[发明专利]用于对象辨识和评估的成像系统

权利要求书

1.一种用于利用发射光的不同波长来自动识别一个或多个食物项并确定一盘食物内的所述一个或多个食物项的营养含量的系统，所述系统包括：

近红外(NIR)发光二极管(LED)阵列，所述阵列包含从彼此发射至少两种不同波长的发射光的LED；

三维扫描装置，所述三维扫描装置被配置为捕获所述一个或多个食物项的三维图像；

数字RGB相机，所述数字RGB相机被配置为捕获所述一个或多个食物项的二维和/或三维可见光图像数据；

所述NIR LED阵列顺序地产生至少两种不同波长的发射光；以及

数字NIR相机，所述数字NIR相机被配置为与所述NIR LED阵列顺序地产生至少两种不同波长的发射光的每个同时，顺序地捕获所述一个或多个食物项的一系列NIR图像数据集；并且

其中，所述一个或多个食物项的所述三维图像数据、所述一个或多个食物项的所述二维和/或三维可见光图像数据以及所述一个或多个食物项的所述NIR图像数据由所述系统转换为在所述一个或多个食物项的组成和所述一个或多个食物项的体积方面的特征相关定义，以基于与该系统可访问的数据库中存储的已知的独特大小、纹理、形状、颜色和光谱特征的模式匹配从所述一个或多个食物项分离和识别单独食物项。

2.根据权利要求1所述的系统，其中，

所述数字RGB相机和所述数字NIR相机被配置为将捕获的在一光谱范围内的可见光和在一光谱范围内的近红外(NIR)光转换成所捕获图像数据；并且

所述数字RGB相机和所述数字NIR相机捕获在NIR光谱范围内的至少两个不同且不重叠的光谱范围子集，而不捕获在所述不重叠的光谱范围子集之间的光谱范围间隙中的光。

3.根据权利要求2所述的系统，其中，所述数字NIR相机还包括被配置为捕获所述一个或多个食物项的二维和/或三维NIR图像数据的可见光阻挡滤光器。

4.根据权利要求3所述的系统，还包括至少一个图像处理器，所述图像处理器被配置为将来自所述三维扫描装置、所述数字RGB相机和所述数字NIR相机的图像数据转换为源自单个传感器的代表性图像数据集。

5.根据权利要求2所述的系统，还包括至少一个图像处理器，所述图像处理器被配置为：

捕获N个图像数据集，所述N个图像数据集包括：

一可见光图像捕获的图像数据；和

来自N-1次NIR图像捕获的图像数据；

在所述至少两个光源设备全部被设置为关闭的情况下捕获环境图像数据；以及

从所述N个图像数据集减去所述环境图像数据。

6.根据权利要求2所述的系统，还包括镜头、传感器，并且所述三维扫描装置使用立体视觉、飞行时间和结构光中至少之一捕获所述三维图像数据。

7.根据权利要求2所述的系统，还包括至少微机电光谱芯片集、红外(IR)源、多个聚光透镜、狭缝、IR带通滤光器、衍射光栅、数字微镜器件、检测器和微处理器。

8.根据权利要求7所述的系统，还包括被配置为通过网络传送数据的有线和无线连接设备。

9.根据权利要求2所述的系统，其中：

所述二维和/或三维可见光图像数据是在400nm至700nm的光谱范围内捕获的；并且

所述NIR图像数据是在700nm至1050nm的光谱范围内捕获的。

10.根据权利要求1所述的系统，其中，图像处理器捕获并记录在NIR光谱范围内的至少两个不同且不重叠的光谱范围子集，而不记录所述不重叠的光谱范围子集之间的光谱范围间隙。

11.根据权利要求10所述的系统，其中，所述图像处理器被配置为使用三维点云数据来确定从所述系统到所述一盘食物的距离长度，确定所述一盘食物的表面积，以及在不使用基准参考标记的情况下使用飞行时间和所述表面积来计算所述一盘食物的大小和形状。