CN108945885A - 一种智能垃圾箱及其运行方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及垃圾分类领域，一种智能垃圾箱，包括箱体，所述箱体内部设有多个投放腔，每个投放腔的箱体上均设有箱门单元；其特征在于：所述箱体上还设有外置视频识别单元和中控单元；所述外置视频识别单元包括第一摄像头，用于摄取含有垃圾袋的图像；中控单元识别图像中垃圾袋特征，并基于上述识别信息开启其中一个箱门单元。基于上述结构，该垃圾箱运行过程中，第一摄像头摄取含有垃圾袋的图像，中控单元识别图像中垃圾袋特征，并基于上述识别信息开启其中一个箱门单元。采用此方案，其能够省略用户选择所需投放的垃圾分类选项，可通过中控自动判断即可打开对应箱门，从而简化用户操作步骤，便于用户使用。

Description

一种智能垃圾箱及其运行方法

技术领域

本发明涉及垃圾分类领域，尤其涉及一种智能垃圾箱及其运行方法。

背景技术

随着国家经济的发展，人民生活水平不断地提高，日常生活中产生的垃圾的种类和数量也在增加，仅依靠人力回收的时间成本和货币成本也日益增加；如何快速、准确、高效地分类回收这些垃圾成为一个亟待解决的难题。目前社区中普遍存在的垃圾桶和回收装置有，双箱式分类垃圾桶，单体式塑料垃圾桶，推行式垃圾车；后两种垃圾桶和回收装置没有分类投放口，即便是有分类投放口的双箱式分类垃圾桶也因分类标准、投放标志不明显，导致现行垃圾桶和回收装置对垃圾回收再利用并没有起到良好的效果。在此背景下，智能垃圾箱已经陆续在很多小区中推广和使用。这类智能垃圾箱使用时先给用户进行身份登记，对用户投放后的垃圾重量进行称重并积分，当积分累积到一定值，用户可以用积分兑换商品。但目前智能垃圾箱中所使用的方案是先通过用户识别并登陆，而后由用户自主选择所需投放的垃圾种类，此时相应的投放口会打开。对此使用过程也存在较多不便，尤其是当用户手持垃圾时，因此急需进行改进。

进一步地，目前用户识别方式常规是通过扫描二维码的方式，需要用户带着印有二维码的卡片或有包含用户信息的二维码的手机进行扫码，这就需要用户随身携带卡片或手机，也存在较多不便，急需改进。

发明内容

为了解决上述问题，本发明的第一目的在于提供一种智能垃圾箱，该智能垃圾箱基于视频识别自动打开对应箱门，简化用户使用方式；本发明的第二目的在于提供一种智能垃圾箱的运行方式。

为了实现上述的目的，本发明采用了以下的技术方案：

一种智能垃圾箱，包括箱体，所述箱体内部设有多个投放腔，每个投放腔的箱体上均设有箱门组件；其特征在于：所述箱体上还设有外置视频识别单元和中控单元；所述外置视频识别单元包括第一摄像头，用于摄取含有垃圾袋的图像；中控单元识别图像中垃圾袋特征，并基于上述识别信息开启其中一个箱门组件。

作为优选，所述箱体上还设有用户识别单元，用户识别单元，用于识别用户身份。

作为优选，所述外置视频识别单元还包括第二摄像头，用于摄取含有用户头像的图像；所述中控单元识别图像中人脸特征，并基于上述识别信息与平台数据库进行比对，判断用户身份。

作为优选，所述箱体的投放腔内设有机械拆袋组件、内置视频识别单元；所述机械拆袋组件用于拆开垃圾袋；内置视频识别单元包括处于投放腔内的第三摄像头，用于摄取垃圾袋中存放的垃圾图像；所述中控单元识别图像中的垃圾种类，并基于上述识别信息比对垃圾数据库，进行垃圾投放准确度判断。

作为优选，所述机械拆袋组件下方的投放腔内设有活动隔板；所述第三摄像头处于活动隔板的上方，且其摄像方向朝向所述隔板。

一种智能垃圾箱的运行方法，其采用上述一种智能垃圾箱，并采用如下方法：

1)第二摄像头摄取含有用户头像的图像，中控单元判断用户身份；通过识别则获取用户身份信息，并执行第二步；

2)第一摄像头摄取含有垃圾袋的图像，中控单元识别图像中垃圾袋特征，并基于上述识别信息开启其中一个箱门组件。

作为优选，所述步骤2)包括，

2.1)第一摄像头摄取含有垃圾袋的图像；

2.2)中控单元对图像进行轮廓查找、过滤、合并得到最大轮廓，并判断最大轮廓的面积是否符合要求)；

2.3)截取轮廓区域的中间区域，并对截取区域进行预处理，查找垃圾袋附带特征在图像中识别垃圾袋；

2.4)对于垃圾袋的识别区域进行特征判断，基于特征信息判断属于垃圾种类，并开启相应的箱门组件。

作为优选，在步骤2.3)中，垃圾袋表面附着纹理；中控单元对截取区域查找纹理信息，并结合纹理数量和面积进行判断，最终在图像中识别垃圾袋。

作为优选，所述步骤1)包括，

1.1)第二摄像头摄取含有用户头像的图像；

1.2)中控单元对图像人脸捕捉、预处理和特征分析提取；

1.3)将上述特征提取信息和人脸数据库进行比对，判断是否符合；如符合则调取该用户身份信息，如不符合则判断为非法用户。

本发明采用上述技术方案，上述技术方案涉及一种智能垃圾箱及其运行方法，该智能垃圾箱的箱体内部设有外置视频识别单元和中控单元，外置视频识别单元包括第一摄像头，用于摄取含有垃圾袋的图像。基于上述结构，该垃圾箱运行过程中，第一摄像头摄取含有垃圾袋的图像，中控单元识别图像中垃圾袋颜色，并基于上述识别信息开启其中一个箱门组件。采用此方案，其能够省略用户选择所需投放的垃圾分类选项，可通过中控自动判断即可打开对应箱门，从而简化用户操作步骤，便于用户使用。此外，该智能垃圾箱的运行方法还采用人脸识别的用户识别方式，从而可避免用户需携带卡片或手机等方式登录，且用户也无需进行任何操作(如刷指纹)，在此情况下，用户即便双手持垃圾袋时，也可实现快速登录和投递。

附图说明

图1为智能垃圾箱的正面结构示意图。

图2为智能垃圾箱的正面内部结构示意图。

图3为智能垃圾箱的侧面内部结构示意图。

图4为用户人脸识别的流程示意图。

图5为视频识别开启箱门组件的流程示意图。

图6为垃圾分类准确度判断的流程示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

实施例1：

如图1～6所示，本实施例涉及一种智能垃圾箱，包括箱体1。所述箱体1内部设有多个投放腔11，每个投放腔11的箱体1上均设有箱门组件12。将箱体1内部设置多个独立的投放腔11，用于进行垃圾分类；如可回收垃圾和不可回收垃圾，或厨房垃圾与其它生活垃圾之间的分类。所述箱体1内设有机械拆袋组件、外置视频识别单元、内置视频识别单元和中控单元。其中，所述外置视频识别单元包括第一摄像头21，用于摄取含有垃圾袋的图像；机械拆袋组件用于拆开垃圾袋；内置视频识别单元包括处于投放腔11内的第三摄像头23，用于摄取垃圾袋中存放的垃圾图像；所述中控单元作为控制部分，其功能包括1，基于第一摄像头21摄取的图像，中控单元识别图像中垃圾袋特征(如颜色)，并基于上述识别信息开启其中一个箱门组件12；2，基于第三摄像头23摄取的图像，中控单元识别图像中的垃圾特征，并基于上述识别信息比对垃圾数据库，进行垃圾投放准确度判断。在其中一种实施方式中，所述的箱体1上还设有用户识别单元；用户识别单元，用于识别用户身份。而在另外一种实施方式中，所述外置视频识别单元还包括第二摄像头22，用于摄取含有用户头像的图像。在此情况下，基于第二摄像头22摄取的图像，中控单元识别图像中人脸特征，并基于上述识别信息与平台数据库进行比对，判断用户身份。

具体地，上述的执行结构包括机械拆袋组件、箱门组件12的结构不进行限定，只要能够实现上述功能即可。为了便于说明，本实施例所采用的机械拆袋组件包括设置在两侧的机械手31，以及驱动所述机械手31的拆袋驱动部件32。进一步地，该方案中在机械拆袋组件下方的投放腔11内设有活动隔板41；活动隔板41由隔板驱动部件42所驱动。所述第三摄像头23处于活动隔板41的上方，且其摄像方向朝向所述隔板。该方案中，当垃圾袋投入至投放腔11内时，首先由活动隔板41承接上述垃圾袋，然后由两侧的机械手31将垃圾袋扯破，以使垃圾基本平铺在活动隔板41上，然后由第三摄像头23摄取垃圾袋中存放的垃圾图像，进行垃圾投放准确度判断；当拍摄结束后，可控制活动隔板打开，使垃圾掉了到投放腔的垃圾桶内。

基于上述结构的智能垃圾箱具备以下三项功能：

1，用户人脸识别登录功能；2，视频识别垃圾袋颜色，开启对应箱门组件12；3，自动拆袋功能，并对垃圾分类准确度进行自动判断。

当然，上述所记载的结构为智能垃圾箱相比于现有技术所附加单元和功能，并不限定智能垃圾箱仅具备上述功能模块，其至少还包括电控单元，由主控板、传感器组成，负责整个系统的控制；显示单元，为LCD显示器；无线数据，通信单元由4G上网设备组成。

实施例2：

本实施例是基于实施例1中的智能垃圾箱的具体结构，所实现的一种智能垃圾箱的运行方法，其采用如下步骤：

3)第二摄像头22摄取含有用户头像的图像，中控单元判断用户身份；通过识别则获取用户身份信息，并执行第二步；

具体地，所述步骤1)包括，

1.1)第二摄像头22摄取含有用户头像的图像；

1.2)中控单元对图像人脸捕捉、预处理和特征分析提取；

1.3)将上述特征提取信息和人脸数据库进行比对，判断是否符合；如符合则调取该用户身份信息，如不符合则判断为非法用户。

4)第一摄像头21摄取含有垃圾袋的图像，中控单元识别图像中垃圾袋特征，并基于上述识别信息开启其中一个箱门组件12。

具体的所述步骤2)包括，

2.1)第一摄像头21摄取含有垃圾袋的图像；

2.2)中控单元对图像进行轮廓查找、过滤、合并得到最大轮廓，并判断最大轮廓的面积是否符合要求)；

2.3)截取轮廓区域的中间区域，并对截取区域进行预处理，查找垃圾袋附带特征在图像中识别垃圾袋；

2.4)对于垃圾袋的识别区域进行特征(如颜色)判断，基于特征信息判断属于垃圾种类，并开启相应的箱门组件12。

在步骤2.3)中，垃圾袋表面附着纹理；中控单元对截取区域查找纹理信息，并结合纹理数量和面积进行判断，最终在图像中识别垃圾袋。

基于该实施例；1，该智能垃圾箱的运行方法采用人脸识别的用户识别方式，从而可避免用户需携带卡片或手机等方式登录，且用户也无需进行任何操作(如刷指纹)，在此情况下，用户即便双手持垃圾袋时，也可实现快速登录和投递。2，第一摄像头21摄取含有垃圾袋的图像，中控单元识别图像中垃圾袋颜色，并基于上述识别信息开启其中一个箱门组件12。采用此方案，其能够省略用户选择所需投放的垃圾分类选项，可通过中控自动判断即可打开对应箱门，从而简化用户操作步骤，便于用户使用。

实施例3：

本实施例是基于实施例1中的智能垃圾箱的具体结构，所实现的一种智能垃圾箱的自动打分运行方法，其采用如下步骤：

1)，活动隔板41承接投入投放腔11内的垃圾袋，然后由机械拆袋组件将投放腔11内的垃圾袋拆开，以使垃圾基本平铺在活动隔板41上；

2)，第三摄像头23，摄取垃圾袋拆开后的垃圾图像；

3)，中控单元识别图像中的垃圾特征，并基于上述识别信息比对垃圾数据库，进行垃圾投放准确度判断。

具体地，所述步骤3)包括；

3.1)中控单元对图像进行预处理和图像特征提取，

3.2)并将上述图像特征比对垃圾数据库，得到匹配率阈值；

3.3)根据匹配率判断投放准确度。

步骤4)：深度学习；

步骤4.1)；对于步骤3.3)中低于设定匹配率的图像特征与未知垃圾数据库进行对比；未成功匹配，则将图像特征添加至未知垃圾数据库；成功匹配，对于匹配成功次数进行记录或更新；

4.2)；将匹配成功次数超过预设次数的图像特征添加至对应的垃圾分类数据库中。

基于该实施例，垃圾箱运行时，首先由机械拆袋组件将投放腔11内的垃圾袋拆开；然后采用第三摄像头23摄取垃圾图像；最后通过中控单元识别图像中的垃圾特征，并基于上述识别信息比对垃圾数据库，进行垃圾投放准确度判断。本发明采用上述技术方案及方法，相比于传统回收人员进行拆袋、筛选和评分的方式，该方案大大提升了评分效率并且改善工作人员的工作环境。

实施例4：

本实施例是基于实施例1中的智能垃圾箱的具体结构，所实现的一种智能垃圾箱的运行方法。本实施例既包括实施例2中记载的用户人脸识别登录功能和视频识别垃圾袋颜色并开启对应箱门组件12功能，也包括实施例3中记载的自动拆袋功能并对垃圾分类准确度进行自动判断的功能；其顺序是先进行用户识别登录，然后打开对应箱门组件12，最后进行拆袋自动评分。由于是将实施例2和实施例3进行结合，故对于其具体步骤可不作累述。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种智能垃圾箱，包括箱体，所述箱体内部设有多个投放腔，每个投放腔的箱体上均设有箱门组件；其特征在于：所述箱体上还设有外置视频识别单元和中控单元；所述外置视频识别单元包括第一摄像头，用于摄取含有垃圾袋的图像；中控单元识别图像中垃圾袋特征，并基于上述识别信息开启其中一个箱门组件。

2.根据权利要求1所述的一种智能垃圾箱，其特征在于：所述箱体上还设有用户识别单元，用户识别单元，用于识别用户身份。

3.根据权利要求1所述的一种智能垃圾箱，其特征在于：所述外置视频识别单元还包括第二摄像头，用于摄取含有用户头像的图像；所述中控单元识别图像中人脸特征，并基于上述识别信息与平台数据库进行比对，判断用户身份。

4.根据权利要求1所述的一种智能垃圾箱，其特征在于：所述箱体的投放腔内设有机械拆袋组件、内置视频识别单元；所述机械拆袋组件用于拆开垃圾袋；内置视频识别单元包括处于投放腔内的第三摄像头，用于摄取垃圾袋中存放的垃圾图像；所述中控单元识别图像中的垃圾种类，并基于上述识别信息比对垃圾数据库，进行垃圾投放准确度判断。

5.根据权利要求4所述的一种智能垃圾箱，其特征在于：所述机械拆袋组件下方的投放腔内设有活动隔板；所述第三摄像头处于活动隔板的上方，且其摄像方向朝向所述隔板。

6.一种智能垃圾箱的运行方法，其特征在于：采用上述权利要求3所述的一种智能垃圾箱，并采用如下方法：

1)第二摄像头摄取含有用户头像的图像，中控单元判断用户身份；通过识别则获取用户身份信息，并执行第二步；

2)第一摄像头摄取含有垃圾袋的图像，中控单元识别图像中垃圾袋特征，并基于上述识别信息开启其中一个箱门组件。

7.根据权利要求1中所述的一种智能垃圾箱的运行方法，其特征在于：

所述步骤2)包括，2.1)第一摄像头摄取含有垃圾袋的图像；

2.2)中控单元对图像进行轮廓查找、过滤、合并得到最大轮廓，并判断最大轮廓的面积是否符合要求)；

2.3)截取轮廓区域的中间区域，并对截取区域进行预处理，查找垃圾袋附带特征在图像中识别垃圾袋；

2.4)对于垃圾袋的识别区域进行特征判断，基于特征信息判断属于垃圾种类，并开启相应的箱门组件。

8.根据权利要求7中所述的一种智能垃圾箱的运行方法，其特征在于：

在步骤2.3)中，垃圾袋表面附着纹理；中控单元对截取区域查找纹理信息，并结合纹理数量和面积进行判断，最终在图像中识别垃圾袋。

9.根据权利要求1中所述的一种智能垃圾箱的运行方法，其特征在于：

所述步骤1)包括，1.1)第二摄像头摄取含有用户头像的图像；

1.2)中控单元对图像人脸捕捉、预处理和特征分析提取；

1.3)将上述特征提取信息和人脸数据库进行比对，判断是否符合；如符合则调取该用户身份信息，如不符合则判断为非法用户。