CN111169861A - 生活垃圾自动识别分类设备 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种生活垃圾自动识别分类设备，包括：壳体，用于放置包括多个垃圾的垃圾集；红外光谱装置，安装于所述壳体顶部的内表面上，用于获得所述垃圾集内不同位置上垃圾的红外光谱信息，以基于所述红外光谱信息获得所述垃圾集内不同位置上垃圾的类型。利用红外光谱装置获得垃圾集的具有空间位置信息的红外光谱信息，即垃圾集位于不同位置的独立的红外光谱信息，可以消除待测区域内的空间位置不同的不同类别的垃圾的红外光谱信息的相互干扰，从而大幅度提高垃圾的识别正确率。

Description

生活垃圾自动识别分类设备

技术领域

本发明涉及垃圾处理技术领域，特别是涉及一种生活垃圾自动识别分类设备。

背景技术

随着我国经济和人民生活水平的飞速发展，在日常生活中产生的生活垃圾数量也大幅度增长。传统的生活垃圾收集处理技术效率低下，而且会产生严重的二次污染现象，已经开始影响人们的生活质量。因此生活垃圾分类，采用现代技术进行后处理已经成为必然选择。所谓生活垃圾分类是指按照生活垃圾的不同成分、利用价值、对环境的影响及不同处理方式的要求分成属性不同的若干种类，从而有利于生活垃圾的回收利用和处置。通过分类投放、分类收集、分类运输和分类处理，实现生活垃圾减量化、资源化、无害化，从而改善人们的生活环境。根据国家现行的相关法律及指导意见，生活垃圾通常分为四大类。各省市的命名方式不同，但是分类依据基本一致。以杭州为例，分别是易腐垃圾、其他垃圾、可回收垃圾和有害垃圾。以上海为例，分别是湿垃圾、干垃圾、可回收垃圾和有害垃圾。还有部分城市将第一类垃圾命名为厨余垃圾。

目前市场上现存的智能垃圾分类设备都是基于可见光摄像头或者多个可见光摄像头的组合获取的视觉图像(照片)信息，进行人工智能机器视觉分类的方案。由于生活垃圾涉及物品种类繁多，且外部形态会在使用和废弃的过程中产生无法预估的随机变化，所以如果利用可见光摄像头所获取的视觉图像信息进行分类，需要海量的图像信息进行样本训练，这在现有的技术条件下是不可能完成的。因此目前市场上现存的采用基于可见光摄像头/摄像头组获取视觉图像信息的人工智能机器视觉技术的智能垃圾识别分类设备的识别成功率非常低，识别成功率长期维持在50％以下的水平，无法获得突破。

目前也有一部分文献或专利提及将应用红外光谱技术在智能垃圾分类识别设备上，但其只是单独采用红外光谱技术，导致存在以下缺陷：由于红外光谱是测量区域内红外波段光谱的混合光谱信息，所以如果未对于待测区域内物品或者多种物品的组合的红外光谱信息进行空间信息的区分，则会导致待测区域内的不同类别的物质红外光谱信息的相互干扰，从而大幅降低分类正确率。例如待测区域的待测样本为干垃圾湿垃圾混合垃圾，A区域的干垃圾的红外光谱会覆盖干扰B区域的湿垃圾的红外光谱，从而导致B区域的湿垃圾无法被正确识别。

发明内容

本发明的目的在于提供一种生活垃圾自动识别分类设备，以提高分类正确率。

为实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：

本发明提供了一种生活垃圾自动识别分类设备，包括：壳体，用于放置包括多个垃圾的垃圾集；红外光谱装置，安装于所述壳体顶部的内表面上，用于获得所述垃圾集内不同位置上垃圾的红外光谱信息，以基于所述红外光谱信息获得所述垃圾集内不同位置上垃圾的类型。

优选的，所述红外光谱装置为红外光谱成像仪或者为包括至少两个红外光谱传感器的红外光谱传感器组。

优选的，所述红外光谱成像仪分辨率为(1-1920)×(1-1920)，视场角20°-89°，焦距8mm-500mm。

优选的，所述红外光谱传感器组包括2-30个红外光谱传感器，单个所述红外光谱传感器的视场角为1°-80°，光谱分辨率为1nm-100nm。

优选的，还包括摄像头，安装于所述壳体顶部的内表面上，用于获得所述垃圾集的图像信息，以基于图像信息确定所述垃圾集内各垃圾的位置信息。

优选的，所述摄像头的视场角20°-89°，焦距为8mm-5000mm。

优选的，还包括安装于所述壳体内的光源。

优选的，所述光源安装于所述壳体内高于2/3高度的位置。

优选的，还包括安装于所述壳体内的温湿度传感器。

优选的，所述温湿度传感器安装于所述壳体内低于1/3高度，高于1/6高度的位置。

优选的，所述壳体内表面上覆盖有绝热材料层。

相比现有技术，本发明的有益效果在于：利用红外光谱装置获得垃圾集的具有空间位置信息的红外光谱信息，即垃圾集位于不同位置的独立的红外光谱信息，可以消除待测区域内的空间位置不同的不同类别的垃圾的红外光谱信息的相互干扰，从而大幅度提高垃圾的识别正确率。

附图说明

图1为本发明实施例提供的生活垃圾自动识别分类设备的示意图。

其中，1、壳体；2、绝热材料层；3、光源；4、红外光谱装置；5、摄像头；6、温湿度传感器。

具体实施方式

以下将结合附图，对本发明进行更为详细的描述，需要说明的是，下参照附图对本发明进行的描述仅是示意性的，而非限制性的。各个不同实施例之间可以进行相互组合，以构成未在以下描述中示出的其他实施例。

请参阅图1，本实施例提供了一种生活垃圾自动识别分类设备，包括：壳体1，用于放置包括多个垃圾的垃圾集；红外光谱装置4，安装于所述壳体1顶部的内表面上，用于获得所述垃圾集内不同位置上垃圾的红外光谱信息，以基于所述红外光谱信息获得所述垃圾集内不同位置上垃圾的类型。

使用时，可将所获得红外光谱信息传送至处理器(可安装于壳体1内部或外部)，由处理器对红外光谱信息进行分析，以得到所述垃圾集内不同位置上垃圾的类型。其工作原理可为：处理器将所获得各个红外光谱信息与红外光谱标准图谱进行比对，即可获得所述垃圾集内不同位置上垃圾的物质种类，进而判断其属于那种类型的垃圾(例如干垃圾、湿垃圾等)。

该生活垃圾自动识别分类设备可以有效的识别生活垃圾中的易腐垃圾、其他垃圾、有害垃圾、可回收垃圾等四种常规生活垃圾分类类别，并对于其中错误投放的情况进行甄别和报警，识别分类成功率超过80％。从而提高前端垃圾分类的效率，降低相应人工成本以及垃圾后处理成本。

红外光谱装置4为红外光谱成像仪或者为包括至少两个红外光谱传感器的红外光谱传感器组。红外光谱成像仪可扫描获得所述垃圾集内不同位置上垃圾的红外光谱信息。优选的，红外光谱成像仪的分辨率(1-1920)×(1-1920)，视场角20°-89°，焦距8mm-500mm。

红外光谱传感器组中红外光谱传感器设置个数优选为2-30个，单个红外光谱传感器视场角1°-80°，光谱分辨率1nm-100nm，光谱范围650nm-9000nm。安装位置在顶部内表面几何中心前后左右0mm-100mm范围内。各个红外光谱传感器一一对应于测量所述垃圾集内不同位置上垃圾的红外光谱信息，以应用于垃圾集中垃圾的识别分类。

其中，壳体1可为长方体结构，长宽高没有特别限制，可在100mm-1000mm范围内。可以为金属材质或者塑料类高分子复合材料。为垃圾识别提供一个避光环境，消除了环境光中紫外、可见光和红外光对于测试样本红外光谱的影响。另外为红外光谱装置4等部件提供相应的安装架构。壳体1上开设有门(图中未示出)，打开门后即可将垃圾扔到壳体1内部。

作为优选的实施例，所述壳体1内表面上覆盖有绝热材料层2。可以采用PU或者XPS材料。作用为生活垃圾识别测试提供一个绝热环境，保持测试箱体内温度稳定。

作为优选的实施例，还包括摄像头5和光源3。摄像头5安装于所述壳体1顶部的内表面上，用于获得所述垃圾集的图像信息，以基于可见光图像信息确定所述垃圾集内各垃圾的位置信息。摄像头5可为可见光摄像头，光源3可为可见光光源，色温范围2000-100000K。可以为LED灯带或灯管，及任何提供规定色温范围内的可见光的光源。安装位置优选为为绝热材料层2内表面高于2/3高度的任何位置。光源3为摄像头5采集可见光图像信息提供稳定光源。可见光摄像头及可见光光源可以用紫外光或红外光摄像头及相应光源代替。

进一步优选的，摄像头5的视场角20°-89°，焦距8mm-5000mm，分辨率(240-6000)×(240-6000)。固定在设备顶部绝热材料层2内表面，安装位置在顶部内表面几何中心前后左右0mm-100mm范围内吧，不与红外光谱装置4位置重合。作用为提供放置在壳体1的垃圾集的图像信息，将待测样本与背景(测试箱体底板绝热材料)或者前一次测试的残留物进行图像语义分割(Semantic segmentation)。

作为优选的实施例，还包括安装于所述壳体1内的温湿度传感器6，作用为提供壳体1内部测试环境的温度和湿度信息。更为优选的呢，所述温湿度传感器6安装于所述壳体1内低于1/3高度，高于1/6高度的位置。

上述实施方式仅为本发明的优选实施方式，不能以此来限定本发明保护的范围，本领域的技术人员在本发明的基础上所做的任何非实质性的变化及替换均属于本发明所要求保护的范围。

Claims (10)

1.一种生活垃圾自动识别分类设备，其特征在于，包括：

壳体(1)，用于放置包括多个垃圾的垃圾集；

红外光谱装置(4)，安装于所述壳体(1)顶部的内表面上，用于获得所述垃圾集内不同位置上垃圾的红外光谱信息，以基于所述红外光谱信息获得所述垃圾集内不同位置上垃圾的类型。

2.根据权利要求1所述的生活垃圾自动识别分类设备，其特征在于，所述红外光谱装置(4)为红外光谱成像仪或者为包括至少两个红外光谱传感器的红外光谱传感器组。

3.根据权利要求2所述的生活垃圾自动识别分类设备，其特征在于，所述红外光谱成像仪分辨率为(1-1920)×(1-1920)，视场角20°-89°，焦距8mm-500mm。

4.根据权利要求1所述的生活垃圾自动识别分类设备，其特征在于，所述红外光谱传感器组包括2-30个红外光谱传感器，单个所述红外光谱传感器的视场角为1°-80°，光谱分辨率为1nm-100nm。

5.根据权利要求1所述的生活垃圾自动识别分类设备，其特征在于，还包括摄像头(5)，安装于所述壳体(1)顶部的内表面上，用于获得所述垃圾集的图像信息，以基于图像信息确定所述垃圾集内各垃圾的位置信息。

6.根据权利要求1所述的生活垃圾自动识别分类设备，其特征在于，所述摄像头(5)的视场角20°-89°，焦距为8mm-5000mm。

7.根据权利要求1所述的生活垃圾自动识别分类设备，其特征在于，还包括安装于所述壳体(1)内的光源(3)。

8.根据权利要求7所述的生活垃圾自动识别分类设备，其特征在于，所述光源(3)安装于所述壳体(1)内高于2/3高度的位置。

9.根据权利要求1所述的生活垃圾自动识别分类设备，其特征在于，还包括安装于所述壳体(1)内的温湿度传感器(6)，所述温湿度传感器(6)优选安装于所述壳体(1)内低于1/3高度，高于1/6高度的位置。

10.根据权利要求1所述的生活垃圾自动识别分类设备，其特征在于，所述壳体(1)内表面上覆盖有绝热材料层(2)。

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