CN108273759A - 一种图像识别筛选红砖与混凝土的方法及其系统 - Google Patents

一种图像识别筛选红砖与混凝土的方法及其系统 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种图像识别筛选红砖与混凝土的方法及其系统，通过将建筑垃圾逐个分离、全方位的识别到筛分，利用图像处理技术，将红砖、混凝土以及红砖与混凝土的混合物筛分开来，从而实现建筑垃圾的自动筛分。

Description

一种图像识别筛选红砖与混凝土的方法及其系统
技术领域
本发明涉及建筑垃圾处理技术领域，特别涉及一种图像识别筛选红砖与混凝土的方法及其系统。
背景技术
建筑垃圾指人们在从事拆迁、建设、装修、修缮等建筑业的生产活动中产生的渣土、废旧混凝土、废旧砖石及其他废弃物的统称。按产生源分类，建筑垃圾可分为工程渣土、装修垃圾、拆迁垃圾、工程泥浆等；按组成成分分类，建筑垃圾中可分为渣土、混凝土块、碎石块、砖瓦碎块、废砂浆、泥浆、沥青块、废塑料、废金属、废竹木等。
与其他城市垃圾相比，建筑垃圾具有量大、无毒无害和可资源化率高的特点。绝大多数建筑垃圾是可以作为再生资源重新利用的，如：废金属可重新回炉加工制成各种规格的钢材；废竹木、木屑等可用于制造各种人造板材；碎砖、混凝土块等废料经破碎后可代替砂直接在施工现场利用，用于砌筑砂浆、抹灰砂浆、浇捣混凝土等，也可用以制作砌块等建材产品等。
现有技术中，红砖与混凝土的分离是通过工人手动进行分拣，分拣效率低。
发明内容
本发明的目的一是提供一种图像识别筛选红砖与混凝土的方法，其具有自动识别分拣红砖与混凝土的功能。
本发明的上述技术目的一是通过以下技术方案得以实现的：
一种图像识别筛选红砖与混凝土的方法，包括：
逐个分离建筑垃圾；
对建筑垃圾进行第一次图像识别，判断建筑垃圾在第一视角所呈现的是砖面还是混凝土面；
对经过第一次图像识别的建筑垃圾进行翻面，使建筑垃圾呈现第二视角；
对经过翻面的建筑垃圾进行第二次图像识别，判断建筑垃圾在第二视角所呈现的是砖面还是混凝土面；
分析两次图像识别的判断结果，当两次判断结果都为砖面时，则判断该建筑垃圾为红砖，当两次判断结果中有一次为砖面、一次为混凝土面时，则判断该建筑垃圾为混合物，当两次判断结果都为混凝土面时，则判断该建筑垃圾为混凝土。
进一步的，在所述分析两次图像识别的判断结果之后，对红砖、混凝土和混合物进行筛分。
进一步的，所述判断建筑垃圾所在视角是砖面还是混凝土面的方法为：
获取图像，在图像中分割出建筑垃圾的分割图像，统计分割图像中的总像素数量以及红砖的颜色所在的像素范围的红砖像素数量；
计算红砖像素数量在总像素数量中的红砖像素比率；
比较红砖像素比率与基准比率，当红砖像素比率不小于基准比率时，该建筑垃圾所在视角是砖面，当红砖像素比率小于基准比率时，该建筑垃圾所在视角是混凝土面。
本发明的目的二是提供一种图像识别筛选红砖与混凝土的系统，其具有自动识别分拣红砖与混凝土的功能。
本发明的上述技术目的二是通过以下技术方案得以实现的：
一种图像识别筛选红砖与混凝土的系统，包括：
分离组件，用于逐个分离建筑垃圾；
第一图像获取组件，用于获取建筑垃圾的第一视角图像；
翻面组件，用于对经过第一次图像识别的建筑垃圾进行翻面，使建筑垃圾呈现第二视角；
第二图像获取组件，用于获取经过翻面的建筑垃圾的第二视角图像；
中央处理器，分别与所述第一图像获取组件和第二图像获取组件信号连接，用于判断建筑垃圾在第一视角所呈现的是砖面还是混凝土面；用于判断建筑垃圾在第二视角所呈现的是砖面还是混凝土面；用于分析两次图像识别的判断结果，当两次判断结果都为砖面时，则判断该建筑垃圾为红砖，当两次判断结果中有一次为砖面、一次为混凝土面时，则判断该建筑垃圾为混合物，当两次判断结果都为混凝土面时，则判断该建筑垃圾为混凝土。
进一步的，所述分离组件包括第一传送带和第二传送带，所述第二传送带的传送速度大于第一传送带的传送速度，所述第一传送带的输出端与所述第二传送带的输入端相连。
进一步的，所述第一图像获取组件包括第一摄像机，所述第一摄像机架设于所述第二传送带上方、用于获取第二传送带上建筑垃圾的图像。
进一步的，所述翻面组件包括支架，所述支架的上端设有转轴，所述转轴转动连接有轴套，所述轴套外壁周向整列有多个连杆，所述连杆远离轴套的一端转动连接有转杆，所述转杆远离连杆的一端转动连接有转盘，所述转盘可以转轴为圆心转动至第二传送带输出端下方接料，所述翻面组件还包括挡板，所述转盘抵触挡板后翻转、脱离挡板后又复位。
进一步的，所述第二图像获取组件包括第二摄像机。
进一步的，还包括筛分组件，用于对红砖、混凝土、混合物进行筛分。
进一步的，所述筛分组件包括与所述挡板连接的第三传送带，所述第三传送带的输出端设有可转动的出料板，所述出料板的底部竖直连接有转动轴，所述转动轴的底部同轴设有第一锥齿轮，所述第一锥齿轮啮合有第二锥齿轮，所述第二锥齿轮连接转动电机的输出轴，所述转动电机受控于所述中央处理器，出料板的出料端下方位于出料板的三个转动位置分别设有第一输出带、第二输出带和第三输出带，当中央处理器判断建筑垃圾为红砖时，中央处理器控制转动电机使出料板的出料端转动至第一输出带上方；当中央处理器判断建筑垃圾为混凝土时，中央处理器控制转动电机使出料板的出料端转动至第二输出带上方；当中央处理器判断建筑垃圾为混合物时，中央处理器控制转动电机使出料板的出料端转动至第三输出带上方。
综上所述，本发明具有以下有益效果：通过将建筑垃圾逐个分离、全方位的识别到筛分，利用图像处理技术，将红砖、混凝土以及红砖与混凝土的混合物筛分开来，从而实现建筑垃圾的自动筛分。
附图说明
图1是本发明实施例一中图像识别筛选红砖与混凝土的方法框图；
图2是本发明实施例一中判断建筑垃圾所在视角是砖面还是混凝土面的方法框图；
图3是本发明实施例二中的整体结构示意图；
图4是本发明实施例二中翻面组件的结构示意图；
图5是本发明实施例二中筛分组件的结构示意图。
图中，1、分离组件；11、第一传送带；12、第二传送带；2、第一图像获取组件；21、第一摄像机；3、翻面组件；31、支架；32、转轴；33、轴套；34、连杆；35、转杆；36、转盘；37、挡板；4、第二图像获取组件；41、第二摄像机；5、中央处理器；6、筛分组件；61、第三传送带；62、出料板；63、转动轴；64、第一锥齿轮；65、第二锥齿轮；66、转动电机；67、第一输出带；68、第二输出带；69、第三输出带。
具体实施方式
以下结合附图对本发明作进一步详细说明。
本具体实施例仅仅是对本发明的解释，其并不是对本发明的限制，本领域技术人员在阅读完本说明书后可以根据需要对本实施例做出没有创造性贡献的修改，但只要在本发明的保护范围内都受到专利法的保护。
在本发明的各个实施例中，“混合物”指红砖与混凝土粘连的混合物。“分割图像”为获取的图像中，分割出的建筑垃圾的图像。“总像素数量”为分割图像的像素总数。“红砖像素数量”，为分割图像中，红砖的颜色所在的像素范围中的像素在分割图像中的数量。“红砖像素比率”为红砖像素数量占总像素数量的比率。“基准比率”为用于判断分割图像是红砖面还是混凝土面的一个比率，红砖像素比率大于基准比率时，判断为红砖面，红砖面比率小于基准比率时，判断为混凝土面。
实施例一：
一种图像识别筛选红砖与混凝土的方法，如图1所示，包括：
S101: 逐个分离建筑垃圾；
S102：对建筑垃圾进行第一次图像识别，判断建筑垃圾在第一视角所呈现的是砖面还是混凝土面；
S103:对经过第一次图像识别的建筑垃圾进行翻面，使建筑垃圾呈现第二视角；
S104：对经过翻面的建筑垃圾进行第二次图像识别，判断建筑垃圾在第二视角所呈现的是砖面还是混凝土面；
S105：分析两次图像识别的判断结果，当两次判断结果都为砖面时，则判断该建筑垃圾为红砖，当两次判断结果中有一次为砖面、一次为混凝土面时，则判断该建筑垃圾为混合物，当两次判断结果都为混凝土面时，则判断该建筑垃圾为混凝土。
S106: 对红砖、混凝土和混合物进行筛分。
在本发明的实施例中，逐个分离建筑垃圾是为了在后期识别和分拣时，避免建筑垃圾连续而不易识别和分拣。由于建筑垃圾具有多个面，一次图像识别不能完全获取建筑垃圾的图像，因此需要在建筑垃圾的另一视角对建筑垃圾进行图像识别，以基本获取建筑垃圾的全视角图像。在本实施例中，获取建筑垃圾全方位的图像是通过对建筑垃圾进行翻面，在翻面过程的前后分别对建筑垃圾的正面和反面进行图像获取来实现的。在另一实施例中，也可通过其他手段获取建筑垃圾的全方位图像。
在本发明的实施例中，如图2所示，判断建筑垃圾所在视角是砖面还是混凝土面的方法为：
S201：获取图像，在图像中分割出建筑垃圾的分割图像，统计分割图像中的总像素数量以及红砖的颜色所在的像素范围的红砖像素数量；
S202：计算红砖像素数量在总像素数量中的红砖像素比率；
S203：比较红砖像素比率与基准比率，当红砖像素比率不小于基准比率时，该建筑垃圾所在视角是砖面，当红砖像素比率小于基准比率时，该建筑垃圾所在视角是混凝土面。
在本发明的实施例中，分割出建筑垃圾的分割图像可通过现有技术图像处理中的阈值分割方法或区域分割方法对图像进行分割，在此不再赘述。在本发明的实施例中，分割图像的总像素数量易于统计。在本发明的一个实施例中，识别红砖的颜色在分割图像中的像素数量可通过RGB编码方式进行统计，首先预先设定红砖的颜色所在的像素范围，然后对分割图像中在像素范围内的像素数量进行统计即可。在本发明的另一实施例中，也可通过二值图像的方法进行统计。
实施例二：
一种图像识别筛选红砖与混凝土的系统，如图3所示，包括：
分离组件1，用于逐个分离建筑垃圾；
第一图像获取组件2，用于获取建筑垃圾的第一视角图像；
翻面组件3，用于对经过第一次图像识别的建筑垃圾进行翻面，使建筑垃圾呈现第二视角；
第二图像获取组件4，用于获取经过翻面的建筑垃圾的第二视角图像；
中央处理器5，分别与第一图像获取组件2和第二图像获取组件4信号连接，用于判断建筑垃圾在第一视角所呈现的是砖面还是混凝土面；用于判断建筑垃圾在第二视角所呈现的是砖面还是混凝土面；用于分析两次图像识别的判断结果，当两次判断结果都为砖面时，则判断该建筑垃圾为红砖，当两次判断结果中有一次为砖面、一次为混凝土面时，则判断该建筑垃圾为混合物，当两次判断结果都为混凝土面时，则判断该建筑垃圾为混凝土；
筛分组件6，用于对红砖、混凝土、混合物进行筛分。
在本发明的实施例中，中央处理器5可以是电脑、单片机、集成电路等具有的数据处理的装置或系统。
在本发明的实施例中，分离组件1包括第一传送带11和第二传送带12，第二传送带12的传送速度大于第一传送带11的传送速度，第一传送带11的输出端与第二传送带12的输入端相连。建筑垃圾从速度慢的第一传送带11传送到速度快的第二传送带12，使建筑垃圾之间的距离增大，以方便后续的识别和筛分。
在本发明的实施例中，第一图像获取组件2为第一摄像机21，第一摄像机21的镜头对准第二传送带12上面的某一区域。当有建筑垃圾进入第一摄像机21的拍摄范围时，第一摄像机21进行拍照，以获取建筑垃圾第一视角的图像。
如图4所示，在本发明的实施例中，翻面组件3包括支架31，支架31的上端设有转轴32，转轴32转动连接有轴套33，轴套33外壁周向整列有多个连杆34，连杆34远离轴套33的一端转动连接有转杆35，转杆35远离连杆34的一端转动连接有转盘36，转盘36可以转轴32为圆心转动至第二传送带12输出端下方接料，翻面组件3还包括挡板37，转盘36抵触挡板37后翻转、脱离挡板37后又复位。转盘36接到建筑垃圾后，在重力的作用下以转轴32为圆心转动，当其一端抵触挡板37后，转盘36发生翻转，将建筑垃圾翻面。在本发明的另一实施例中，也可通过其他结构对建筑垃圾进行翻面。在本发明的另一实施例中，也不同翻面的方式获取建筑垃圾全方位的图像，例如通过夹取的方式将建筑垃圾置于空中，使建筑垃圾悬空，在建筑垃圾的多个方位设置摄像头以获取全方位的图像，也可在通过一个或多个摄像头在建筑垃圾的多个方位移动以获取图像。
如图5所示，在本发明的实施例中，筛分组件6包括与挡板37连接的第三传送带61，第三传送带61的输出端设有可转动的出料板62，出料板62的底部竖直连接有转动轴63，转动轴63的底部同轴设有第一锥齿轮64，第一锥齿轮64啮合有第二锥齿轮65，第二锥齿轮65连接转动电机66的输出轴，转动电机66受控于中央处理器5，出料板62的出料端下方位于出料板62的三个转动位置分别设有第一输出带67、第二输出带68和第三输出带69，当中央处理器5判断建筑垃圾为红砖时，中央处理器5控制转动电机66使出料板62的出料端转动至第一输出带67上方；当中央处理器5判断建筑垃圾为混凝土时，中央处理器5控制转动电机66使出料板62的出料端转动至第二输出带68上方；当中央处理器5判断建筑垃圾为混合物时，中央处理器5控制转动电机66使出料板62的出料端转动至第三输出带69上方。在本发明的实施例中，第二图像获取组件4包括第二摄像机41，第二摄像机41设置于挡板37后的第三传送带61的的上方。

Claims (10)

1.一种图像识别筛选红砖与混凝土的方法，其特征在于，包括：
逐个分离建筑垃圾；
对建筑垃圾进行第一次图像识别，判断建筑垃圾在第一视角所呈现的是砖面还是混凝土面；
对经过第一次图像识别的建筑垃圾进行翻面，使建筑垃圾呈现第二视角；
对经过翻面的建筑垃圾进行第二次图像识别，判断建筑垃圾在第二视角所呈现的是砖面还是混凝土面；
分析两次图像识别的判断结果，当两次判断结果都为砖面时，则判断该建筑垃圾为红砖，当两次判断结果中有一次为砖面、一次为混凝土面时，则判断该建筑垃圾为混合物，当两次判断结果都为混凝土面时，则判断该建筑垃圾为混凝土。
2.一种图像识别筛选红砖与混凝土的方法，其特征在于，还包括：在所述分析两次图像识别的判断结果之后，对红砖、混凝土和混合物进行筛分。
3.根据权利要求1所述的一种图像识别筛选红砖与混凝土的方法，其特征在于，所述判断建筑垃圾所在视角是砖面还是混凝土面的方法为：
获取图像，在图像中分割出建筑垃圾的分割图像，统计分割图像中的总像素数量以及红砖的颜色所在的像素范围的红砖像素数量；
计算红砖像素数量在总像素数量中的红砖像素比率；
比较红砖像素比率与基准比率，当红砖像素比率不小于基准比率时，该建筑垃圾所在视角是砖面，当红砖像素比率小于基准比率时，该建筑垃圾所在视角是混凝土面。
4.一种图像识别筛选红砖与混凝土的系统，其特征在于，包括：
分离组件(1)，用于逐个分离建筑垃圾；
第一图像获取组件(2)，用于获取建筑垃圾的第一视角图像；
翻面组件(3)，用于对经过第一次图像识别的建筑垃圾进行翻面，使建筑垃圾呈现第二视角；
第二图像获取组件(4)，用于获取经过翻面的建筑垃圾的第二视角图像；
中央处理器(5)，分别与所述第一图像获取组件(2)和第二图像获取组件(4)信号连接，用于判断建筑垃圾在第一视角所呈现的是砖面还是混凝土面；用于判断建筑垃圾在第二视角所呈现的是砖面还是混凝土面；用于分析两次图像识别的判断结果，当两次判断结果都为砖面时，则判断该建筑垃圾为红砖，当两次判断结果中有一次为砖面、一次为混凝土面时，则判断该建筑垃圾为混合物，当两次判断结果都为混凝土面时，则判断该建筑垃圾为混凝土。
5.根据权利要求4所述的一种图像识别筛选红砖与混凝土的系统，其特征在于，所述分离组件(1)包括第一传送带(11)和第二传送带(12)，所述第二传送带(12)的传送速度大于第一传送带(11)的传送速度，所述第一传送带(11)的输出端与所述第二传送带(12)的输入端相连。
6.根据权利要求5所述的一种图像识别筛选红砖与混凝土的系统，其特征在于，所述第一图像获取组件(2)包括第一摄像机(21)，所述第一摄像机(21)架设于所述第二传送带(12)上方、用于获取第二传送带(12)上建筑垃圾的图像。
7.根据权利要求6所述的一种图像识别筛选红砖与混凝土的系统，其特征在于，所述翻面组件(3)包括支架(31)，所述支架(31)的上端设有转轴(32)，所述转轴(32)转动连接有轴套(33)，所述轴套(33)外壁周向整列有多个连杆(34)，所述连杆(34)远离轴套(33)的一端转动连接有转杆(35)，所述转杆(35)远离连杆(34)的一端转动连接有转盘(36)，所述转盘(36)可以转轴(32)为圆心转动至第二传送带(12)输出端下方接料，所述翻面组件(3)还包括挡板(37)，所述转盘(36)抵触挡板(37)后翻转、脱离挡板(37)后又复位。
8.根据权利要求7所述的一种图像识别筛选红砖与混凝土的系统，其特征在于，所述第二图像获取组件(4)包括第二摄像机(41)。
9.根据权利要求8所述的一种图像识别筛选红砖与混凝土的系统，其特征在于，还包括筛分组件(6)，用于对红砖、混凝土、混合物进行筛分。
10.根据权利要求9所述的一种图像识别筛选红砖与混凝土的系统，其特征在于，所述筛分组件(6)包括与所述挡板(37)连接的第三传送带(61)，所述第三传送带(61)的输出端设有可转动的出料板(62)，所述出料板(62)的底部竖直连接有转动轴(63)，所述转动轴(63)的底部同轴设有第一锥齿轮(64)，所述第一锥齿轮(64)啮合有第二锥齿轮(65)，所述第二锥齿轮(65)连接转动电机(66)的输出轴，所述转动电机(66)受控于所述中央处理器(5)，出料板(62)的出料端下方位于出料板(62)的三个转动位置分别设有第一输出带(67)、第二输出带(68)和第三输出带(69)，当中央处理器(5)判断建筑垃圾为红砖时，中央处理器(5)控制转动电机(66)使出料板(62)的出料端转动至第一输出带(67)上方；当中央处理器(5)判断建筑垃圾为混凝土时，中央处理器(5)控制转动电机(66)使出料板(62)的出料端转动至第二输出带(68)上方；当中央处理器(5)判断建筑垃圾为混合物时，中央处理器(5)控制转动电机(66)使出料板(62)的出料端转动至第三输出带(69)上方。
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