CN110427105A - 一种hmi人机交互系统 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种HMI人机交互系统，包括网络侧服务器和用户终端；用户终端，包括：输入模块，接收用户根据显示模块显示登录界面图像输入的身份信息，将身份信息向主控模块传输；主控模块，将身份信息通过无线通信模块传输向网络侧服务器传输；网络侧服务器，将用户终端传输的身份信息与网络侧服务器内预设的用户信息存储器内的身份信息进行比对，当比对一致时，向用户终端传输登陆成功指令；主控模块接收到网络侧服务器传输的登录成功指令时，控制显示模块显示回收界面图像；输入模块，接收用户根据显示模块显示的回收界面图像输入的投放信息，将投放信息向主控模块传输；主控模块根据投放信息控制打开相应的回收箱接收用户所要投放的物品。
Description
技术领域
本发明涉及人机交互技术领域，特别涉及一种HMI人机交互系统。
背景技术
垃圾桶是用来容纳日常生活中所产生的垃圾的，而且大街小巷上遍布着随处可见的垃圾桶，其垃圾桶可将垃圾进行暂时存放，等到固定时间点时，工作人员会对垃圾箱中的垃圾进行清理。虽然在生活中目前都已设置了多个垃圾桶，进行分类回收，方便对垃圾的分类处理和再利用。
但目前人们在投放垃圾时，并不会去进行逐一分类；导致垃圾分类效果不佳；因此急需一种HMI(Human–Machine Interaction)人机交互系统。
发明内容
为解决上述技术问题，本发明提供一种HMI人机交互系统，用以实现对垃圾的分类回收。
本发明实施例中提供了一种HMI人机交互系统，包括网络侧服务器和用户终端；其中，
所述用户终端，包括显示模块、输入模块、主控模块和无线通信模块；
所述输入模块，用于接收用户根据所述显示模块显示的登录界面图像输入的身份信息，并将所述身份信息向所述主控模块传输；所述主控模块，用于将身份信息通过所述无线通信模块传输向所述网络侧服务器传输；
所述网络侧服务器，用于将所述用户终端传输的所述身份信息与所述网络侧服务器内预设的用户信息存储器内的身份信息进行比对，当比对一致时，向所述用户终端传输登陆成功指令；
所述用户终端的主控模块通过所述无线通信模块接收到所述网络侧服务器传输的登录成功指令时，控制所述显示模块显示回收界面图像；
所述输入模块，还用于接收用户根据所述显示模块显示的回收界面图像输入的投放信息，并将所述投放信息向所述主控模块传输；
所述主控模块，用于根据所述投放信息控制打开相应的回收箱接收用户所要投放的物品。
在一个实施例中，所述网络侧服务器，还用于将所述用户终端传输的所述身份信息与所述网络侧服务器内预设的用户信息存储器内的身份信息进行比对，当比对不一致时，向所述用户终端传输注册指令；
所述用户终端的主控模块通过所述无线通信模块接收到所述网络侧服务器传输的注册指令时，控制所述显示模块显示注册界面图像；
所述输入模块，还用于接收用户根据所述显示模块显示的注册界面图像输入身份信息和验证码信息，并将所述身份信息和验证码信息向所述主控模块传输；所述主控模块，用于将所述身份信息和验证码信息通过所述无线通信模块向所述网络侧服务器传输进行注册；
所述网络侧服务器，用于接收到所述用户终端传输的所述身份信息和验证码信息，对所述身份信息进行注册，并将所述身份信息向所述用户信息存储器传输进行存储，并向所述用户终端传输注册成功指令；
所述用户终端的主控模块，用于通过所述无线通信模块接收到所述网络侧服务器传输的所述注册成功指令时，控制所述显示模块显示注册成功界面图像。
在一个实施例中，所述输入模块，包括键盘或者话筒；所述显示模块，包括显示屏；
所述显示模块与所述输入模块，可具体实施为触摸显示屏；
所述无线通信模块，包括WiFi通信模块、蓝牙通信模块以及5G通信模块中的一种或多种。
在一个实施例中，所述投放信息，包括纸类投放信息、瓶类投放信息、厨余投放信息中的任一种；
所述回收箱，包括纸类回收箱、瓶类回收箱、厨余回收箱中的任一种。
在一个实施例中，所述用户终端，还包括计时模块；
所述计时模块，用于在所述显示模块显示所述回收界面图像时，按照预设时间周期进行计时，当计时结束后，向所述主控模块传输计时结束指令；
所述主控模块，接收到所述计时模块传输的计时结束指令后，控制所述显示模块显示所述登录界面图像。
在一个实施例中，所述用户终端的显示模块，还用于显示二维码界面图像；
用户通过电子设备扫描所述显示模块显示的二维码界面图像与所述网络侧服务器建立通信连接；
用户通过电子设备将所述身份信息向所述网络侧服务器传输，所述网络侧服务器，用于将用户通过所述电子设备传输的所述身份信息与所述网络侧服务器内预设的用户信息存储器内的身份信息进行比对，当比对一致时，向所述电子设备传输回收界面图像；
所述电子设备，还用于接收用户根据所述电子设备显示的回收界面图像输入的投放信息，并将所述投放信息向所述网络侧服务器传输；
所述网络侧服务器，用于接收到所述电子设备传输的投放信息时，获取所述电子设备的定位信息，并向距离所述电子设备最近的所述用户终端的主控模块传输所述投放信息；
所述用户终端的主控模块通过所述无线通信模块接收到所述网络侧服务器传输的所述投放信息时，根据所述投放信息控制打开相应的回收箱接收用户所要投放的物品。
在一个实施例中，所述网络侧服务器，还用于将所述电子传输的所述身份信息与所述网络侧服务器内预设的用户信息存储器内的身份信息进行比对，当比对不一致时，向所述电子设备传输注册指令；
所述电子设备接收所述网络侧服务器传输的所述注册指令时，用户根据所述注册指令输入所述身份信息和验证码信息，并向所述网络侧服务器传输进行注册；
所述网络侧服务器，用于接收到所述电子设备传输的所述身份信息和验证码信息，对所述身份信息进行注册，并将所述身份信息向所述用户信息存储器传输进行存储，并向所述电子设备传输注册成功指令；
所述电子设备，还用于接收到所述注册成功指令后向用户显示注册成功界面图像；
所述电子设备，包括具有通信功能的智能手机、个人电脑或者掌上电脑中的一种或多种。
在一个实施例中，所述用户终端的主控模块，还用于根据用户投放物品所对应的回收箱计算积分，并将所获取的积分数据通过所述显示模块向用户展示；
所述主控模块，还用于将所述所述积分数据和所述积分数据对应的身份信息通过所述无线通信模块向所述网络侧服务器的积分存储器传输进行存储。
在一个实施例中，所述输入模块，还用于接收用户根据所述显示模块显示的注册界面图像输入身份信息和验证码信息；具体步骤包括：
所述主控模块，包括验证码生成单元、图像获取单元和图像处理单元；所述验证码生成单元，用于根据所述身份信息按照预设算法生成所述验证码信息，并将所述验证码信息向所述图像处理单元传输；
所述图像获取单元，用于从预设的图像数据库中选取两张图像，并将其中一张图像作为前景图像，另一张图像作为背景图像，向所述图像处理单元传输；
所述图像处理单元，用于将所述验证码信息贴附于所述前景图像上，生成第一验证码图片；并将所述第一验证码图片中的验证码信息进行标记，将所述第一验证码图片标记区域以外的第一验证码图片的梯度替换为所述背景图像的梯度，生成第二验证码图片，并将所述第二验证码图片插入所述注册界面图像中，用户根据所述注册界面图像，输入所述验证码信息。
在一个实施例中，所述主控模块，包括主控芯片，所述主控芯片的型号为STC12C5608AD，电容C1与电阻R1并联，所述主控芯片的引脚3与所述电容C1、电阻R1串联，所述电容C4连接VCC电源，所述主控芯片的引脚16接地，所述主控芯片的引脚7和8分别与电容CY1、电容C2和电容C3串联，所述电容C2和电容C3的连接处之间接地，所述电容C2和电容C3串联，所述电容CY1与电容C2和电容C3并联，所述主控芯片引脚29、30和31分别通过电阻R2、电阻R3和电阻R4串联LED1、LED2和LED3，所述LED1、LED2和LED3均连接VCC电源；
所述主控模块，还包括供电单元；所述供电单元，包括220V电源；所述220V电源与电桥D1串联，所述电桥D1一端接地，另一端与稳压芯片连接，所述稳压芯片一端接地，另一端与所述主控芯片连接；电容C4、C5、C6以及C7与所述稳压芯片并联。
在一个实施例中，所述主控模块，还包括一个校验单元，用于校验用户根据所述显示模块显示的回收界面图像通过所述输入模块输入的投放信息与所述用户所要投放的物品是否为一类物品，若是一类则打开相应的回收箱，若不是一类则打开错误分类投放箱；其中所述校验单元工作的具体步骤如下所述：
步骤S1：获取所述用户所要投放的物品的n1个基础信息指标数值化后的值，并将所述n1个值都进行归一化，得到向量A1，同时，获取用户通过所述输入模块输入的投放信息的所述n1个基础信息的预设标准值，得到向量B1，并代入公式(1)进行初次校验；
其中，r1(A1,B1)为求解得到的初次校验值，A1i1为所述向量A1的第i1个值，B1i1为向量B1的第i1个值，其中i1＝1、2、3……n1，若所述初次校验值r1(A1,B1)大于0.5则所述初次校验合格，运行步骤S2，否则所述校验不合格，将打开错误分类投放箱；
步骤S2，通过初次校验后，进行精准校验，其中精准校验的具体步骤如下所述：拍摄所述要投放的物品L*L像素的图象，并将所述图像灰度化后形成像素矩阵B，将所述矩阵B代入公式(2)得到图像指标向量；
|B*BT-λE|＝0
其中，BT为矩阵B的转置，E为L阶的单位矩阵，λ为求解出来的中间向量，且所求解出来的向量λ含有L个值，C为最终求解的图像指标向量，rank()为将括号内的向量按从大到小进行排序；
步骤S3：所述校验单元中存在一个校验数据库，所述数据库中有P条记录，每条记录中包含有一张图像的图像指标向量的值，并标注所述图像为哪一类物品，并将所述P条记录的图像指标向量的L个值，形成一个P行L列的数据矩阵X；
步骤S4：根据用户通过所述输入模块输入的投放信息，将所述P条记录中标注的物品的类进行赋值，若所述标注的物品的类与所述投放信息为同一类物品时值为1，否则值为0，形成识别向量Y；
步骤S5:利用所述矩阵X和向量Y构建方程(3)
其中，e为自然常数，θT是θ的转置，θ为所需求解的值是一个向量θ＝(θ0,θ1,θ2,…θL)，Xi为矩阵X的第i行的值，hθ(Xi)为中间值，ln L(θ)为构建的方程表达式，Yi为向量Y的第i个值，[1,Xi]为将数字1添加到向量Xi的的最前面所形成的新向量，i＝1、2、3……P；
步骤S5:将所述方程(3)对θ向量求偏导，形成公式(4)，来求解θ；
其中Xj,m为矩阵X的第j行m列的值，i＝1、2、3……P，m＝1、2、3……L，公式(4)中共存在L+1个公式，存在向量θ里面的L+1个未知数，则求解公式(4)能得到向量θ的解；hθ(Xj)为中间值；Yj为向量Y的第j个值；j＝1、2、3……P；
步骤S6：将所述向量C和向量θ代入公式(5)，求解预测概率；
其中，向量C＝(C1、C2、C3、……CL)，rt为求解得到的预测概率，若所述rt大于0.7则用户通过所述输入模块输入的投放信息与所述用户所要投放的物品为一类物品，则打开与所述投放信息相应的回收箱，若rt小于等于0.7则用户通过所述输入模块输入的投放信息与所述用户所要投放的物品不是一类物品，则打开错误分类投放箱。
本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过在所写的说明书、权利要求书、以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。
下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。
附图说明
图1为本发明所提供一种HMI人机交互系统的结构示意图；
图2为本发明所提供一种HMI人机交互系统的主控模块的结构示意图。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本发明，并不用于限定本发明。
本发明实施例提供了本发明实施例提供了一种HMI人机交互系统，如图1所示，包括网络侧服务器12和用户终端11；其中，
用户终端11，包括显示模块111、输入模块112、主控模块113和无线通信模块114；
输入模块112，用于接收用户根据显示模块显示的登录界面图像输入身份信息，并将身份信息向主控模块113传输；主控模块113，用于将身份信息通过无线通信模块114传输向网络侧服务器12传输；
网络侧服务器12，用于将用户终端11传输的身份信息与网络侧服务器12内预设的用户信息存储器内的身份信息进行比对，当比对一致时，向用户终端11传输登陆成功指令；
用户终端11的主控模块113通过无线通信模块114接收到网络侧服务器12传输的登录成功指令时，控制显示模块111显示回收界面图像；
输入模块112，还用于接收用户根据显示模块111显示的回收界面图像输入的投放信息，并将投放信息向主控模块113传输；
主控模块113，用于根据投放信息控制打开相应的回收箱接收用户所要投放的物品。
上述系统的工作原理在于：用户使用上述系统投放物品时，用户根据用户终端11的显示模块111显示的登录界面图像，通过输入模块112输入身份信息；输入模块112将身份信息向主控模块113传输；主控模块113将身份信息通过无线通信模块114传输向网络侧服务器12传输；
网络侧服务器12将传输的身份信息与用户信息存储器内的身份信息进行比对，当比对一致时，向用户终端11传输登陆成功指令；
用户终端11的主控模块113通过无线通信模块114接收到网络侧服务器12传输的登录成功指令时，控制显示模块111显示回收界面图像；
用户通过输入模块112根据显示模块111显示的回收界面图像输入投放信息，输入模块112将投放信息向主控模块113传输，主控模块113根据投放信息控制打开相应的回收箱，用户将需投放的物品放入回收箱内，完成物品的投放。
上述系统的有益效果在于：用户通过对用户终端的操作，将身份信息通过用户终端向网络侧服务器进行比对，实现了用户的登录；用户通过输入模块将投放信息向用户终端传输，用户终端根据投放信息控制打开相应的回收箱，接收用户需投放的物品，从而实现了对物品的分类回收。通过上述HMI人机交互系统，在用户成功登录后，输入投放信息后，才会打开相应的回收箱接收用户投放的物品，与传统技术相比，有效地提高了垃圾分类效果，方便了对垃圾的分类处理和回收。
在一个实施例中，网络侧服务器，还用于将用户终端传输的身份信息与网络侧服务器内预设的用户信息存储器内的身份信息进行比对，当比对不一致时，向用户终端传输注册指令；
用户终端的主控模块通过无线通信模块接收到网络侧服务器传输的注册指令时，控制显示模块显示注册界面图像；
输入模块，还用于接收用户根据显示模块显示的注册界面图像输入身份信息和验证码信息，并将身份信息和验证码信息向主控模块传输；主控模块，用于将身份信息和验证码信息通过无线通信模块向网络侧服务器传输进行注册；
网络侧服务器，用于接收到用户终端传输的身份信息和验证码信息，对身份信息进行注册，并将身份信息向用户信息存储器传输进行存储，并向用户终端传输注册成功指令；
用户终端的主控模块，用于通过无线通信模块接收到网络侧服务器传输的注册成功指令时，控制显示模块显示注册成功界面图像。上述技术方案中在户终端传输的身份信息与网络侧服务器内预设的用户信息存储器内的身份信息比对不一致时，对身份信息进行注册；用户根据显示模块显示的注册界面图像通过输入模块输入身份信息和验证码信息，主控模块将身份信息和验证码信息传输给网络侧服务器进行注册，并存储到用户信息存储器内，并向用户终端返回注册成功指令，用户终端的显示模块显示注册成功界面以提醒用户注册成功；从而通过上述技术方案实现了对用户的身份信息的注册，进一步地方便用户使用上述系统投放物品。
在一个实施例中，输入模块，包括键盘或者话筒；显示模块，包括显示屏；
显示模块与输入模块，可具体实施为触摸显示屏；上述技术方案中通过多种器件实现了输入模块与显示模块的功能。
无线通信模块，包括WiFi通信模块、蓝牙通信模块以及5G通信模块中的一种或多种。上述技术方案中通过多种通信方式实现了用户终端的通信功能。
在一个实施例中，投放信息，包括纸类投放信息、瓶类投放信息、厨余投放信息中的任一种；回收箱，包括纸类回收箱、瓶类回收箱、厨余回收箱中的任一种。通过上述技术方案实现了主控模块根据投放信息控制打开投放信息相应的回收箱的功能。
在一个实施例中，用户终端，还包括计时模块；
计时模块，用于在显示模块显示回收界面图像时，按照预设时间周期进行计时，当计时结束后，向主控模块传输计时结束指令；
主控模块，接收到计时模块传输的计时结束指令后，控制显示模块显示登录界面图像。上述技术方案中通过计时模块实现了在显示模块显示回收界面图像时按照预设时间周期的计时功能，避免显示模块长期处于显示回收界面图像，影响系统的正常使用。
在一个实施例中，用户终端的显示模块，还用于显示二维码界面图像；
用户通过电子设备扫描显示模块显示的二维码界面图像与网络侧服务器建立通信连接；
用户通过电子设备将身份信息向网络侧服务器传输，网络侧服务器，用于将用户通过电子设备传输的身份信息与网络侧服务器内预设的用户信息存储器内的身份信息进行比对，当比对一致时，向电子设备传输回收界面图像；
电子设备，还用于接收用户根据电子设备显示的回收界面图像输入的投放信息，并将投放信息向网络侧服务器传输；
网络侧服务器，用于接收到电子设备传输的投放信息时，获取电子设备的定位信息，并向距离电子设备最近的用户终端的主控模块传输投放信息；
用户终端的主控模块通过无线通信模块接收到网络侧服务器传输的投放信息时，根据投放信息控制打开相应的回收箱接收用户所要投放的物品。上述技术方案中通过用户使用电子设备，实现了与网络侧服务器的通信连接，进行登录后，网络侧服务器接收到电子设备传输的投放信息时，根据电子设备的定位信息，向距离电子设备最近的用户终端的主控模块传输投放信息，主控模块根据投放信息控制打开相应的回收箱，从而实现了用户通过电子设备与系统进行人机交互的功能，更加方便了用户的操作。
在一个实施例中，网络侧服务器，还用于将电子传输的身份信息与网络侧服务器内预设的用户信息存储器内的身份信息进行比对，当比对不一致时，向电子设备传输注册指令；
电子设备接收网络侧服务器传输的注册指令时，用户根据注册指令输入身份信息和验证码信息，并向网络侧服务器传输进行注册；
网络侧服务器，用于接收到电子设备传输的身份信息和验证码信息，对身份信息进行注册，并将身份信息向用户信息存储器传输进行存储，并向电子设备传输注册成功指令；
电子设备，还用于接收到注册成功指令后向用户显示注册成功界面图像。上述技术方案中在用户通过电子设备登录失败时，通过电子设备与网络侧服务器的信息传输，实现了对用户的身份信息的注册功能。
在一个实施例中，电子设备，包括具有通信功能的智能手机、个人电脑或者掌上电脑中的一种或多种。上述技术方案中通过多种设备实现了电子设备的功能。
在一个实施例中，用户终端的主控模块，还用于根据用户投放物品所对应的回收箱计算积分，并将所获取的积分数据通过显示模块向用户展示；
主控模块，还用于将积分数据和积分数据对应的身份信息通过无线通信模块向网络侧服务器的积分存储器传输进行存储。上述技术方案中通过用户投放物品所对应的回收箱计算积分，将所获取的积分数据通过显示模块向用户展示，并向积分存储器记录存储，从而实现了系统根据用户所投放的物品进行积分计数功能，进一步地在具体实施例中方便了系统根据积分数据进行优惠活动等功能。
在一个实施例中，输入模块，还用于接收用户根据显示模块显示的注册界面图像输入身份信息和验证码信息；具体步骤包括：
主控模块，包括验证码生成单元、图像获取单元和图像处理单元；验证码生成单元，用于根据身份信息按照预设算法生成验证码信息，并将验证码信息向图像处理单元传输；
图像获取单元，用于从预设的图像数据库中选取两张图像，并将其中一张图像作为前景图像，另一张图像作为背景图像，向图像处理单元传输；
图像处理单元，用于将验证码信息贴附于前景图像上，生成第一验证码图片；并将第一验证码图片中的验证码信息进行标记，将第一验证码图片标记区域以外的第一验证码图片的梯度替换为背景图像的梯度，生成第二验证码图片，并将第二验证码图片插入注册界面图像中，用户根据注册界面图像，输入验证码信息。上述技术方案中通过验证码生成单元，实现了对根据传输的身份信息生成的验证码信息的获取；图像处理单元，根据对验证码信息以及图像获取模块获取的前景图像、背景图像的处理，实现了对第二验证码图片的获取，并将第二验证码图片插入注册界面图像中，方便用户根据注册界面图像，输入验证码信息进行注册。
在一个实施例中，主控模块，如图2所示，包括主控芯片，主控芯片的型号为STC12C5608AD，电容C1与电阻R1并联，主控芯片的引脚3与电容C1、电阻R1串联，电容C4连接VCC电源，主控芯片的引脚16接地，主控芯片的引脚7和8分别与电容CY1、电容C2和电容C3串联，电容C2和电容C3的连接处之间接地，电容C2和电容C3串联，电容CY1与电容C2和电容C3并联，主控芯片引脚29、30和31分别通过电阻R2、电阻R3和电阻R4串联LED1、LED2和LED3，LED1、LED2和LED3均连接VCC电源；
主控模块，还包括供电单元；供电单元，包括220V电源；220V电源与电桥D1串联，电桥D1一端接地，另一端与稳压芯片连接，稳压芯片一端接地，另一端与主控芯片连接；电容C4、C5、C6以及C7与稳压芯片并联。通过上述技术方案实现了主控模块的功能。
在一个实施例中，主控模块，还包括一个校验单元，用于校验用户根据显示模块显示的回收界面图像通过输入模块输入的投放信息与用户所要投放的物品是否为一类物品，若是一类则打开相应的回收箱，若不是一类则打开错误分类投放箱；其中校验单元工作的具体步骤如下：
步骤S1：获取用户所要投放的物品的n1个基础信息指标数值化后的值，并将n1个值都进行归一化，得到向量A1，同时，获取用户通过输入模块输入的投放信息的n1个基础信息的预设标准值，得到向量B1，并代入公式(1)进行初次校验；
其中，r1(A1,B1)为求解得到的初次校验值，A1i1为向量A1的第i1个值，B1i1为向量B1的第i1个值，其中i1＝1、2、3……n1，若初次校验值r1(A1,B1)大于0.5则初次校验合格，运行步骤S2，否则校验不合格，将打开错误分类投放箱；
基础信息指标含有物品状态，硬度，重量，温度等指标；
数值化为将一些分类指标用数值来表示，例如物体转态可能是固态和液态，即用1表示固态，用2表表示液态；
归一化为将指标的值转变为和1为的值，其中具体的计算方法为将指标的值除以n1基础信息指标的和。
步骤S2，通过初次校验后，进行精准校验，其中精准校验的具体步骤如下：拍摄要投放的物品L*L像素的图象，并将图像灰度化后形成像素矩阵B，将矩阵B代入公式(2)得到图像指标向量；
|B*BT-λE|＝0
其中，BT为矩阵B的转置，E为L阶的单位矩阵，λ为求解出来的中间向量，且所求解出来的向量λ含有L个值，C为最终求解的图像指标向量，rank()为将括号内的向量按从大到小进行排序；
步骤S3：校验单元中存在一个校验数据库，数据库中有P条记录，每条记录中包含有一张图像的图像指标向量的值，并标注图像为哪一类物品，并将P条记录的图像指标向量的L个值，形成一个P行L列的数据矩阵X；
步骤S4:根据用户通过输入模块输入的投放信息，将P条记录中标注的物品的类进行赋值，若标注的物品的类与投放信息为同一类物品时值为1，否则值为0，形成识别向量Y；
步骤S5:利用矩阵X和向量Y构建方程(3)
其中，e为自然常数，θT是θ的转置，θ为所需求解的值是一个向量θ＝(θ0,θ1,θ2,…θL)，Xi为矩阵X的第i行的值，hθ(Xi)为中间值，ln L(θ)为构建的方程表达式，Yi为向量Y的第i个值，[1,Xi]为将数字1添加到向量Xi的的最前面所形成的新向量，i＝1、2、3……P；
步骤S5:将方程(3)对θ向量求偏导，形成公式(4)，来求解θ；
其中Xj,m为矩阵X的第j行m列的值，i＝1、2、3……P，m＝1、2、3……L，公式(4)中共存在L+1个公式，存在向量θ里面的L+1个未知数，则求解公式(4)能得到向量θ的解；hθ(Xj)为中间值；Yj为向量Y的第j个值；j＝1、2、3……P；
步骤S6：将向量C和向量θ代入公式(5)，求解预测概率；
其中，向量C＝(C1、C2、C3、……CL)，rt为求解得到的预测概率，若rt大于0.7则用户通过输入模块输入的投放信息与用户所要投放的物品为一类物品，则打开与投放信息相应的回收箱，若rt小于等于0.7则用户通过输入模块输入的投放信息与用户所要投放的物品不是一类物品，则打开错误分类投放箱。通过上述技术方案，可以智能的判断用户通过输入模块输入的投放信息是否与用户所要投放的物品是否为一类物品，从而避免了用户输入错误的投放信息，而导致将物品投放到错误的回收箱中，进一步使得对于物品的分类更加精准，同时在判断的过程中，先利用公式(1)进行初次判断，若公式(1)的判断即不合格，则不需要进行后面的判断，大幅度的减小了计算量，提高了判断效率，同时利用公式(2)，可以将所拍摄到的图片由复杂的像素矩阵转变为图像指标向量，使得后面的判断不仅计算量更小，且判断更方便，利用公式(3)和公式(4)可以利用校验数据库针对不同的投放信息构建不同的公式(5)，使得在判定时的针对性更强，得到的结论也就更准确，利用公式(5)可以通过得到的结果，可以较为准确的判断出分类是否准确。
显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。
Claims (10)
1.一种HMI人机交互系统，其特征在于，包括网络侧服务器和用户终端；其中，
所述用户终端，包括显示模块、输入模块、主控模块和无线通信模块；
所述输入模块，用于接收用户根据所述显示模块显示的登录界面图像输入的身份信息，并将所述身份信息向所述主控模块传输；所述主控模块，用于将身份信息通过所述无线通信模块传输向所述网络侧服务器传输；
所述网络侧服务器，用于将所述用户终端传输的所述身份信息与所述网络侧服务器内预设的用户信息存储器内的身份信息进行比对，当比对一致时，向所述用户终端传输登陆成功指令；
所述用户终端的主控模块通过所述无线通信模块接收到所述网络侧服务器传输的登录成功指令时，控制所述显示模块显示回收界面图像；
所述输入模块，还用于接收用户根据所述显示模块显示的回收界面图像输入的投放信息，并将所述投放信息向所述主控模块传输；
所述主控模块，用于根据所述投放信息控制打开相应的回收箱接收用户所要投放的物品。
2.如权利要求1所述的系统，其特征在于，
所述网络侧服务器，还用于将所述用户终端传输的所述身份信息与所述网络侧服务器内预设的用户信息存储器内的身份信息进行比对，当比对不一致时，向所述用户终端传输注册指令；
所述用户终端的主控模块通过所述无线通信模块接收到所述网络侧服务器传输的注册指令时，控制所述显示模块显示注册界面图像；
所述输入模块，还用于接收用户根据所述显示模块显示的注册界面图像输入身份信息和验证码信息，并将所述身份信息和验证码信息向所述主控模块传输；所述主控模块，用于将所述身份信息和验证码信息通过所述无线通信模块向所述网络侧服务器传输进行注册；
所述网络侧服务器，用于接收到所述用户终端传输的所述身份信息和验证码信息，对所述身份信息进行注册，并将所述身份信息向所述用户信息存储器传输进行存储，并向所述用户终端传输注册成功指令；
所述用户终端的主控模块，用于通过所述无线通信模块接收到所述网络侧服务器传输的所述注册成功指令时，控制所述显示模块显示注册成功界面图像；
所述输入模块，包括键盘或者话筒；所述显示模块，包括显示屏；
所述显示模块与所述输入模块，可具体实施为触摸显示屏；
所述无线通信模块，包括WiFi通信模块、蓝牙通信模块以及5G通信模块中的一种或多种。
3.如权利要求1所述的系统，其特征在于，
所述投放信息，包括纸类投放信息、瓶类投放信息、厨余投放信息中的任一种；
所述回收箱，包括纸类回收箱、瓶类回收箱、厨余回收箱中的任一种。
4.如权利要求1所述的系统，其特征在于，
所述用户终端，还包括计时模块；
所述计时模块，用于在所述显示模块显示所述回收界面图像时，按照预设时间周期进行计时，当计时结束后，向所述主控模块传输计时结束指令；
所述主控模块，接收到所述计时模块传输的计时结束指令后，控制所述显示模块显示所述登录界面图像。
5.如权利要求1所述的系统，其特征在于，
所述用户终端的显示模块，还用于显示二维码界面图像；
用户通过电子设备扫描所述显示模块显示的二维码界面图像与所述网络侧服务器建立通信连接；
用户通过电子设备将所述身份信息向所述网络侧服务器传输，所述网络侧服务器，用于将用户通过所述电子设备传输的所述身份信息与所述网络侧服务器内预设的用户信息存储器内的身份信息进行比对，当比对一致时，向所述电子设备传输回收界面图像；
所述电子设备，还用于接收用户根据所述电子设备显示的回收界面图像输入的投放信息，并将所述投放信息向所述网络侧服务器传输；
所述网络侧服务器，用于接收到所述电子设备传输的投放信息时，获取所述电子设备的定位信息，并向距离所述电子设备最近的所述用户终端的主控模块传输所述投放信息；
所述用户终端的主控模块通过所述无线通信模块接收到所述网络侧服务器传输的所述投放信息时，根据所述投放信息控制打开相应的回收箱接收用户所要投放的物品。
6.如权利要求5所述的系统，其特征在于，
所述网络侧服务器，还用于将所述电子传输的所述身份信息与所述网络侧服务器内预设的用户信息存储器内的身份信息进行比对，当比对不一致时，向所述电子设备传输注册指令；
所述电子设备接收所述网络侧服务器传输的所述注册指令时，用户根据所述注册指令输入所述身份信息和验证码信息，并向所述网络侧服务器传输进行注册；
所述网络侧服务器，用于接收到所述电子设备传输的所述身份信息和验证码信息，对所述身份信息进行注册，并将所述身份信息向所述用户信息存储器传输进行存储，并向所述电子设备传输注册成功指令；
所述电子设备，还用于接收到所述注册成功指令后向用户显示注册成功界面图像；
所述电子设备，包括具有通信功能的智能手机、个人电脑或者掌上电脑中的一种或多种。
7.如权利要求1所述的系统，其特征在于，
所述用户终端的主控模块，还用于根据用户投放物品所对应的回收箱计算积分，并将所获取的积分数据通过所述显示模块向用户展示；
所述主控模块，还用于将所述所述积分数据和所述积分数据对应的身份信息通过所述无线通信模块向所述网络侧服务器的积分存储器传输进行存储。
8.如权利要求2所述的系统，其特征在于，
所述输入模块，还用于接收用户根据所述显示模块显示的注册界面图像输入身份信息和验证码信息；具体步骤包括：
所述主控模块，包括验证码生成单元、图像获取单元和图像处理单元；所述验证码生成单元，用于根据所述身份信息按照预设算法生成所述验证码信息，并将所述验证码信息向所述图像处理单元传输；
所述图像获取单元，用于从预设的图像数据库中选取两张图像，并将其中一张图像作为前景图像，另一张图像作为背景图像，向所述图像处理单元传输；
所述图像处理单元，用于将所述验证码信息贴附于所述前景图像上，生成第一验证码图片；并将所述第一验证码图片中的验证码信息进行标记，将所述第一验证码图片标记区域以外的第一验证码图片的梯度替换为所述背景图像的梯度，生成第二验证码图片，并将所述第二验证码图片插入所述注册界面图像中，用户根据所述注册界面图像，输入所述验证码信息。
9.如权利要求1所述的系统，其特征在于，
所述主控模块，包括主控芯片，所述主控芯片的型号为STC12C5608AD，电容C1与电阻R1并联，所述主控芯片的引脚3与所述电容C1、电阻R1串联，所述电容C4连接VCC电源，所述主控芯片的引脚16接地，所述主控芯片的引脚7和8分别与电容CY1、电容C2和电容C3串联，所述电容C2和电容C3的连接处之间接地，所述电容C2和电容C3串联，所述电容CY1与电容C2和电容C3并联，所述主控芯片引脚29、30和31分别通过电阻R2、电阻R3和电阻R4串联LED1、LED2和LED3，所述LED1、LED2和LED3均连接VCC电源；
所述主控模块，还包括供电单元；所述供电单元，包括220V电源；所述220V电源与电桥D1串联，所述电桥D1一端接地，另一端与稳压芯片连接，所述稳压芯片一端接地，另一端与所述主控芯片连接；电容C4、C5、C6以及C7与所述稳压芯片并联。
10.如权利要求1所述的系统，其特征在于，
所述主控模块，还包括一个校验单元，用于校验用户根据所述显示模块显示的回收界面图像通过所述输入模块输入的投放信息与所述用户所要投放的物品是否为一类物品，若是一类则打开相应的回收箱，若不是一类则打开错误分类投放箱；其中所述校验单元工作的具体步骤如下所述：
步骤S1：获取所述用户所要投放的物品的n1个基础信息指标数值化后的值，并将所述n1个值都进行归一化，得到向量A1，同时，获取用户通过所述输入模块输入的投放信息的所述n1个基础信息的预设标准值，得到向量B1，并代入公式(1)进行初次校验；
其中，r1(A1,B1)为求解得到的初次校验值，A1i1为所述向量A1的第i1个值，B1i1为向量B1的第i1个值，其中i1＝1、2、3……n1，若所述初次校验值r1(A1,B1)大于0.5则所述初次校验合格，运行步骤S2，否则所述校验不合格，将打开错误分类投放箱；
步骤S2，通过初次校验后，进行精准校验，其中精准校验的具体步骤如下所述：拍摄所述要投放的物品L*L像素的图象，并将所述图像灰度化后形成像素矩阵B，将所述矩阵B代入公式(2)得到图像指标向量；
|B*BT-λE|＝0
其中，BT为矩阵B的转置，E为L阶的单位矩阵，λ为求解出来的中间向量，且所求解出来的向量λ含有L个值，C为最终求解的图像指标向量，rank()为将括号内的向量按从大到小进行排序；
步骤S3：所述校验单元中存在一个校验数据库，所述数据库中有P条记录，每条记录中包含有一张图像的图像指标向量的值，并标注所述图像为哪一类物品，并将所述P条记录的图像指标向量的L个值，形成一个P行L列的数据矩阵X；
步骤S4:根据用户通过所述输入模块输入的投放信息，将所述P条记录中标注的物品的类进行赋值，若所述标注的物品的类与所述投放信息为同一类物品时值为1，否则值为0，形成识别向量Y；
步骤S5:利用所述矩阵X和向量Y构建方程(3)
其中，e为自然常数，θT是θ的转置，θ为所需求解的值是一个向量θ＝(θ0,θ1,θ2,…θL)，Xi为矩阵X的第i行的值，hθ(Xi)为中间值，ln L(θ)为构建的方程表达式，Yi为向量Y的第i个值，[1,Xi]为将数字1添加到向量Xi的的最前面所形成的新向量，i＝1、2、3……P；
步骤S5:将所述方程(3)对θ向量求偏导，形成公式(4)，来求解θ；
其中Xj,m为矩阵X的第j行m列的值，i＝1、2、3……P，m＝1、2、3……L，公式(4)中共存在L+1个公式，存在向量θ里面的L+1个未知数，则求解公式(4)能得到向量θ的解；hθ(Xj)为中间值；Yj为向量Y的第j个值；j＝1、2、3……P；
步骤S6：将所述向量C和向量θ代入公式(5)，求解预测概率；
其中，向量C＝(C1、C2、C3、……CL)，rt为求解得到的预测概率，若所述rt大于0.7则用户通过所述输入模块输入的投放信息与所述用户所要投放的物品为一类物品，则打开与所述投放信息相应的回收箱，若rt小于等于0.7则用户通过所述输入模块输入的投放信息与所述用户所要投放的物品不是一类物品，则打开错误分类投放箱。
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2019
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