CN112320135A - 一种智能分类垃圾箱 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种智能分类垃圾箱，包括：上箱体和下箱体，上箱体与下箱体之间卡扣连接。本发明通过智能训练，生成垃圾种类二级矩阵组A0，视觉检测器对待识别垃圾进行拍照并将拍好的照片传递至所述中控模块，中控模块通过照片对垃圾进行一次识别；当所述中控模块无法单独从照片对待识别垃圾进行分类时，中控模块启动应变片，通过垃圾单位质量对待识别垃圾的种类进行二次判定；当所述中控模块无法从照片和垃圾单位质量对待识别垃圾进行分类时，中控模块对垃圾进行材质识别，以进行三次判定；本发明通过三次判定，能减少人工分类时间并准确判别垃圾种类。

Description

一种智能分类垃圾箱
技术领域
本发明涉及垃圾分类技术领域，尤其涉及一种智能分类垃圾箱。
背景技术
在我们日常生活中，会产生不同类型的垃圾。不同的垃圾投放在一起加大了垃圾分拣压力，提高了垃圾再利用的成本，也对生态环境构成了严重威胁。过去，我们一般利用宣传和道德力量，推动垃圾分类投放，但效果不佳。2019年7月1日，《上海市生活垃圾管理条例》正式实施，开启了垃圾分类投放强制要求时代。
现代社会，生活节奏如此之快，人们扔垃圾都想图简单，不要浪费更多的时间。而现在人们在扔垃圾时，觉得让垃圾分类是一件繁琐恼心的事情。首先需要我们自己恼心地分辨此垃圾是属于哪一类垃圾，其次再去看哪一个垃圾仓是对应的垃圾仓，最后打开对应垃圾仓，把此垃圾投入对应的垃圾仓，关闭垃圾仓，这一系列的过程使得大多数人很烦恼，觉得很浪费时间，有时候还分辨不出此垃圾到底是属于哪一类垃圾，导致分类很容易出错，分类的出错增加了后续垃圾处理工作人员的工作难度和强度。
发明内容
为此，本发明提供一种智能分类垃圾箱，用以克服现有技术中人为垃圾分类浪费时间且容易分错类的问题。
为实现上述目的，本发明提供一种智能分类垃圾箱，其特征在于，包括：上箱体和下箱体，上箱体与下箱体之间卡扣连接；
所述上箱体包括：上箱体主体、中控模块、视觉检测器、射线收发器、应力片、第一电机、第一从动齿、第二从动齿、下压块、滤水网、排水孔、下放阀、第一转动结构、排线通道和投放口；
所述下箱体包括：下箱体主体、多个内胆、污水仓、卡槽、活动槽、多个弹簧、第二电机、第三从动齿和第二转动结构；
在使用智能分类垃圾箱之前，对所述中控模块进行智能训练，向中控模块中输入大量常见垃圾图片，中控模块通过内设算法获取各常见垃圾静态特征数据并将各常见垃圾静态特征数据作为标准图像数据样本，每一图像数据样本用以生成对应垃圾的图像，中控模块将所有的数据样本进行合并，生成垃圾种类二级矩阵组A0；
当所述投放口有垃圾X投入时，所述视觉检测器对垃圾X进行拍照并将拍好的照片传递至所述中控模块，中控模块对照片进行特征提取并将提取的信息进行整合生成待识别垃圾图像轮廓信息和色彩分布信息，中控模块将提取到的信息与垃圾种类二级矩阵组A0内参数做对比，中控模块选取对比结果重合度最高的三组垃圾矩阵数据并对三组数据进行吻合度计算，中控模块通过吻合度判定待识别垃圾种类；
当所述中控模块无法单独从照片对待识别垃圾进行分类时，所述中控模块控制所述应变片启动以采集待识别垃圾重量，中控模块通过所述照片信息与待识别垃圾重量计算待识别垃圾单位质量，中控模块通过垃圾单位质量对待识别垃圾的种类进行二次判定；
当所述中控模块无法从照片和垃圾单位质量对待识别垃圾进行分类时，所述中控模块控制射线收发器启动以对获取待识别垃圾光谱，中控模块通过待识别垃圾光谱对待识别垃圾的种类进行最终判定。
进一步地，在使用智能分类垃圾箱之前，向所述中控模块内输入大量的各类常见垃圾不同角度照片，对中控模块进行Batch Normalization训练，以使中控模块具有对垃圾的图像识别能力；在所述中控模块训练完成后，所述中控模块内生成垃圾种类二级矩阵组A0(A1,A2,A3,A4),其中，A1为第一预设垃圾种类矩阵组，A2为第二预设垃圾种类矩阵组，A3为第三预设垃圾种类矩阵组，A4为第四预设垃圾种类矩阵组；
对于第i预设垃圾种类矩阵组Ai，Ai(Ai1,Ai2……Ain),其中，Ai1为第i预设垃圾种类第一类垃圾矩阵，Ai2为第i预设垃圾种类第二类垃圾矩阵，Ain为第i预设垃圾种类第n类垃圾矩阵；
对于为第i预设垃圾种类第j类垃圾矩阵Aij，Aij(aij,bij),其中，aij为第i预设垃圾种类第j类垃圾图像轮廓参数，bij为第i预设垃圾种类第j类垃圾色彩分布参数；
当所述投放口有垃圾X投入时，所述视觉检测器对垃圾X进行拍照并将拍好的照片传递至所述中控模块，中控模块对照片进行特征提取并将提取的信息进行整合生成待识别垃圾图像轮廓信息a和色彩分布信息b，中控模块将a与b与二级矩阵组A0内参数进行对比，中控模块选取对比结果符合度最高的三组垃圾矩阵数据，Ai1j1，Ai2j2，Ai3j3,其中，垃圾X与Ai1j1图像轮廓重合度为Y1，色彩分布重合度为Z1,垃圾X与Ai2j2图像轮廓重合度为Y2，色彩分布重合度为Z2,垃圾X与Ai3j3图像轮廓重合度为Y3，色彩分布重合度为Z3,中控模块计算垃圾X与三组垃圾矩阵的吻合度：
Figure BDA0002796652760000031
Figure BDA0002796652760000032
Figure BDA0002796652760000033
其中，α为图像轮廓重合度对吻合度的权重参数，β为图像轮廓重合度对吻合度的权重参数；
当i1，i2，i3均不相等时，所述中控模块判断W1、W2和W3之间大小关系，当Wo≥Wp≥Wq且Wo≥1.2Wp时,o＝1,2,3,p＝1,2,3,q＝1,2,3,中控模块判定垃圾属于io种类垃圾；
当i1，i2，i3中存在两项相等时，所述中控模块判断W1、W2和W3之间大小关系，Wo≥Wp≥Wq，当o＝p时，中控模块判定垃圾属于io种类垃圾；当Wo≥Wp≥Wq且o＝q时，中控模块计算U,
Figure BDA0002796652760000034
当U≥1.2时，中控模块判定垃圾属于io种类垃圾；
当i1＝i2＝i3时，中控模块判定垃圾属于io种类垃圾；
当中控模块判定垃圾属于io种类垃圾时，中控模块控制第二电机转动使io种类垃圾内胆转到所述投放口下方，中控模块控制下放阀开启，将垃圾投放至io种类垃圾内胆。
进一步地，所述中控模块还设有垃圾单位质量矩阵组C0(C1,C2,C3,C4)，其中，C1为第一预设垃圾种类垃圾单位质量矩阵，C2为第二预设垃圾种类垃圾单位质量矩阵，C3为第三预设垃圾种类垃圾单位质量矩阵，C4为第四预设垃圾种类垃圾单位质量矩阵；
对于第i预设垃圾种类垃圾单位质量矩阵Ci，Ci(Ci1，Ci2……Cin),其中，Ci1为第i预设垃圾种类第一预设材料，Ci2为第i预设垃圾种类第二预设材料，Ci3为第i预设垃圾种类第三预设材料，Ci4为第i预设垃圾种类第四预设材料；
当i1，i2，i3均不相等、Wo≥Wp≥Wq且Wo＜1.2Wp时或当i1，i2，i3中存在两项相等、当Wo≥Wp≥Wq、o＝q、且U＜1.2时，所述中控模块无法单独从图片对待识别垃圾进行分类，中控模块从垃圾单位质量矩阵组C0中选取Ciojo和Cipjp,中控模块根据图像识别垃圾体积T并启动应变片检测垃圾重量P,中控模块计算待识别垃圾单位质量C,
Figure BDA0002796652760000041
中控模块将C与Ciojo和Cipjp分别进行对比，计算对比差值：
Figure BDA0002796652760000042
Figure BDA0002796652760000043
当co≤0.05且cp＞0.05时，中控模块判定垃圾属于io种类垃圾，中控模块控制第二电机转动使io种类垃圾内胆转到所述投放口下方，中控模块控制下放阀开启，将垃圾投放至io种类垃圾内胆；
当co＞0.05且cp≤0.05时，中控模块判定垃圾属于ip种类垃圾，中控模块控制第二电机转动使ip种类垃圾内胆转到所述投放口下方，中控模块控制下放阀开启，将垃圾投放至ip种类垃圾内胆。
进一步地，所述中控模块中还设有材料矩阵组B0(B1,B2,B3,B4)，其中，B1为第一预设垃圾种类材料光谱矩阵，B2为第二预设垃圾种类材料光谱矩阵，B3为第三预设垃圾种类材料光谱矩阵，B3为第四预设垃圾种类材料光谱矩阵；
对于第i预设垃圾种类材料光谱矩阵Bi,i＝1,2,3,4,Bi(Bi1，Bi2……Bin),其中，Bi1为第i预设垃圾种类第一预设材料光谱，Bi2为第i预设垃圾种类第二预设材料光谱，Bi3为第i预设垃圾种类第三预设材料光谱，Bi4为第i预设垃圾种类第四预设材料光谱；
当co≤0.05且cp≤0.05成立或co＞0.05且cp＞0.05成立时，所述中控模块无法通过垃圾单位质量对待识别垃圾进行分类识别，中控模块从材料矩阵组B0中选取第io预设垃圾种类第jo预设材料光谱Biojo和第ip预设垃圾种类第jp预设材料光谱Bipjp；所述中控模块启动射线收发器扫描待识别垃圾材料B并将B与Biojo和Bipjp分别进行对比：
当B与Biojo相似度高时，中控模块判定垃圾属于io种类垃圾，中控模块控制第二电机转动使io种类垃圾内胆转到所述投放口下方，中控模块控制下放阀开启，将垃圾投放至io种类垃圾内胆；
当B与Bipjp相似度高时，中控模块判定垃圾属于ip种类垃圾，中控模块控制第二电机转动使ip种类垃圾内胆转到所述投放口下方，中控模块控制下放阀开启，将垃圾投放至ip种类垃圾内胆；
进一步地，所述中控模块对照片进行特征提取，当中控模块判定待识别垃圾为具有规则形状物体时，所述中控模块控制所述射线收发器启动检测待识别垃圾是否装有液体，当待识别垃圾中不存在液体时，按照上述操作，对垃圾进行分类识别；
当待识别垃圾中存在液体时，所述中控模块控制所述第一电机启动，第一电机带动所述第一转动结构旋转，第一旋转结构带动待识别垃圾旋转至所述下压块下方，中控模块控制所述第一电机与所述第一从动齿脱位并与所述第二从动齿上位，第一电机通过第二从动齿带动下压块下压排出待识别垃圾中的液体，液体通过所述滤水网流经所述排水孔至所述污水仓中；待识别垃圾中的液体排出后，所述中控模块控制所述第一电机反转以带动所述下压块上升，当下压块升到最高点时，中控模块控制所述第一电机与所述第二从动齿脱位并与所述第一从动齿上位用以使第一转动结构带动待识别垃圾回转至所述视觉检测器下方，按照上述操作对垃圾进行识别。
进一步地，所述上箱体为所述分类垃圾箱智能识别部件，所述中控模块设置在所述上箱体主体内部，用以根据所述视觉检测器、射线收发器和应力片采集到的信息判断垃圾种类并将垃圾投放到对应的内胆里；所述第一电机设置在所述上箱体主体内部并与所述中控模块相连，所述第一电机上设有第一主动齿，所述第一主动齿分别与所述第一从动齿和第二从动齿相连；所述第一转动结构与所述第一从动齿相连；所述下压块与第二从动齿相连；所述下放阀设置在所述滤水网上；所述投放口位于上箱体主体的一侧，用以投放垃圾。
进一步地，在所述下箱体中，各所述内胆均匀分布在所述下箱体主体内部；所述污水仓设置在所述下箱体主体外壁；所述卡槽设置在所述下箱体内壁中部；所述活动槽；各所述弹簧设置于所述内胆下方；所述第二电机设置在所述下箱体主体底部并与所述中控模块无线相连；所述第二转动结构通过所述第三从动齿与所述第二电机相连。
进一步地，各所述内胆上设有卡簧，内胆通过卡簧卡住卡槽固定在所述下箱体主体上。
进一步地，各所述内胆和污水仓中设有传感器，用以检测内胆中的垃圾量与污水仓中的污水量并将检测结果传递至中控模块，所述中控模块与用户手机无线连接，当垃圾量或污水量达到一定值时，中控模块向用户手机发送提示信息。
进一步地，所述活动槽设置在所述下箱体内壁中部并与所述卡槽相连，活动槽上设有弹出按钮，当用户需要倾倒内胆中垃圾时，先将所述上箱体与所述下箱体分离，而后按下弹出按钮，内胆将自动弹出。
与现有技术相比，本发明的有益效果在于，
进一步地，当所述投放口有垃圾X投入时，所述视觉检测器对垃圾X进行拍照并将拍好的照片传递至所述中控模块，中控模块对照片进行特征提取并将提取的信息进行整合生成待识别垃圾图像轮廓信息和色彩分布信息，中控模块将提取到的信息与垃圾种类二级矩阵组A0内参数做对比，中控模块选取对比结果重合度最高的三组垃圾矩阵数据并对三组数据进行吻合度计算，中控模块通过吻合度判定待识别垃圾种类；本发明通过图像识别，进一步减少人工分类时间并准确判别垃圾种类。
进一步地，当所述中控模块无法单独从照片对待识别垃圾进行分类时，所述中控模块控制所述应变片启动以采集待识别垃圾重量，中控模块通过所述照片信息与待识别垃圾重量计算待识别垃圾单位质量，中控模块通过垃圾单位质量对待识别垃圾的种类进行二次判定，进一步减少人工分类时间并准确判别垃圾种类。
进一步地，当所述中控模块无法从照片和垃圾单位质量对待识别垃圾进行分类时，所述中控模块控制射线收发器启动以对获取待识别垃圾光谱，中控模块通过待识别垃圾光谱对待识别垃圾的种类进行最终判定，进一步减少人工分类时间并准确判别垃圾种类。
进一步地，所述中控模块对照片进行特征提取，当中控模块判定待识别垃圾为具有规则形状物体时，所述中控模块控制所述射线收发器启动检测待识别垃圾是否装有液体，当待识别垃圾中不存在液体时，按照上述操作，对垃圾进行分类识别；当待识别垃圾中存在液体时，所述中控模块控制所述第一电机启动，第一电机带动所述第一转动结构旋转，第一旋转结构带动待识别垃圾旋转至所述下压块下方，中控模块控制所述第一电机与所述第一从动齿脱位并与所述第二从动齿上位，第一电机通过第二从动齿带动下压块下压排出待识别垃圾中的液体，液体通过所述滤水网流经所述排水孔至所述污水仓中；待识别垃圾中的液体排出后，所述中控模块控制所述第一电机反转以带动所述下压块上升，当下压块升到最高点时，中控模块控制所述第一电机与所述第二从动齿脱位并与所述第一从动齿上位用以使第一转动结构带动待识别垃圾回转至所述视觉检测器下方，按照上述操作对垃圾进行识别，清除垃圾中不必要的液体，进一步减少人工分类时间并准确判别垃圾种类。
附图说明
图1为本发明所述智能分类垃圾箱的结构示意图；
图2为本发明所述上箱体的结构示意图；
图3为本发明所述上箱体局部放大示意图；
图4为本发明所述下箱体的结构示意图。
具体实施方式
为了使本发明的目的和优点更加清楚明白，下面结合实施例对本发明作进一步描述；应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，并不用于限定本发明。
下面参照附图来描述本发明的优选实施方式。本领域技术人员应当理解的是，这些实施方式仅仅用于解释本发明的技术原理，并非在限制本发明的保护范围。
需要说明的是，在本发明的描述中，术语“上”、“下”、“左”、“右”、“内”、“外”等指示的方向或位置关系的术语是基于附图所示的方向或位置关系，这仅仅是为了便于描述，而不是指示或暗示所述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。
此外，还需要说明的是，在本发明的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域技术人员而言，可根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
请参阅图1所示，其为本发明所述智能分类垃圾箱的结构示意图，本发明所述一种智能分类垃圾箱，包括：上箱体1和下箱体2，上箱体1与下箱体2之间卡扣连接；
请继续参阅图2和图3所示，图2为本发明所述上箱体的结构示意图；图3为本发明所述上箱体局部放大示意图；本发明所述上箱体1包括上箱体主体101、中控模块102、视觉检测器103、射线收发器104、应力片105、第一电机106、第一从动齿107、第二从动齿108、下压块109、滤水网110、排水孔111、下放阀112、第一转动结构113、排线通道和投放口114；所述上箱体1为所述分类垃圾箱智能识别部件，所述中控模块102设置在所述上箱体主体101内部，用以根据所述视觉检测器103、射线收发器104和应力片105采集到的信息判断垃圾种类并将垃圾投放到对应的内胆202里；所述第一电机106设置在所述上箱体主体101内部并与所述中控模块102相连，所述第一电机106上设有第一主动齿，所述第一主动齿分别与所述第一从动齿107和第二从动齿108相连；所述第一转动结构113与所述第一从动齿107相连；所述下压块109与第二从动齿108相连；所述下放阀112设置在所述滤水网110上；所述投放口114位于上箱体主体101的一侧，用以投放垃圾。
请继续参阅图4所示，其为本发明所述下箱体的结构示意图；本发明所述下箱体包括：下箱体主体201、多个内胆202、污水仓203、卡槽204、活动槽205、多个弹簧206、第二电机207、第三从动齿208、第二转动结构209和卡簧210；在所述下箱体中，各所述内胆202均匀分布在所述下箱体主体201内部；所述污水仓203设置在所述下箱体主体201外壁；所述卡槽204设置在所述下箱体内壁中部；所述活动槽205；各所述弹簧206设置于所述内胆202下方；所述第二电机207设置在所述下箱体主体201底部并与所述中控模块102无线相连；所述第二转动结构209通过所述第三从动齿208与所述第二电机207相连；各所述内胆202上设有卡簧210，内胆202通过卡簧210卡住卡槽204固定在所述下箱体主体201上各所述内胆202和污水仓203中设有传感器，用以检测内胆202中的垃圾量与污水仓203中的污水量并将检测结果传递至中控模块102，所述中控模块102与用户手机无线连接，当垃圾量或污水量达到一定值时，中控模块102向用户手机发送提示信息，所述活动槽205设置在所述下箱体内壁中部并与所述卡槽204相连，活动槽205上设有弹出按钮，当用户需要倾倒内胆202中垃圾时，先将所述上箱体1与所述下箱体分离，而后按下弹出按钮，内胆202将自动弹出。
在使用智能分类垃圾箱之前，对所述中控模块102进行智能训练，向中控模块102中输入大量常见垃圾图片，中控模块102通过内设算法获取各常见垃圾静态特征数据并将各常见垃圾静态特征数据作为标准图像数据样本，每一图像数据样本用以生成对应垃圾的图像，中控模块102将所有的数据样本进行合并，生成垃圾种类二级矩阵组A0；
当所述投放口114有垃圾X投入时，所述视觉检测器103对垃圾X进行拍照并将拍好的照片传递至所述中控模块102，中控模块102对照片进行特征提取并将提取的信息进行整合生成待识别垃圾图像轮廓信息和色彩分布信息，中控模块102将提取到的信息与垃圾种类二级矩阵组A0内参数做对比，中控模块102选取对比结果重合度最高的三组垃圾矩阵数据并对三组数据进行吻合度计算，中控模块102通过吻合度判定待识别垃圾种类；
当所述中控模块102无法单独从照片对待识别垃圾进行分类时，所述中控模块102控制所述应力片105启动以采集待识别垃圾重量，中控模块102通过所述照片信息与待识别垃圾重量计算待识别垃圾单位质量，中控模块102通过垃圾单位质量对待识别垃圾的种类进行二次判定；
当所述中控模块102无法从照片和垃圾单位质量对待识别垃圾进行分类时，所述中控模块102控制射线收发器104启动以对获取待识别垃圾光谱，中控模块102通过待识别垃圾光谱对待识别垃圾的种类进行最终判定。
具体而言，在使用智能分类垃圾箱之前，向所述中控模块102内输入大量的各类常见垃圾不同角度照片，对中控模块102进行Batch Normalization训练，以使中控模块102具有对垃圾的图像识别能力；在所述中控模块102训练完成后，所述中控模块102内生成垃圾种类二级矩阵组A0(A1,A2,A3,A4),其中，A1为第一预设垃圾种类矩阵组，A2为第二预设垃圾种类矩阵组，A3为第三预设垃圾种类矩阵组，A4为第四预设垃圾种类矩阵组；
对于第i预设垃圾种类矩阵组Ai，Ai(Ai1,Ai2……Ain),其中，Ai1为第i预设垃圾种类第一类垃圾矩阵，Ai2为第i预设垃圾种类第二类垃圾矩阵，Ain为第i预设垃圾种类第n类垃圾矩阵；
对于为第i预设垃圾种类第j类垃圾矩阵Aij，Aij(aij,bij),其中，aij为第i预设垃圾种类第j类垃圾图像轮廓参数，bij为第i预设垃圾种类第j类垃圾色彩分布参数；
当所述投放口114有垃圾X投入时，所述视觉检测器103对垃圾X进行拍照并将拍好的照片传递至所述中控模块102，中控模块102对照片进行特征提取并将提取的信息进行整合生成待识别垃圾图像轮廓信息a和色彩分布信息b，中控模块102将a与b与二级矩阵组A0内参数进行对比，中控模块102选取对比结果符合度最高的三组垃圾矩阵数据，Ai1j1，Ai2j2，Ai3j3,其中，垃圾X与Ai1j1图像轮廓重合度为Y1，色彩分布重合度为Z1,垃圾X与Ai2j2图像轮廓重合度为Y2，色彩分布重合度为Z2,垃圾X与Ai3j3图像轮廓重合度为Y3，色彩分布重合度为Z3,中控模块102计算垃圾X与三组垃圾矩阵的吻合度：
Figure BDA0002796652760000101
Figure BDA0002796652760000102
Figure BDA0002796652760000103
其中，α为图像轮廓重合度对吻合度的权重参数，β为图像轮廓重合度对吻合度的权重参数；
当i1，i2，i3均不相等时，所述中控模块102判断W1、W2和W3之间大小关系，当Wo≥Wp≥Wq且Wo≥1.2Wp时,o＝1,2,3,p＝1,2,3,q＝1,2,3,中控模块102判定垃圾属于io种类垃圾；
当i1，i2，i3中存在两项相等时，所述中控模块102判断W1、W2和W3之间大小关系，Wo≥Wp≥Wq，当o＝p时，中控模块102判定垃圾属于io种类垃圾；当Wo≥Wp≥Wq且o＝q时，中控模块102计算U,
Figure BDA0002796652760000111
当U≥1.2时，中控模块102判定垃圾属于io种类垃圾；
当i1＝i2＝i3时，中控模块102判定垃圾属于io种类垃圾；
当中控模块102判定垃圾属于io种类垃圾时，中控模块102控制第二电机207转动使io种类垃圾内胆202转到所述投放口114下方，中控模块102控制下放阀112开启，将垃圾投放至io种类垃圾内胆202。
具体而言，所述中控模块102还设有垃圾单位质量矩阵组C0(C1,C2,C3,C4)，其中，C1为第一预设垃圾种类垃圾单位质量矩阵，C2为第二预设垃圾种类垃圾单位质量矩阵，C3为第三预设垃圾种类垃圾单位质量矩阵，C4为第四预设垃圾种类垃圾单位质量矩阵；
对于第i预设垃圾种类垃圾单位质量矩阵Ci，Ci(Ci1，Ci2……Cin),其中，Ci1为第i预设垃圾种类第一预设材料，Ci2为第i预设垃圾种类第二预设材料，Ci3为第i预设垃圾种类第三预设材料，Ci4为第i预设垃圾种类第四预设材料；
当i1，i2，i3均不相等、Wo≥Wp≥Wq且Wo＜1.2Wp时或当i1，i2，i3中存在两项相等、当Wo≥Wp≥Wq、o＝q、且U＜1.2时，所述中控模块102无法单独从图片对待识别垃圾进行分类，中控模块102从垃圾单位质量矩阵组C0中选取Ciojo和Cipjp,中控模块102根据图像识别垃圾体积T并启动应力片105检测垃圾重量P,中控模块102计算待识别垃圾单位质量C,
Figure BDA0002796652760000112
中控模块102将C与Ciojo和Cipjp分别进行对比，计算对比差值：
Figure BDA0002796652760000113
Figure BDA0002796652760000114
当co≤0.05且cp＞0.05时，中控模块102判定垃圾属于io种类垃圾，中控模块102控制第二电机207转动使io种类垃圾内胆202转到所述投放口114下方，中控模块102控制下放阀112开启，将垃圾投放至io种类垃圾内胆202；
当co＞0.05且cp≤0.05时，中控模块102判定垃圾属于ip种类垃圾，中控模块102控制第二电机207转动使ip种类垃圾内胆202转到所述投放口114下方，中控模块102控制下放阀112开启，将垃圾投放至ip种类垃圾内胆202。
具体而言，所述中控模块102中还设有材料矩阵组B0(B1,B2,B3,B4)，其中，B1为第一预设垃圾种类材料光谱矩阵，B2为第二预设垃圾种类材料光谱矩阵，B3为第三预设垃圾种类材料光谱矩阵，B3为第四预设垃圾种类材料光谱矩阵；
对于第i预设垃圾种类材料光谱矩阵Bi,i＝1,2,3,4,Bi(Bi1，Bi2……Bin),其中，Bi 1为第i预设垃圾种类第一预设材料光谱，Bi2为第i预设垃圾种类第二预设材料光谱，Bi3为第i预设垃圾种类第三预设材料光谱，Bi4为第i预设垃圾种类第四预设材料光谱；
当co≤0.05且cp≤0.05成立或co＞0.05且cp＞0.05成立时，所述中控模块102无法通过垃圾单位质量对待识别垃圾进行分类识别，中控模块102从材料矩阵组B0中选取第io预设垃圾种类第jo预设材料光谱Biojo和第ip预设垃圾种类第jp预设材料光谱Bipjp；所述中控模块102启动射线收发器104扫描待识别垃圾材料B并将B与Biojo和Bipjp分别进行对比：
当B与Biojo相似度高时，中控模块102判定垃圾属于io种类垃圾，中控模块102控制第二电机207转动使io种类垃圾内胆202转到所述投放口114下方，中控模块102控制下放阀112开启，将垃圾投放至io种类垃圾内胆202；
当B与Bipjp相似度高时，中控模块102判定垃圾属于ip种类垃圾，中控模块102控制第二电机207转动使ip种类垃圾内胆202转到所述投放口114下方，中控模块102控制下放阀112开启，将垃圾投放至ip种类垃圾内胆202。
具体而言，所述中控模块102对照片进行特征提取，当中控模块102判定待识别垃圾为具有规则形状物体时，所述中控模块102控制所述射线收发器104启动检测待识别垃圾是否装有液体，当待识别垃圾中不存在液体时，按照上述操作，对垃圾进行分类识别；
当待识别垃圾中存在液体时，所述中控模块102控制所述第一电机106启动，第一电机106带动所述第一转动结构113旋转，第一旋转结构带动待识别垃圾旋转至所述下压块109下方，中控模块102控制所述第一电机106与所述第一从动齿107脱位并与所述第二从动齿108上位，第一电机106通过第二从动齿108带动下压块109下压排出待识别垃圾中的液体，液体通过所述滤水网110流经所述排水孔111至所述污水仓203中；待识别垃圾中的液体排出后，所述中控模块102控制所述第一电机106反转以带动所述下压块109上升，当下压块109升到最高点时，中控模块102控制所述第一电机106与所述第二从动齿108脱位并与所述第一从动齿107上位用以使第一转动结构113带动待识别垃圾回转至所述视觉检测器103下方，按照上述操作对垃圾进行识别。
至此，已经结合附图所示的优选实施方式描述了本发明的技术方案，但是，本领域技术人员容易理解的是，本发明的保护范围显然不局限于这些具体实施方式。在不偏离本发明的原理的前提下，本领域技术人员可以对相关技术特征做出等同的更改或替换，这些更改或替换之后的技术方案都将落入本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种智能分类垃圾箱，其特征在于，包括：上箱体和下箱体，上箱体与下箱体之间卡扣连接；
所述上箱体包括：上箱体主体、中控模块、视觉检测器、射线收发器、应力片、第一电机、第一从动齿、第二从动齿、下压块、滤水网、排水孔、下放阀、第一转动结构、排线通道和投放口；
所述下箱体包括：下箱体主体、多个内胆、污水仓、卡槽、活动槽、多个弹簧、第二电机、第三从动齿和第二转动结构；
在使用智能分类垃圾箱之前，对所述中控模块进行智能训练，向中控模块中输入大量常见垃圾图片，中控模块通过内设算法获取各常见垃圾静态特征数据并将各常见垃圾静态特征数据作为标准图像数据样本，每一图像数据样本用以生成对应垃圾的图像，中控模块将所有的数据样本进行合并，生成垃圾种类二级矩阵组A0；
当所述投放口有垃圾X投入时，所述视觉检测器对垃圾X进行拍照并将拍好的照片传递至所述中控模块，中控模块对照片进行特征提取并将提取的信息进行整合生成待识别垃圾图像轮廓信息和色彩分布信息，中控模块将提取到的信息与垃圾种类二级矩阵组A0内参数做对比，中控模块选取对比结果重合度最高的三组垃圾矩阵数据并对三组数据进行吻合度计算，中控模块通过吻合度判定待识别垃圾种类；
当所述中控模块无法单独从照片对待识别垃圾进行分类时，所述中控模块控制所述应变片启动以采集待识别垃圾重量，中控模块通过所述照片信息与待识别垃圾重量计算待识别垃圾单位质量，中控模块通过垃圾单位质量对待识别垃圾的种类进行二次判定；
当所述中控模块无法从照片和垃圾单位质量对待识别垃圾进行分类时，所述中控模块控制射线收发器启动以对获取待识别垃圾光谱，中控模块通过待识别垃圾光谱对待识别垃圾的种类进行最终判定。
2.根据权利要求1所述的智能分类垃圾箱，其特征在于，在使用智能分类垃圾箱之前，向所述中控模块内输入大量的各类常见垃圾不同角度照片，对中控模块进行BatchNormalization训练，以使中控模块具有对垃圾的图像识别能力；在所述中控模块训练完成后，所述中控模块内生成垃圾种类二级矩阵组A0(A1,A2,A3,A4),其中，A1为第一预设垃圾种类矩阵组，A2为第二预设垃圾种类矩阵组，A3为第三预设垃圾种类矩阵组，A4为第四预设垃圾种类矩阵组；
对于第i预设垃圾种类矩阵组Ai，Ai(Ai1,Ai2……Ain),其中，Ai1为第i预设垃圾种类第一类垃圾矩阵，Ai2为第i预设垃圾种类第二类垃圾矩阵，Ain为第i预设垃圾种类第n类垃圾矩阵；
对于为第i预设垃圾种类第j类垃圾矩阵Aij，Aij(aij,bij),其中，aij为第i预设垃圾种类第j类垃圾图像轮廓参数，bij为第i预设垃圾种类第j类垃圾色彩分布参数；
当所述投放口有垃圾X投入时，所述视觉检测器对垃圾X进行拍照并将拍好的照片传递至所述中控模块，中控模块对照片进行特征提取并将提取的信息进行整合生成待识别垃圾图像轮廓信息a和色彩分布信息b，中控模块将a与b与二级矩阵组A0内参数进行对比，中控模块选取对比结果符合度最高的三组垃圾矩阵数据，Ai1j1，Ai2j2，Ai3j3,其中，垃圾X与Ai1j1图像轮廓重合度为Y1，色彩分布重合度为Z1,垃圾X与Ai2j2图像轮廓重合度为Y2，色彩分布重合度为Z2,垃圾X与Ai3j3图像轮廓重合度为Y3，色彩分布重合度为Z3,中控模块计算垃圾X与三组垃圾矩阵的吻合度：
Figure FDA0002796652750000021
Figure FDA0002796652750000022
Figure FDA0002796652750000023
其中，α为图像轮廓重合度对吻合度的权重参数，β为图像轮廓重合度对吻合度的权重参数；
当i1，i2，i3均不相等时，所述中控模块判断W1、W2和W3之间大小关系，当Wo≥Wp≥Wq且Wo≥1.2Wp时,o＝1,2,3,p＝1,2,3,q＝1,2,3,中控模块判定垃圾属于io种类垃圾；
当i1，i2，i3中存在两项相等时，所述中控模块判断W1、W2和W3之间大小关系，Wo≥Wp≥Wq，当o＝p时，中控模块判定垃圾属于io种类垃圾；当Wo≥Wp≥Wq且o＝q时，中控模块计算U,
Figure FDA0002796652750000031
当U≥1.2时，中控模块判定垃圾属于io种类垃圾；
当i1＝i2＝i3时，中控模块判定垃圾属于io种类垃圾；
当中控模块判定垃圾属于io种类垃圾时，中控模块控制第二电机转动使io种类垃圾内胆转到所述投放口下方，中控模块控制下放阀开启，将垃圾投放至io种类垃圾内胆。
3.根据权利要求2所述的智能分类垃圾箱，其特征在于，所述中控模块还设有垃圾单位质量矩阵组C0(C1,C2,C3,C4)，其中，C1为第一预设垃圾种类垃圾单位质量矩阵，C2为第二预设垃圾种类垃圾单位质量矩阵，C3为第三预设垃圾种类垃圾单位质量矩阵，C4为第四预设垃圾种类垃圾单位质量矩阵；
对于第i预设垃圾种类垃圾单位质量矩阵Ci，Ci(Ci1，Ci2……Cin),其中，Ci1为第i预设垃圾种类第一预设材料，Ci2为第i预设垃圾种类第二预设材料，Ci3为第i预设垃圾种类第三预设材料，Ci4为第i预设垃圾种类第四预设材料；
当i1，i2，i3均不相等、Wo≥Wp≥Wq且Wo＜1.2Wp时或当i1，i2，i3中存在两项相等、当Wo≥Wp≥Wq、o＝q、且U＜1.2时，所述中控模块无法单独从图片对待识别垃圾进行分类，中控模块从垃圾单位质量矩阵组C0中选取Ciojo和Cipjp,中控模块根据图像识别垃圾体积T并启动应变片检测垃圾重量P,中控模块计算待识别垃圾单位质量C,
Figure FDA0002796652750000032
中控模块将C与Ciojo和Cipjp分别进行对比，计算对比差值：
Figure FDA0002796652750000033
Figure FDA0002796652750000034
当co≤0.05且cp＞0.05时，中控模块判定垃圾属于io种类垃圾，中控模块控制第二电机转动使io种类垃圾内胆转到所述投放口下方，中控模块控制下放阀开启，将垃圾投放至io种类垃圾内胆；
当co＞0.05且cp≤0.05时，中控模块判定垃圾属于ip种类垃圾，中控模块控制第二电机转动使ip种类垃圾内胆转到所述投放口下方，中控模块控制下放阀开启，将垃圾投放至ip种类垃圾内胆。
4.根据权利要求3所述的智能分类垃圾箱，其特征在于，所述中控模块中还设有材料矩阵组B0(B1,B2,B3,B4)，其中，B1为第一预设垃圾种类材料光谱矩阵，B2为第二预设垃圾种类材料光谱矩阵，B3为第三预设垃圾种类材料光谱矩阵，B3为第四预设垃圾种类材料光谱矩阵；
对于第i预设垃圾种类材料光谱矩阵Bi,i＝1,2,3,4,Bi(Bi1，Bi2……Bin),其中，Bi1为第i预设垃圾种类第一预设材料光谱，Bi2为第i预设垃圾种类第二预设材料光谱，Bi3为第i预设垃圾种类第三预设材料光谱，Bi4为第i预设垃圾种类第四预设材料光谱；
当co≤0.05且cp≤0.05成立或co＞0.05且cp＞0.05成立时，所述中控模块无法通过垃圾单位质量对待识别垃圾进行分类识别，中控模块从材料矩阵组B0中选取第io预设垃圾种类第jo预设材料光谱Biojo和第ip预设垃圾种类第jp预设材料光谱Bipjp；所述中控模块启动射线收发器扫描待识别垃圾材料B并将B与Biojo和Bipjp分别进行对比：
当B与Biojo相似度高时，中控模块判定垃圾属于io种类垃圾，中控模块控制第二电机转动使io种类垃圾内胆转到所述投放口下方，中控模块控制下放阀开启，将垃圾投放至io种类垃圾内胆；
当B与Bipjp相似度高时，中控模块判定垃圾属于ip种类垃圾，中控模块控制第二电机转动使ip种类垃圾内胆转到所述投放口下方，中控模块控制下放阀开启，将垃圾投放至ip种类垃圾内胆。
5.根据权利要求2所述的智能分类垃圾箱，其特征在于，所述中控模块对照片进行特征提取，当中控模块判定待识别垃圾为具有规则形状物体时，所述中控模块控制所述射线收发器启动检测待识别垃圾是否装有液体，当待识别垃圾中不存在液体时，按照上述操作，对垃圾进行分类识别；
当待识别垃圾中存在液体时，所述中控模块控制所述第一电机启动，第一电机带动所述第一转动结构旋转，第一旋转结构带动待识别垃圾旋转至所述下压块下方，中控模块控制所述第一电机与所述第一从动齿脱位并与所述第二从动齿上位，第一电机通过第二从动齿带动下压块下压排出待识别垃圾中的液体，液体通过所述滤水网流经所述排水孔至所述污水仓中；待识别垃圾中的液体排出后，所述中控模块控制所述第一电机反转以带动所述下压块上升，当下压块升到最高点时，中控模块控制所述第一电机与所述第二从动齿脱位并与所述第一从动齿上位用以使第一转动结构带动待识别垃圾回转至所述视觉检测器下方，按照上述操作对垃圾进行识别。
6.根据权利要求1所述的智能分类垃圾箱，其特征在于，所述上箱体为所述分类垃圾箱智能识别部件，所述中控模块设置在所述上箱体主体内部，用以根据所述视觉检测器、射线收发器和应力片采集到的信息判断垃圾种类并将垃圾投放到对应的内胆里；所述第一电机设置在所述上箱体主体内部并与所述中控模块相连，所述第一电机上设有第一主动齿，所述第一主动齿分别与所述第一从动齿和第二从动齿相连；所述第一转动结构与所述第一从动齿相连；所述下压块与第二从动齿相连；所述下放阀设置在所述滤水网上；所述投放口位于上箱体主体的一侧，用以投放垃圾。
7.根据权利要求1所述的智能分类垃圾箱，其特征在于，在所述下箱体中，各所述内胆均匀分布在所述下箱体主体内部；所述污水仓设置在所述下箱体主体外壁；所述卡槽设置在所述下箱体内壁中部；所述活动槽；各所述弹簧设置于所述内胆下方；所述第二电机设置在所述下箱体主体底部并与所述中控模块无线相连；所述第二转动结构通过所述第三从动齿与所述第二电机相连。
8.根据权利要求7所述的智能分类垃圾箱，其特征在于，各所述内胆上设有卡簧，内胆通过卡簧卡住卡槽固定在所述下箱体主体上。
9.根据权利要求7所述的智能分类垃圾箱，其特征在于，各所述内胆和污水仓中设有传感器，用以检测内胆中的垃圾量与污水仓中的污水量并将检测结果传递至中控模块，所述中控模块与用户手机无线连接，当垃圾量或污水量达到一定值时，中控模块向用户手机发送提示信息。
10.根据权利要求7所述的智能分类垃圾箱，其特征在于，所述活动槽设置在所述下箱体内壁中部并与所述卡槽相连，活动槽上设有弹出按钮，当用户需要倾倒内胆中垃圾时，先将所述上箱体与所述下箱体分离，而后按下弹出按钮，内胆将自动弹出。
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