CN111776536A - 智能垃圾分类投放系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种智能垃圾分类投放系统，包括：麦克风，采集用户的语音信息；语音识别模块，对所述语音信息进行处理，得到文本指令；屏幕显示系统，采集垃圾图像信息；处理器，根据所述文本指令，确定第一垃圾类别，并根据所述第一垃圾类别，生成第一垃圾桶盖启动指令；或者，对所述垃圾图像信息进行分析，得到第二垃圾类别，根据所述第二垃圾类别，生成第二垃圾桶盖启动指令；控制模块，接收所述处理器发送的第一垃圾桶盖启动指令，根据所述第一垃圾桶盖启动指令，控制第一垃圾桶盖打开，或者，接收所述处理器发送的第二垃圾桶盖启动指令，并控制第二垃圾桶盖打开。由此，避免用户手动接触垃圾桶且可辅助用户鉴别垃圾种类。

Description

智能垃圾分类投放系统及方法

技术领域

本发明涉及语音识别技术领域，尤其涉及一种智能垃圾分类投放系统及方法。

背景技术

公共垃圾桶随意堆放在小区、街道、公园等公共场所，大部分为开放式垃圾投放，垃圾只是按垃圾桶上标明的类别，比如，可回收、不可回收、餐厨垃圾等，被动进行投放。

但是，现有技术中，开放式垃圾桶卫生条件差，经常堆满甚至溢出，气味难闻，造成环境二次污染；按照垃圾桶上标明的类别进行垃圾分类投放的方式形同虚设，经常有人不自觉的乱扔，无法达到真正垃圾分类投放、处理的目的。

发明内容

本发明实施例的目的是提供一种智能垃圾分类投放系统及方法，及解决现有技术中的开放式垃圾桶卫生条件差、不能分类投放的问题。

为解决上述问题，第一方面，本发明提供了一种智能垃圾分类投放系统，所述智能垃圾分类投放系统包括：

麦克风，采集用户的语音信息；

语音识别模块，与所述麦克风相连接，对所述语音信息进行处理，得到文本指令；

屏幕显示系统，采集垃圾图像信息；

处理器，分别与所述语音识别模块和所述屏幕显示系统相连接，根据所述文本指令，确定第一垃圾类别，并根据所述第一垃圾类别，生成第一垃圾桶盖启动指令；或者，对所述垃圾图像信息进行分析，得到第二垃圾类别，根据所述第二垃圾类别，生成第二垃圾桶盖启动指令；

控制模块，与所述处理器相连接，接收所述处理器发送的第一垃圾桶盖启动指令，根据所述第一垃圾桶盖启动指令，控制第一垃圾桶盖打开，或者，接收所述处理器发送的第二垃圾桶盖启动指令，根据所述第二垃圾桶盖启动指令，控制第二垃圾桶盖打开。

在一种可能的实现方式中，所述屏幕显示系统，与所述处理器相连接，根据所述第一垃圾类别或者所述第二垃圾类别，显示所述垃圾类别对应的垃圾类别图像。

在一种可能的实现方式中，所述系统还包括语音播报模块；

所述语音播报模块，与所述处理器相连接，根据所述第二垃圾类别，播放所述垃圾类别对应的提示语。

在一种可能的实现方式中，所述语音识别模块具体用于：

对所述语音信息进行预处理，得到第一数字信号；

对所述第一数字信号进行特征提取，得到特征参数；

将所述特征参数与预设的因素模型中的参考模式库中的模板进行匹配，得到文本指令。

在一种可能的实现方式中，所述屏幕显示系统，与服务器相连接，接收服务器发送的实用信息；所述实用信息包括环保常识信息、公共信息和商业广告信息。

在一种可能的实现方式中，所述屏幕显示系统包括摄像头，所述屏幕显示系统，采集垃圾图像信息具体为：

通过所述摄像头采集垃圾图像信息。

第二方面，本发明提供了一种智能垃圾分类投放方法，所述智能垃圾分类投放方法包括：

麦克风采集用户的语音信息；

语音识别模块对所述语音信息进行处理，得到文本指令；

屏幕显示系统采集垃圾图像信息；

处理器根据所述文本指令，确定第一垃圾类别，并根据所述第一垃圾类别，生成第一垃圾桶盖启动指令；或者，处理器对所述垃圾图像信息进行分析，得到第二垃圾类别，根据所述第二垃圾类别，生成第二垃圾桶盖启动指令；

控制模块接收所述处理器发送的第一垃圾桶盖启动指令，根据所述第一垃圾桶盖启动指令，控制第一垃圾桶盖打开，或者，控制模块接收所述处理器发送的第二垃圾桶盖启动指令，根据所述第二垃圾桶盖启动指令，控制第二垃圾桶盖打开。

在一种可能的实现方式中，所述方法还包括：

所述屏幕显示系统根据所述第一垃圾类别或者所述第二垃圾类别，显示所述垃圾类别对应的垃圾类别图像。

在一种可能的实现方式中，所述方法还包括：

语音播报模块根据所述第二垃圾类别，播放所述垃圾类别对应的提示语。

在一种可能的实现方式中，所述语音识别模块对所述语音信息进行处理，得到文本指令具体包括：

对所述语音信息进行预处理，得到第一数字信号；

对所述第一数字信号进行特征提取，得到特征参数；

将所述特征参数与预设的因素模型中的参考模式库中的模板进行匹配，得到文本指令。

通过应用本发明实施例提供的智能垃圾分类投放系统及方法，自锁式加盖垃圾桶更加清洁卫生，通过语音识别或者图像采集可以自动便捷的打开垃圾桶盖，避免用户手动接触垃圾桶；而且屏幕显示系统自带的图像识别功能，可辅助用户鉴别垃圾种类，达到精准投放；屏幕显示系统日常可显示一些有用信息，帮助人们逐步提高环保意识。商业广告可以增加收入，补贴商家的采购和运营成本。

附图说明

图1为本发明实施例一提供的智能垃圾分类投放系统结构示意图；

图2为本发明实施例二提供的智能垃圾分类投放方法流程示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本申请作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释相关发明，而非对该发明的限定。另外还需要说明的是，为便于描述，附图中仅示出了与有关发明相关的部分。

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本申请。

图1为本发明实施例一提供的智能垃圾分类投放系统结构示意图。本申请针对自锁式加盖垃圾桶。其中，智能垃圾分类投放系统包括：麦克风、语音识别模块、屏幕显示系统、处理器(图中未示出)、控制模块(图中未示出)和垃圾桶。

麦克风，采集用户的语音信息。

语音识别模块，与麦克风相连接，对语音信息进行处理，得到文本指令。

语音识别模块具体用于：对语音信息进行预处理，得到第一数字信号；对第一数字信号进行特征提取，得到特征参数；将特征参数与预设的因素模型中的参考模式库中的模板进行匹配，得到文本指令。

屏幕显示系统，采集垃圾图像信息。

处理器，分别与语音识别模块和屏幕显示系统相连接，用于根据文本指令，确定第一垃圾类别，并根据第一垃圾类别，生成第一垃圾桶盖启动指令；或者，对垃圾图像信息进行分析，得到第二垃圾类别，根据第二垃圾类别，生成第二垃圾桶盖启动指令。

控制模块，与处理器相连接，接收处理器发送的第一垃圾桶盖启动指令，根据第一垃圾桶盖启动指令，控制第一垃圾桶盖打开，或者，接收处理器发送的第二垃圾桶盖启动指令，根据第二垃圾桶盖启动指令，控制第二垃圾桶盖打开。

其中，控制模块可以包括电机控制器和电机，电机控制器接收第一垃圾桶盖启动指令，或者第二垃圾桶盖启动指令，并通过电机控制器控制对应的电机运转，从而带动垃圾桶盖打开。

屏幕显示系统根据第一垃圾类别或者第二垃圾类别，显示垃圾类别对应的垃圾类别图像。

具体的，对于通过用户输入的语音信息确定的第一垃圾类别，可以对其进行显示，同样的，对于通过图像采集确定的第二垃圾类别，可以对其进行显示。

语音播报模块，根据第二垃圾类别，播放垃圾类别对应的提示语。

述屏幕显示系统还用于,与服务器相连接，接收服务器发送的实用信息；实用信息包括环保常识信息、公共信息和商业广告信息。

图2为本发明实施例二提供的智能垃圾分类投放方法流程示意图。下面结合图1和图2，对本申请的进行详细的描述。如图1所示，本申请包括以下步骤：

步骤210，麦克风采集用户的语音信息。

具体的，可以通过麦克风采集用户的语音信息，此处的语音信息，可以包括唤醒词和关键词，比如，用户的语音信息为“嗨，餐厨垃圾”，其中，“嗨”为唤醒词，“餐厨垃圾”为关键词。

步骤220，语音识别模块对语音信息进行处理，得到文本指令。

具体的，对于唤醒词，语音识别模块中国已经预设有唤醒词模板，当语音识别模块识别到唤醒词后，可以向处理器发送消息，以唤醒处理器。

对于关键词，可以识别出关键词后，得到文本指令，具体的步骤如下：

首先，对语音信息进行预处理，得到第一数字信号；其次，对第一数字信号进行特征提取，得到特征参数；最后，将特征参数与预设的因素模型中的参考模式库中的模板进行匹配，得到文本指令。

其中，对语音信息进行预处理又包括如下内容：对语音信息进行采样与量化处理，得到原始数字信息；

对原始数字信息进行预加重处理，得到预加重语音信息；

对预加重语音信息进行分帧处理，得到分帧语音信息；

对分帧语音信息进行加窗处理，得到第一数字信号。

其中，在对语音信息进行预加重之前，还需要进行采样与量化，采样的目的是对模拟音频信息波形进行分割，量化的目的是用整形值存储采样测得的振幅值。对语音信息进行预加重的目的，是为了对语音的高频部分进行加重，去除口唇辐射的影响，增加语音的高频分辨率。一般通过传递函数为一阶FIR高通数字滤波器来实现预加重，其中a为预加重系数，0.9<a<1.0。设n时刻的语音采样值为x(n)，经过预加重处理后的结果为y(n))＝x(n)-ax(n-1),这里取a＝0.98。

进行预加重数字滤波处理后，下面就是进行分帧处理，语音信息具有短时平稳性(10--30ms内可以认为语音信息近似不变)，这样就可以把语音信息分为一些短段来来进行处理，这就是分帧，语音信息的分帧是采用可移动的有限长度的窗口进行加权的方法来实现。一般每秒的帧数约为33-100帧，视情况而定。一般的分帧方法为交叠分段的方法，前一帧和后一帧的交叠部分称为帧移，帧移与帧长的比值一般为0-0.5。

加窗一般是加汉明窗或矩形窗，从而增大对高频分量的衰减。

其中，可以根据第一数字信号的不同用途，提取不同的特征参数。其中，特征参数主要有线性预测系数(Linear Predictive Cepstral Coding，LPCC)、感知线性预测系数(Perceptual Linear Predictive，PLP)、梅尔频率倒谱系数(Mel Frequency CepstrumCoefficient，MFCC)，当特征参数为MFCC时，对第一数字信号进行特征提取，得到特征参数具体包括：

首先，利用快速傅氏变换(Fast Fourier Transformation，FFT)将第一数字信号从时域信号转变为频域信号；然后，对频域信号依照Mel刻度分布的三角滤波器组进行卷积；接着，根据卷积结果，对三角滤波器组中各三角滤波器的输出构成的向量进行离余弦变化(Discrete Cosine Transform，DCT)；最后，取DCT中前N个系数，得到第一数字信号的特征参数。

其中，因素模型主要是考虑到各地的口音不同，可以针对性的设置不同口音对应的因素模型，每一个因素模型下，都包括多个参考模板，在确定特征参数对应的因素模型后，将特征参数与因素模型下的参考模板进行相似性打分，从而可以得到打分最高的参考模板为特征参数对应的文本指令。

其中，此处的因素模型，可以在设置垃圾桶之前，进行调研，从而确定本地人口结构，从而设置满足本地人口结构的因素模型，以满足人群的需求。

步骤230，屏幕显示系统采集垃圾图像信息。

具体的，屏幕显示系统中集成有摄像头，可以通过摄像头，采集垃圾图像信息。

进一步的，步骤230之后还可以包括：语音播报模块根据垃圾类别，播放垃圾类别对应的提示语。

进一步的，步骤230之后还可以包括：屏幕显示系统与处理器相连接，用于根据第一垃圾类别或者第二垃圾类别，显示垃圾类别对应的垃圾类别图像。

比如用户将电池置于摄像头拍摄范围内，屏幕显示系统中的摄像头采集到电池图像信息。当处理器识别出是电池后，语音播报模块根据电池对应的提示语库，调用相应的提示语，比如，语音播报模块可以智能播报出“该物品属于有害垃圾”。从而，提高了用户体验，便于用户快速的得到垃圾类别。

再比如，处理器识别出是电池后，可以调用预设的电池对应的图像，并发送给屏幕显示系统，从而使得屏幕显示系统在屏幕上显示“有害垃圾”的图像。便于用户可以直观的获得垃圾类别。

步骤240，处理器根据文本指令，确定第一垃圾类别，并根据第一垃圾类别，生成第一垃圾桶盖启动指令；或者，处理器对垃圾图像信息进行分析，得到第二垃圾类别，根据第二垃圾类别，生成第二垃圾桶盖启动指令。

具体的，其中，可以根据文本指令和预设的协议，确定文本指令对应的二进制指令。

具体的，由于对垃圾桶进行控制的文本指令比较简单，主要涉及到“可回收垃圾”、“不可回收垃圾”、“餐厨垃圾”、“有害垃圾”、“其他垃圾”等，因此，可以针对每个文本指令，设定文本指令对应的二进制指令，并将文本指令对应的二进制指令以表格的方式，存储在处理器的数据库中，当解析出文本指令时，可以通过在数据库进行查询，从而确定文本指令对应的二进制指令。

比如，示例而非限定，文本指令是“可回收垃圾”，对应的二进制指令为001、“不可回收垃圾”，对应的二进制指令为010、“餐厨垃圾”对应的二进制指令为011、“有害垃圾”对应的二进制指令为100、“其他垃圾”对应的二进制指令为101等。

步骤250，控制模块接收处理器发送的第一垃圾桶盖启动指令，根据第一垃圾桶盖启动指令，控制第一垃圾桶盖打开，或者，控制模块接收处理器发送的第二垃圾桶盖启动指令，根据第二垃圾桶盖启动指令，控制第二垃圾桶盖打开。

具体的，对于通过麦克风采集的语音信息，处理器可以将第一垃圾桶盖启动指令发送给控制模块，以使控制模块控制第一垃圾桶盖打开。

对于通过图像采集输入的图像信息，处理器可以将第二垃圾桶盖启动指令发送给控制模块，以使控制模块控制第二垃圾桶盖打开。

可以理解的是，此处的第一和第二，仅仅是对于两种不同的采集方式进行区分，并无其他含义，此时，第一垃圾桶盖可以是有害垃圾的垃圾桶盖，第二垃圾桶盖可以是餐厨垃圾的垃圾桶盖，也可以是有害垃圾的垃圾桶盖，本申请对此并不限定。

进一步的，屏幕显示系统还可以与服务器相连接，接收服务器发送的实用信息；实用信息包括环保常识信息、公共信息和商业广告信息。

具体的，服务器可以是智能垃圾分类投放系统的服务器，屏幕显示系统在日常可以显示一些环保小常识、公共信息、商业广告信息等。比如，什么样的废品、废物属于哪类垃圾；

公共信息，比如可以根据垃圾桶所处的场所，显示一些跟场所相关的信息。如：小区物业信息、公园景点和线路信息、街道上的可显示一些即时新闻类信息；

商业广告信息，比如商家的推广广告，从而可以赚取一些费用，以降低智能垃圾分类投放系统的采购和运营成本。

通过应用本发明实施例提供的智能垃圾分类投放方法，自锁式加盖垃圾桶更加清洁卫生，通过语音识别或者图像采集可以自动便捷的打开垃圾桶盖，避免用户手动接触垃圾桶；而且屏幕显示系统自带的图像识别功能，可辅助用户鉴别垃圾种类，达到精准投放；屏幕显示系统日常可显示一些有用信息，帮助人们逐步提高环保意识。商业广告可以增加收入，补贴商家的采购和运营成本。

专业人员应该还可以进一步意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的单元及算法步骤，能够以电子硬件、计算机软件或者二者的结合来实现，为了清楚地说明硬件和软件的可互换性，在上述说明中已经按照功能一般性地描述了各示例的组成及步骤。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本发明的范围。

结合本文中所公开的实施例描述的方法或算法的步骤可以用硬件、处理器执行的软件模块，或者二者的结合来实施。软件模块可以置于随机存储器(RAM)、内存、只读存储器(ROM)、电可编程ROM、电可擦除可编程ROM、寄存器、硬盘、可移动磁盘、CD-ROM、或技术领域内所公知的任意其它形式的存储介质中。

以上的具体实施方式，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上仅为本发明的具体实施方式而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种智能垃圾分类投放系统，其特征在于，所述智能垃圾分类投放系统包括：

麦克风，采集用户的语音信息；

语音识别模块，与所述麦克风相连接，对所述语音信息进行处理，得到文本指令；

屏幕显示系统，采集垃圾图像信息；

处理器，分别与所述语音识别模块和所述屏幕显示系统相连接，根据所述文本指令，确定第一垃圾类别，并根据所述第一垃圾类别，生成第一垃圾桶盖启动指令；或者，对所述垃圾图像信息进行分析，得到第二垃圾类别，根据所述第二垃圾类别，生成第二垃圾桶盖启动指令；

控制模块，与所述处理器相连接，接收所述处理器发送的第一垃圾桶盖启动指令，根据所述第一垃圾桶盖启动指令，控制第一垃圾桶盖打开，或者，接收所述处理器发送的第二垃圾桶盖启动指令，根据所述第二垃圾桶盖启动指令，控制第二垃圾桶盖打开。

2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述屏幕显示系统，与所述处理器相连接，根据所述第一垃圾类别或者所述第二垃圾类别，显示所述垃圾类别对应的垃圾类别图像。

3.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述系统还包括语音播报模块；

所述语音播报模块，与所述处理器相连接，根据所述第二垃圾类别，播放所述垃圾类别对应的提示语。

4.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述语音识别模块具体用于：

对所述语音信息进行预处理，得到第一数字信号；

对所述第一数字信号进行特征提取，得到特征参数；

将所述特征参数与预设的因素模型中的参考模式库中的模板进行匹配，得到文本指令。

5.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述屏幕显示系统，与服务器相连接，接收服务器发送的实用信息；所述实用信息包括环保常识信息、公共信息和商业广告信息。

6.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述屏幕显示系统包括摄像头，所述屏幕显示系统，采集垃圾图像信息具体为：

通过所述摄像头采集垃圾图像信息。

7.一种智能垃圾分类投放方法，其特征在于，所述智能垃圾分类投放方法包括：

麦克风采集用户的语音信息；

语音识别模块对所述语音信息进行处理，得到文本指令；

屏幕显示系统采集垃圾图像信息；

处理器根据所述文本指令，确定第一垃圾类别，并根据所述第一垃圾类别，生成第一垃圾桶盖启动指令；或者，处理器对所述垃圾图像信息进行分析，得到第二垃圾类别，根据所述第二垃圾类别，生成第二垃圾桶盖启动指令；

控制模块接收所述处理器发送的第一垃圾桶盖启动指令，根据所述第一垃圾桶盖启动指令，控制第一垃圾桶盖打开，或者，控制模块接收所述处理器发送的第二垃圾桶盖启动指令，根据所述第二垃圾桶盖启动指令，控制第二垃圾桶盖打开。

8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：

所述屏幕显示系统根据所述第一垃圾类别或者所述第二垃圾类别，显示所述垃圾类别对应的垃圾类别图像。

9.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：

语音播报模块根据所述第二垃圾类别，播放所述垃圾类别对应的提示语。

10.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述语音识别模块对所述语音信息进行处理，得到文本指令具体包括：

对所述语音信息进行预处理，得到第一数字信号；

对所述第一数字信号进行特征提取，得到特征参数；

将所述特征参数与预设的因素模型中的参考模式库中的模板进行匹配，得到文本指令。

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