使用成像技术优化食物分拣过程( 二 ) 近年来

目前用于食品检测的彩色成像系统中使用的一些技术是三片式相机和三线相机。三片式相机使用三个独立的电荷耦合元件 (CCD) 或 CMOS 传感器，每个传感器分别接收红色、绿色或蓝色 (RGB) 。当光线进入镜头时，基于棱镜的分束器将光线分成三个不同的波段。然后使用三个 CCD 或 CMOS 生成的输出重新构建最终的彩色图像。该技术可生成具有完整物理分辨率的高质量彩色图像。
像 Teledyne DALSA Piranha4 RGB彩色相机的三线相机，每个传感器配备分别对红色、绿色和蓝色都有灵敏响应的三条线。三个阵列同时捕获三种不同的颜色，但在物体从滑道上掉下来或经过传送带时，位置略有不同。为了形成完整的图像，相机必须通过缓冲第一个和第二个阵列以匹配第三个阵列来补偿空间分离（也称为空间校正）。
食品分拣的主要要求是低成本。Teledyne DALSA 正在设计一种新的、低成本的 CMOS 颜色传感器，非常适合用于分拣。
高光谱和多光谱成像系统
高光谱和多光谱成像使用更多的波段，而不仅仅是 RGB 颜色。与将光分成三个阵列的三线相机不同，高光谱成像传感器在电磁波谱中数百个密集的窄带内收集数据。一旦收集到这些图像，它们就会被组合起来形成一个可以进行分析的图像立方体。
高光谱成像特别适用于食品检测，因为它能够无损检测和确定产品的化学和物理成分。在食品行业中，产品表面和内部都可能存在缺陷，因此拥有一个可以检测内、外部缺陷的系统非常有用。不同的有机物质根据其成分吸收电磁波谱中不同波长的光。这使每种物质都具有特定的、可被识别的“指纹” 。用户可以在检测前指定接受或拒绝的阈值，然后，高光谱成像分拣机能够使用这些指纹根据产品的化学成分进行产品分拣，这一技能非常适用于分拣无法简单地根据RGB 颜色或形状等物理特征进行分类的物品。此外，使用传统成像方法无法轻松识别某些污染物（如塑料碎片、木头和霉菌）。最后，高光谱成像有助于检测农产品中的密度差异和叶绿素水平、被黄曲霉毒素等毒素污染的农产品，并且有助于根据含水量分拣农产品。由于所有这些对人眼来说都是不可见的，因此高光谱成像是食品行业中的绝佳检测系统。
然而，高光谱成像在数据处理能力和成本方面仍面临挑战。这种方法需要实时处理大量数据，而这可能会受到计算能力的限制。这就是多光谱成像系统（例如 Teledyne DALSA 的 Piranha 4 Multispectral 2k RGB+NIR 相机）使用较少波段并已成功应用于食品分拣的原因。
在新的 CMOS 传感器系列中， Teledyne DALSA 还计划在分拣应用中采用低成本的 RGB+NIR 多光谱传感器。
X 射线检测系统
X 射线长期以来一直用于医疗，但也越来越多地用于食品加工行业。X 射线是一种不可见的电磁辐射。X 射线波长短、能量高，可以穿透大多数食品，是一种理想的无损食品检测方法。当 X 射线进入食物时，它会失去一些电磁能，当它离开食品时，检测系统中的传感器随后能够将 X 射线转换为显示食品内部的灰度图像。食品中的密集污染物在灰度图像上显得更暗，便于识别。
X 射线系统在食品检测过程中应用于许多场合，例如检测婴儿食品中的金属等异物以及检测产品密封和包装。X 射线系统还广泛用于检测干果、坚果和海鲜。先进的 X 射线系统可以同时执行在线质量检测、测量产品质量、产品计数、识别丢失或损坏的产品以及监控料位。X 射线的所有这些特性使其成为极具成本效益且高效的食品检测系统。
虽然许多消费者担心他们的食物会受到辐射，但值得注意的是，当食物接受X射线系统检测时，它们在 X 射线束中的时间通常不会超过一秒，因此受到的辐射几乎无害且剂量极低。还有人担心 X 射线系统操作员会暴露在大量辐射中。但已有研究表明，在正常情况下， X 射线系统的操作员所接受的辐射比一年内来自自然环境的辐射要少，这使其成为一种相对安全的检测方法。