CN111453249A - 一种基于图像分析的智能厨余垃圾分类桶 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种基于图像分析的智能垃圾分类桶，包括垃圾分类桶和电动控制的桶盖，还包括电子控制装置，所述的电子控制装置处理器，以及与所述的处理器连接的摄像头、图像显示器、照明白光源、按钮和桶盖驱动模块，所述的处理器内部设置厨余垃圾识别算法，包括以下步骤：(1)、用户将垃圾放置在桶盖上，并按下的按钮；(2)、摄像机采集桶盖上垃圾的图像f(x,y)；(3)、提取像素面积大于A_T的亮度区域R^I _i，并在图像显示器进行显示，提示用户清理；(4)、提取像素面积大于A_T的饱和度区域R^S _j，并在图像显示器进行显示，提示用户清理；(5)、桶盖驱动模块打开所述的桶盖，垃圾落入垃圾分类桶中；(6)、关闭桶盖，结束垃圾投放。

Description

一种基于图像分析的智能厨余垃圾分类桶

技术领域

本发明涉及一种基于图像分析的智能厨余垃圾分类桶，属于图像处理与垃圾分类处理领域。

背景技术

垃圾分类关乎我们未来的生存环境，关乎空气资源、水资源和土壤资源的安全。以前，垃圾处理的方式很粗放，要么填埋，要么进行垃圾焚烧，或者直接堆放垃圾场，这些垃圾无疑会对空气、水和土地造成污染，为人类未来的生存环境埋下巨大隐患。幸运的是，世界各国都意识到这个问题，都开始实施垃圾分类措施。我们各地都开始制定并实施了垃圾分类管理办法，让垃圾按照种类进行投放，以进行妥善处理，或者回收利用。

目前，小区的垃圾投放点都换上有详细垃圾分类标识并可以关闭的垃圾桶。对应地，配套了管理办法：固定时间放开垃圾投放，并配备专人监督。显然这种方式具有投放时间固定和人员投入大的弊端，是现阶段的过渡方案，未来需要自动化程度高，随时投放的智能垃圾分类桶。

发明内容

本发明的目的是为了解决目前垃圾分类投放中的棘手问题，提供一种基于图像分析的智能厨余垃圾分类桶，自主垃圾投放，垃圾智能分类识别，实现无人化的智能垃圾分类桶。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种基于图像分析的智能厨余垃圾分类桶，包括垃圾分类桶，所述的垃圾分类桶顶部设置电动控制的桶盖，所述的桶盖在关闭的时候可摊放垃圾，打开的时候摊放的垃圾就掉入所述的垃圾分类桶，还包括电子控制装置，所述的电子控制装置包括进行集中控制的处理器，以及与所述的处理器连接的摄像头、图像显示器、照明白光源、按钮和桶盖驱动模块，所述的摄像头、图像显示器和照明白光源设置在所述的桶盖上方，所述的摄像头用于采集倒入垃圾的图像，所述的图像显示器用于显示处理的图像和反馈信息，所述的照明白光源用于补充照明，所述的按钮设置在所述的垃圾分类桶上，用于请求垃圾投放，所述的桶盖驱动装置用于打开和关闭所述的桶盖，所述的处理器内部设置厨余垃圾识别算法，所述的厨余垃圾识别算法包括以下步骤：

(1)、用户将垃圾均匀放置在所述的桶盖上，并按下所述的按钮；

(2)、所述的处理器通过所述的摄像机采集所述的桶盖上垃圾的图像f(x,y)，其中x和y为像素坐标；

(3)、计算图像f(x,y)的亮度I(x,y)，提取亮度I(x,y)>I_T的点，并进行腐蚀，然后进行区域分割，提取像素面积大于A_T的亮度区域R^I _i，i=1,2,3…，所述的处理器将亮度区域R^I _i叠加在图像f(x,y)上，并在所述的图像显示器进行显示，并提示用户清理，其中I_T为亮度阈值，A_T为为面积阈值；

(4)、计算图像f(x,y)的色彩饱和度S(x,y)，提取色彩饱和度S(x,y)>S_T的点，并进行腐蚀，然后进行区域分割，提取像素面积大于A_T的饱和度区域R^S _j，j=1,2,3…，所述的处理器将饱和度区域R^S _j叠加在图像f(x,y)上，并在所述的图像显示器进行显示，并提示用户清理，其中S_T为色彩饱和度阈值；

(5)、如果步骤(3)和(4)中，都没有检测出亮度区域R^I _i和饱和度区域R^S _j，则通过所述的桶盖驱动模块打开所述的桶盖，垃圾落入所述的垃圾分类桶中；

(6)、所述的处理器关闭所述的桶盖，结束垃圾投放。

本发明的有益效果主要表现在：1，垃圾可以随时投放，不设固定时间；2，无需专人监督值守，垃圾智能分类识别。

附图说明

图1是智能垃圾分类桶的外观图；

图2是厨余垃圾识别算法流程图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步描述：

参照图1-2，一种基于图像分析的智能厨余垃圾分类桶，包括垃圾分类桶1，所述的垃圾分类桶1用于存放特定类别的垃圾，外表面可张贴详细的垃圾分类信息。

所述的垃圾分类桶1顶部设置电动控制的桶盖2，所述的桶盖2在关闭的时候可摊放垃圾，打开的时候摊放的垃圾就掉入所述的垃圾分类桶1。用户在投放垃圾之前需要将垃圾摆放在所述的桶盖2上，以进行图像识别。

还包括电子控制装置，所述的电子控制装置包括进行集中控制的处理器，以及与所述的处理器连接的摄像头3、图像显示器4、照明白光源5、按钮6和桶盖驱动模块。所述的摄像头3、图像显示器4和照明白光源5设置在所述的桶盖2上方，所述的摄像头3用于采集倒入垃圾的图像；所述的图像显示器4用于显示处理的图像和反馈信息，如果存在投放错误的垃圾，可将错误垃圾标识出来，并提醒用户剔除；所述的照明白光源5用于补充照明，避免光线不足的情况下，影响图像采集效果；所述的按钮6设置在所述的垃圾分类桶1上，用于请求垃圾投放；所述的桶盖驱动装置用于打开和关闭所述的桶盖2。

所述的处理器内部设置厨余垃圾识别算法，所述的厨余垃圾识别算法包括以下步骤：

(1)、用户将垃圾均匀放置在所述的桶盖2上，并按下所述的按钮6；

将垃圾均匀放置在所述的桶盖2上，有利于后面步骤的图像采集与识别判断。

(2)、所述的处理器通过所述的摄像机采集所述的桶盖2上垃圾的图像f(x,y)，其中x和y为像素坐标；

在所述的按钮6的同步下，所述的处理器完成垃圾的图像采集。

(3)、计算图像f(x,y)的亮度I(x,y)，提取亮度I(x,y)>I_T的点，并进行腐蚀，然后进行区域分割，提取像素面积大于A_T的亮度区域R^I _i，i=1,2,3…，所述的处理器将亮度区域R^I _i叠加在图像f(x,y)上，并在所述的图像显示器4进行显示，并提示用户清理，其中I_T为亮度阈值，A_T为为面积阈值；

厨余垃圾的特点决定了厨余垃圾的图像具有区域细小，并且亮度不大的特征。基于这样的分析，步骤(3)先将图像f(x,y)转换成亮度I(x,y)，然后经过阈值处理、腐蚀和区域分割的过程，如果厨余垃圾中存在其他生活垃圾，则会存在像素面积大于A_T的亮度区域R^I _i。为了能够提示用户剔除非厨余垃圾，将亮度区域R^I _i用醒目的颜色叠加在图像f(x,y)上，并显示在所述的图像显示器4上，提示用户处理。

(4)、计算图像f(x,y)的色彩饱和度S(x,y)，提取色彩饱和度S(x,y)>S_T的点，并进行腐蚀，然后进行区域分割，提取像素面积大于A_T的饱和度区域R^S _j，j=1,2,3…，所述的处理器将饱和度区域R^S _j叠加在图像f(x,y)上，并在所述的图像显示器4进行显示，并提示用户清理，其中S_T为色彩饱和度阈值；

厨余垃圾的特点也决定了厨余垃圾的图像具有颜色不鲜艳，并且面积不大的特征。基于这样的分析，步骤(4)先将图像f(x,y)转换成色彩饱和度S(x,y)，然后经过阈值处理、腐蚀和区域分割的过程，如果厨余垃圾中存在其他生活垃圾，则会存在像素面积大于A_T的饱和度区域R^S _j。为了能够提示用户剔除非厨余垃圾，将饱和度区域R^S _j用醒目的颜色叠加在图像f(x,y)上，并显示在所述的图像显示器4上，提示用户处理。

(5)、如果步骤(3)和(4)中，都没有检测出亮度区域R^I _i和饱和度区域R^S _j，则通过所述的桶盖2驱动模块打开所述的桶盖2，垃圾落入所述的垃圾分类桶1中；

正常情况下，或者经过用户剔除其余垃圾以后，厨余垃圾在所述的桶盖2打开以后落入所述的垃圾分类桶1。

(6)、所述的处理器关闭所述的桶盖2，结束垃圾投放。

Claims (1)

1.一种基于图像分析的智能厨余垃圾分类桶，包括垃圾分类桶，所述的垃圾分类桶顶部设置电动控制的桶盖，所述的桶盖在关闭的时候可摊放垃圾，打开的时候摊放的垃圾就掉入所述的垃圾分类桶，其特征在于：还包括电子控制装置，所述的电子控制装置包括进行集中控制的处理器，以及与所述的处理器连接的摄像头、图像显示器、照明白光源、按钮和桶盖驱动模块，所述的摄像头、图像显示器和照明白光源设置在所述的桶盖上方，所述的摄像头用于采集倒入垃圾的图像，所述的图像显示器用于显示处理的图像和反馈信息，所述的照明白光源用于补充照明，所述的按钮设置在所述的垃圾分类桶上，用于请求垃圾投放，所述的桶盖驱动装置用于打开和关闭所述的桶盖，所述的处理器内部设置厨余垃圾识别算法，所述的厨余垃圾识别算法包括以下步骤：

(1)、用户将垃圾均匀放置在所述的桶盖上，并按下所述的按钮；

(2)、所述的处理器通过所述的摄像机采集所述的桶盖上垃圾的图像f(x,y)，其中x和y为像素坐标；

(3)、计算图像f(x,y)的亮度I(x,y)，提取亮度I(x,y)>I_T的点，并进行腐蚀，然后进行区域分割，提取像素面积大于A_T的亮度区域R^I _i，i=1,2,3…，所述的处理器将亮度区域R^I _i叠加在图像f(x,y)上，并在所述的图像显示器进行显示，并提示用户清理，其中I_T为亮度阈值，A_T为为面积阈值；

(4)、计算图像f(x,y)的色彩饱和度S(x,y)，提取色彩饱和度S(x,y)>S_T的点，并进行腐蚀，然后进行区域分割，提取像素面积大于A_T的饱和度区域R^S _j，j=1,2,3…，所述的处理器将饱和度区域R^S _j叠加在图像f(x,y)上，并在所述的图像显示器进行显示，并提示用户清理，其中S_T为色彩饱和度阈值；

(5)、如果步骤(3)和(4)中，都没有检测出亮度区域R^I _i和饱和度区域R^S _j，则通过所述的桶盖驱动模块打开所述的桶盖，垃圾落入所述的垃圾分类桶中；

(6)、所述的处理器关闭所述的桶盖，结束垃圾投放。

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