，這些方法適合跟蹤演變著的邊界。圖4D示出第一和第二被侵蝕部分151' ,152'的擴大，其中該擴大已經(jīng)被原來周邊巧5約束。然而，該第一和第二部分151' ,152'是獨立地被擴大的，從而被擴大部分在所關(guān)注的區(qū)157中重疊，如由虛線框所示。所關(guān)注的區(qū)157在圖4E中被單獨地示出。所關(guān)注的區(qū)157的物理性質(zhì)被分析，以估算鄰接食物制品之間的共用邊界158。在當(dāng)前實施例中，跨越所關(guān)注的區(qū)158延伸的最短線提供共用邊界158的良好估算。在圖4F中，估算的邊界158被應(yīng)用于定位食物產(chǎn)品的鄰接制品之間的邊界。在實踐中，如上所述，該方法可以在沿著傳送帶等運動的產(chǎn)品上被實施。例如，由于上游或下游處理的約束，移動的改變等，傳送機速度可以顯著變化。本領(lǐng)域熟練技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，產(chǎn)品的運動可以造成掃描圖像的拉長或像素“拉伸”。值得考慮的是，本文公開的基于像素的侵蝕方法，可以按直接方式被修改，以適應(yīng)這種圖像拉長，例如，沿運行方向的部分時間像素跳過，或一些別的用于生成侵蝕的動態(tài)模板的裝置。
在一些應(yīng)用中，食物制品可能包含上面討論的侵蝕方法可能可預(yù)測地產(chǎn)生錯誤分離的特征。例如，本領(lǐng)域熟練技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，家禽胸脯的胸骨部分是產(chǎn)品的相對薄的區(qū)，且常常在處理期間家禽胸脯被撕開或因別的原因部分地沿胸骨被分開(家禽胸脯的胸骨在下面更詳細描述)。沿胸骨的撕開可能使上面描述的侵蝕方法把圖像在胸骨分開，而不是在鄰接制品之間的邊界分開。然而，因為胸骨可以容易地被識別，該方法可以按直接方式被修改成忽略沿胸骨侵蝕引起的分離。應(yīng)當(dāng)理解，在上面描述的用于侵蝕和受約束擴大的方法中，該受約束的擴大可能要求相對大量的迭代以生成所關(guān)注的重疊區(qū)。例如，如果兩件制品被長且窄的塊連接，諸如皮的瓣或結(jié)締組織，則侵蝕步驟可以高效地進行，因為侵蝕是沿該連結(jié)的長的尺寸出現(xiàn)的。 然而，該受約束的擴大將沿長度方向(即沿較短尺寸)進行，并可能因此要求相對大量的步驟以生成所關(guān)注的重疊區(qū)。值得考慮的是，上面描述的方法可以被修改，通過在特定閾值， 例如給定數(shù)量的迭代或預(yù)定分數(shù)的被恢復(fù)的原來周邊已經(jīng)達到后，暫停受約束擴大，以改進效率。如果在達到閾值后，圖像仍然包括兩個分離部分，那么，簡單的封閉輪廓，例如框， 可以圍繞每一分離部分被構(gòu)建。然后，這些框可以被平移到食物制品上對應(yīng)的位置，而諸如平分框之間距離的線這樣的參數(shù)，可以被用于估算食物制品之間的邊界。本領(lǐng)域熟練技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)明白，用于根據(jù)掃描數(shù)據(jù)侵蝕周邊的其他方法，可以代之以被使用。例如，上面討論的基于像素的侵蝕方法，可以在三維中被應(yīng)用，其中鄰接食物產(chǎn)品的三維掃描以二進制體元表示。掃描數(shù)據(jù)可以提供被掃描食物產(chǎn)品的三維周邊表面， 而該三維表面可以被向內(nèi)侵蝕，直到獲得分離。然后，分離部分可以在原來周邊的約束下被擴大，而所關(guān)注的重疊體積能夠被分析，基本上如在上面所討論的。例如，分割所關(guān)注的區(qū)的最小面積平面可以為共用邊界的位置提供最佳估算。另外，諸如凹陷、皺褶、或最小局部高度的這樣的物理屬性，可以被選擇以估算鄰接制品之間的共用邊界。在另一個實施例中，通過使鄰接食物產(chǎn)品的二或三維周邊離散化，并使每一離散點垂直于該點上的線或表面向內(nèi)運動，可以完成侵蝕。周邊上的每一點被向內(nèi)移動預(yù)定的量，而該過程被重復(fù)，直到獲得分離。然后，被侵蝕部分在原來周邊的約束下被擴大，而所關(guān)注的重疊區(qū)被分析，以確定鄰接制品之間共用邊界的位置。圖5概念性地示出該侵蝕方法是如何進行的。在侵蝕的第一步驟之前，來自兩個一般圓形的鄰接產(chǎn)品的掃描數(shù)據(jù)的周邊 255被示出。人們在概念上可以想象，使小球80環(huán)繞周邊255的內(nèi)部滾動，并隨著該球沿周邊255滾動，追蹤對應(yīng)于球80相反側(cè)的點，就是說，從與周邊255相接觸或局部相切的點取跨越球80的直徑d。這樣得到的是被侵蝕的周邊255'。如上面所討論，侵蝕步驟被重復(fù)， 直到分離出現(xiàn)。在另一個尤其適合有一般像土墩形狀的食物產(chǎn)品的實施例中，食物產(chǎn)品的兩維掃描，是沿水平平面，例如通常是沿平行于傳送帶40的平面，以遞增的標(biāo)高進行。在選定的標(biāo)高上掃描食物產(chǎn)品，在美國專利No. 7，621，806中被描述，上面已經(jīng)引用供參考。一般土墩形狀的食物產(chǎn)品有比周邊區(qū)更高地延伸的中央部分，例如對家禽胸脯，通常都是如此。例如，圖6示出具有向上遞增地移動的掃描平面的兩塊鄰接家禽胸脯沈1、沈2的掃描的周邊的序列。周邊265示出包圍兩塊胸脯的最外側(cè)的周邊。隨著掃描平面向上移動，每次掃描得到的周邊，通常都會相對于較低掃描平面向內(nèi)侵蝕或移動。在某一標(biāo)高上，掃描圖像產(chǎn)生兩個分離的封閉曲線沈6、沈7，該兩曲線對應(yīng)于在該掃描標(biāo)高上食物產(chǎn)品制品的周邊。然后，例如利用擴大分離的封閉曲線，或識別靠近分離的點的兩條封閉曲線的特征(如平行線段)，這些周邊可以被分析，以識別鄰接食物產(chǎn)品之間的共用邊界。在另一個實施例中，相接觸的食物產(chǎn)品制品之間的共用邊界的識別，可以用食物制品中具有的預(yù)期特征，諸如食物制品的形狀或諸如特定解剖特征的特征的先有知識完成。例如，如下面參照圖7和8所討論的，如果食物產(chǎn)品有已知或預(yù)期的形狀，那么該形狀能夠被用于促進識別鄰接產(chǎn)品之間的邊界。類似地，如下面參照圖9A、9B和10所討論，如果食物產(chǎn)品有固有物理特征，例如，諸如家禽胸脯的胸骨、大致對稱性、或特定肉產(chǎn)品中骨頭結(jié)構(gòu)，那么該信息能夠被用于促進識別鄰接產(chǎn)品之間的邊界?，F(xiàn)在參考圖7，圖7類似于圖1，但被掃描食物產(chǎn)品包括一般圓柱形產(chǎn)品，例如，諸如餅干、餡餅等焙烤食品44a、44b、Mc除外。各個部件的描述這里不再重復(fù)。應(yīng)當(dāng)理解，食品44a、44b、Mc可以不是完美地圓的，且可以在直徑上有些許變化。此外，焙烤食品可以是非常易壓縮的且可以包含不規(guī)則和易流動的諸如糖霜的外層。例如，這樣的產(chǎn)品可以在傳送機系統(tǒng)12上被輸送，以便被送至切割設(shè)備(未示出)，該切割設(shè)備把食物產(chǎn)品切割或沖裁成楔形部分。常用掃描系統(tǒng)，例如從單一食物制品44a的當(dāng)從上方觀看時的一般圓形的外形可以容易地識別該單一食物制品。單一食物制品44a的尺寸和位置可以容易被確定，以利于下游處理。然而，如果兩件或更多食物制品44b、Mc鄰接著，則常用掃描系統(tǒng)可能被鄰接制品44b、44c的相對拉長和不規(guī)則形狀弄胡涂。此外，由于制品44b、44c的可壓縮性和其他物理性質(zhì)，這些制品可能共用相對長的鄰接邊界?，F(xiàn)在同樣地參考圖8，在該實施例中，掃描系統(tǒng)16生成掃描數(shù)據(jù)，可以被用于生成有鄰接食物制品44b、Mc的周邊162的圖像160。食物制品44b、Mc的物理屬性，在本例中是平面圖的理想化形狀(圓形)，被用于定位兩件食物制品44b、Mc之間的共用邊界164。 首先，該理想化形狀166被定尺寸和定位，以便與周邊162的一部分匹配，如箭頭90所示。 任何合適的優(yōu)化方法可以被用于定尺寸和定位該理想化形狀166，例如最小二乘方擬合。第二理想化形狀168類似地被定尺寸和定位在周邊162的另一部分上，以便基本上充滿周邊 162。應(yīng)當(dāng)理解，兩個定尺寸和定位的理想化形狀166、168可以重疊、相接觸、或在含有兩件食物制品44b、Mc之間共用邊界164的區(qū)中保持隔開。然后，所關(guān)注的區(qū)可以被分析，以估算共用邊界164的位置。例如，共用邊界164可以被定義為使所關(guān)注的區(qū)中兩個按一定尺寸生成和準(zhǔn)確定位的理想化形狀166、168之間距離的平方最小化的曲線。另外，最接近地對應(yīng)于該理想化形狀的圓形弧可以被定義，其中這些弧在單一點上相接觸。雖然上面參照焙烤食品討論的理想化形狀，在幾何上非常簡單，但應(yīng)當(dāng)理解，被處理的許多食物制品都有相對地可預(yù)測的形狀。這些食物制品的形狀可以由食物制品的解剖本性得到。例如，雞胸脯通常有一般地一致的形狀，該形狀可修改成用理想化模型表示。在圖9A和9B示出的另一個例子中，示出鄰接食物產(chǎn)品(例如，如圖1所示的雞胸脯14b、14c)的周邊的圖像170，是根據(jù)來自掃描系統(tǒng)16的數(shù)據(jù)生成的。掃描數(shù)據(jù)可以被用于定位食物產(chǎn)品中的物理特征或?qū)傩?。例如，食物產(chǎn)品可以在食物產(chǎn)品的內(nèi)部或周邊上包含切割圖形(cutout)、凹口、或其他類似的物理特征，這是食物產(chǎn)品的物理屬性的象征，能夠被用于確定食物產(chǎn)品的角度取向。對魚、肉、或家禽食物產(chǎn)品， 這些物理特征可以由解剖特征構(gòu)成，或者涉及解剖特征。例如，家禽胸脯常常按蝴蝶特征處
1理，其中的胸脯大致繞被稱為胸骨的中心軟骨部分對稱。該胸骨可以靠一端的缺口或凹口 (那里頸部已被除去)和被相對地布置的凸出部識別。因此，胸骨通常可以在掃描數(shù)據(jù)中被識別。圖9A中的圖像示出兩塊鄰接家禽胸脯14b、14c (圖1)的周邊172。通過識別第一胸脯14b上的凹口 173和凸出部174的尖，第一胸骨175的位置可以被定位。同樣，通過識別第二胸脯14c上的凹口 176和凸出部177的尖。第二胸骨178可以被定位。如上面所指出，家禽胸骨175、178對有關(guān)胸脯14b、Hc定義大致的對稱線。因此，周邊172可以在軟件中被處理，以便在識別胸骨175、178的線上把周邊“折疊起來”，如圖9B中箭頭92所示。 周邊首先被折疊起來的部分以標(biāo)有180的虛線表示，而周邊其次被折疊起來的部分以標(biāo)有 182的虛線表示。因為家禽胸脯14b、Hc的對稱性是不完美的，虛線180、182可能重疊、可能被間隙分開、或可能剛剛相接觸。然而，無論如何，家禽胸脯14b、Hc之間共用邊界的位置可以通過分析周邊172內(nèi)所關(guān)注的區(qū)中線180、182的部分被確定。例如，使兩條線180、182分叉的線可以被構(gòu)造，以識別共用邊界。在圖10示出的另一個例子中，系統(tǒng)10 (圖1)使用掃描數(shù)據(jù)，以便生成示出鄰接食物產(chǎn)品(例如，如圖1所示雞胸脯14b、14c)周邊192的圖像190。通過按離散步驟圍繞周邊的前進，并計算周邊192上從每一離散點到周邊192上其它離散點的距離，分析周邊192， 其中，連接離散點的線段把被周邊192包圍的面積分割為滿足最小面積關(guān)系的兩部分。在本實施例中，鄰接食物產(chǎn)品之間的共用邊界被選定為最短線段198(或在三維情形是最小面積)，該最短線段把周邊或封閉輪廓192分開為兩部分194、196，其中兩部分的每一部分至少有整個周邊192面積的預(yù)定分數(shù)。同樣，鄰接食物產(chǎn)品之間的邊界，是把封閉輪廓192 分割成兩部分的最短線段198，其中該兩部分的面積(或體積)比是在預(yù)定范圍內(nèi)。例如， 候選界線可以是最短線段198，其中在線198—側(cè)的被包圍面積至少為線198相反側(cè)的被包圍面積的80%。應(yīng)當(dāng)理解，只有滿足第二測試的點必須被測試。雖然本發(fā)明已經(jīng)就工作產(chǎn)品在食物本性方面被描述，值得考慮的是，公開的方法可以被應(yīng)用于其他工作產(chǎn)品，諸如織物、玻璃板、鑄件等等。雖然說明性實施例已經(jīng)被示出和描述，應(yīng)當(dāng)理解，各種改變能夠在其中做出而不偏離本發(fā)明的精神和范圍。
權(quán)利要求
1. 一種用于自動識別食物處理系統(tǒng)中兩件鄰接食物產(chǎn)品制品之間的共用邊界的方法， 該方法包括步驟1.掃描包括鄰接第二食物制品的第一食物制品的一對食物制品，其中的共用邊界被定義在第一和第二食物制品之間以生成掃描數(shù)據(jù)集合； .根據(jù)該掃描數(shù)據(jù)集合識別與該被掃描的一對食物制品的周邊對應(yīng)的封閉輪廓，其中該封閉輪廓包圍該第一和第二食物制品；iii.分析該封閉輪廓以估算第一和第二食物制品之間共用邊界的位置。
2.權(quán)利要求1的方法，其中該掃描是用視頻攝像機、X射線掃描系統(tǒng)以及超聲掃描系統(tǒng)中的至少之一完成的。
3.權(quán)利要求1的方法，其中該分析封閉輪廓的步驟包括從外周邊侵蝕該封閉輪廓，直到該封閉輪廓分開成兩個分離的封閉輪廓； 使該兩個分離的封閉輪廓從外周邊生長，其中該兩個分離的封閉輪廓受根據(jù)掃描數(shù)據(jù)集合識別的封閉輪廓約束，直到該兩個分離的封閉輪廓定義跨越該共用邊界延伸的所關(guān)注的重疊區(qū)；和分析所關(guān)注的區(qū)以確定共用邊界的位置。
4.權(quán)利要求3的方法，其中該分析重疊部分的步驟包括找出連接重疊部分的相對側(cè)的最短線段。
5.權(quán)利要求3的方法，其中該侵蝕封閉輪廓的步驟包括把掃描圖像轉(zhuǎn)換為有多個像素的二進制圖像，其中的每一像素，如果該像素在封閉輪廓之外則有第一值，如果該像素不在封閉輪廓之外則有第二值；對有第二值的二進制圖像中每一像素，如果任何毗鄰像素都有第一值，則設(shè)定該像素值為第一值；和如果任何毗鄰像素都有第一值，則重復(fù)設(shè)定該像素值為第一值的步驟，直到該封閉輪廓分開成兩個封閉輪廓。
6.權(quán)利要求3的方法，其中該侵蝕封閉輪廓的步驟包括 在圍繞封閉輪廓的離散點上，計算該封閉輪廓的局部斜率；對每一離散點，沿局部地垂直于該封閉輪廓方向，把離散點向內(nèi)移動固定量；和重復(fù)把離散點向內(nèi)移動的步驟，直到該封閉輪廓分叉。
7.權(quán)利要求3的方法，其中該封閉輪廓是三維輪廓，且其中該侵蝕封閉輪廓的步驟包括按三維侵蝕該封閉輪廓。
8.權(quán)利要求3的方法，其中該侵蝕封閉輪廓的步驟包括在遞增的標(biāo)高上識別與該被掃描的一對食物制品的周邊對應(yīng)的連續(xù)輪廓，直到該封閉輪廓分開成兩個分離的封閉輪廓。
9.權(quán)利要求1的方法，其中該分析封閉輪廓的步驟包括 為第一和第二食物制品選擇最小尺寸；識別跨越該封閉輪廓延伸并把封閉輪廓分割為兩部分的最短線段，其中該兩部分的每一部分至少如同被選擇的最小尺寸那樣大。
10.權(quán)利要求1的方法，其中該分析封閉輪廓的步驟包括 選擇表征第一和第二食物制品的至少一部分的理想形狀；根據(jù)掃描數(shù)據(jù)識別與所選擇的理想形狀的至少一部分匹配的封閉輪廓的第一部分，并使該理想形狀與該封閉曲線的第一部分擬合以定義第一理想模型；根據(jù)掃描數(shù)據(jù)識別與所選擇的理想形狀的至少一部分匹配的封閉輪廓的第二部分，并使該理想形狀與該封閉曲線的第二部分擬合以定義第二理想模型；和根據(jù)共用邊界的區(qū)中該第一和第二理想模型，計算共用邊界位置。
11.權(quán)利要求10的方法，其中該共用邊界的位置是根據(jù)共用邊界的區(qū)中該第一和第二理想模型之間的中點計算的。
12.權(quán)利要求1的方法，包括查找把封閉輪廓分割為兩部分的最短線段的步驟，其中該兩部分的尺寸之比是在指定范圍之內(nèi)。
13.權(quán)利要求1的方法，其中該掃描一對食物制品的步驟還包括掃描第三食物制品，其中該第三食物制品與第一和第二食物制品中的至少之一鄰接。
14.一種用于在放置在傳送機上的鄰接食物產(chǎn)品之間進行鑒別的方法，包括 i.當(dāng)食物產(chǎn)品通過掃描系統(tǒng)時，掃描放置在傳送機上的食物產(chǎn)品； .預(yù)測何時被掃描食物產(chǎn)品包括多個制品，其中該多個制品是相接觸的，以致至少一個共用邊界被形成在該多個制品之間；iii.如果被掃描食物產(chǎn)品被預(yù)測包括多個制品，那么(a)生成與該多個制品的周邊對應(yīng)的封閉輪廓；和(b)分析該封閉輪廓以定位該多個制品之間的共用邊界。
15.權(quán)利要求14的方法，其中該預(yù)測何時被掃描食物產(chǎn)品包括多個相接觸的制品的步驟包括確定被掃描食物產(chǎn)品的至少一種物理屬性，并且，如果該被確定的至少一種屬性超過預(yù)定值，則預(yù)測多個相接觸的制品被掃描。
16.權(quán)利要求15的方法，其中該被掃描食物產(chǎn)品的物理屬性包括被掃描食物產(chǎn)品的長度、寬度、面積、體積和重量中的至少之一。
17.權(quán)利要求15的方法，其中該掃描是用視頻攝像機、X射線掃描系統(tǒng)和超聲掃描系統(tǒng)中的至少之一完成的。
18.權(quán)利要求14的方法，其中該分析封閉輪廓的步驟，包括從外周邊侵蝕該封閉輪廓，直到該封閉輪廓分開成兩個分離的封閉輪廓； 擴大該兩個分離的封閉輪廓，其中該兩個分離的封閉輪廓受被生成的封閉輪廓約束， 直到該兩個分離的輪廓定義所關(guān)注的重疊區(qū)；和分析所關(guān)注的區(qū)以估算共用邊界的位置。
19.權(quán)利要求18的方法，其中該分析所關(guān)注的重疊區(qū)的步驟，包括找出連接所關(guān)注的重疊區(qū)的相對側(cè)的最短線段。
20.權(quán)利要求18的方法，其中該侵蝕封閉輪廓的步驟包括把封閉輪廓轉(zhuǎn)換為有多個像素的二進制圖像，其中的每一像素，如果該像素在封閉輪廓之外則有第一值，而如果該像素不在封閉輪廓之外則有第二值；對有第二值的二進制圖像中的每一像素，如果任何毗鄰像素都有第一值，則設(shè)定該像素值為第一值；和如果任何毗鄰像素都有第一值，則重復(fù)設(shè)定該像素值為第一值的步驟，直到該封閉輪廓分開成兩個分離的封閉輪廓。
21.權(quán)利要求18的方法，其中該侵蝕封閉輪廓的步驟包括在圍繞封閉輪廓的離散點，計算該封閉輪廓的局部斜率；對每一離散點，沿局部地垂直于該封閉輪廓方向，把離散點向內(nèi)移動固定量；和重復(fù)把離散點向內(nèi)移動的步驟，直到該封閉輪廓分叉。
22.權(quán)利要求18的方法，其中該封閉輪廓是三維輪廓，且其中該侵蝕封閉輪廓的步驟包括按三維侵蝕該封閉輪廓。
23.權(quán)利要求18的方法，其中該侵蝕封閉輪廓的步驟包括在遞增的標(biāo)高上識別與該被掃描的一對食物制品的周邊對應(yīng)的連續(xù)輪廓，直到該封閉輪廓分開成兩個分離的封閉輪廓。
24.權(quán)利要求14的方法，其中該分析封閉輪廓的步驟包括 為第一和第二食物制品選擇最小尺寸；識別跨越該封閉輪廓延伸并把封閉輪廓分割為兩部分的最短線段，其中該兩部分的每一部分至少如同被選擇的最小尺寸那樣大。
25.權(quán)利要求14的方法，其中該分析封閉輪廓的步驟包括 選擇表征第一和第二食物制品的至少一部分的理想形狀；根據(jù)掃描數(shù)據(jù)識別與所選擇的理想形狀的至少一部分匹配的封閉輪廓的第一部分，并使該理想形狀與該封閉曲線的第一部分擬合以定義第一理想模型；根據(jù)掃描數(shù)據(jù)識別與所選擇的理想形狀的至少一部分匹配的封閉輪廓的第二部分，并使該理想形狀與該封閉曲線的第二部分擬合以定義第二理想模型；和根據(jù)共用邊界的區(qū)中的該第一和第二理想模型，計算共用邊界位置。
全文摘要
一種用于確定食物處理系統(tǒng)中鄰接食物產(chǎn)品之間邊界的方法，該方法使用食物產(chǎn)品的掃描數(shù)據(jù)以識別鄰接食物產(chǎn)品的周邊。任選地，來自掃描食物產(chǎn)品的數(shù)據(jù)首先被測試，以確定或預(yù)測是否有多于一個的制品。鄰接食物產(chǎn)品的周邊根據(jù)該掃描數(shù)據(jù)生成，且該周邊信息被處理，以識別或估算產(chǎn)品之間的邊界。例如，該邊界可以被侵蝕，直到它分開成兩部分。受原來周邊約束的該兩部分然后被擴大，以致所關(guān)注的區(qū)包含含有邊界的重疊部分。所關(guān)注的區(qū)被分析，以定位該邊界。在另一種方法中，參數(shù)形狀被擬合到圖像，以識別個別的制品。在另一種方法中，找出把周邊分開成兩個基本部分的最短線或表面。
文檔編號G01N33/02GK102410828SQ20111022318
公開日2012年4月11日 申請日期2011年8月5日 優(yōu)先權(quán)日2010年8月9日
發(fā)明者G·R·布萊尼, 景寒松 申請人:卓繽科技貿(mào)易公司