CN112607248A

CN112607248A - 智能垃圾箱的溢满度测量方法、装置及智能垃圾箱

Info

Publication number: CN112607248A
Application number: CN202011326528.XA
Authority: CN
Inventors: 朱恒杰; 詹峰; 郑辉; 陈国良; 周树民
Original assignee: Suzhou Zhongke Advanced Technology Research Institute Co Ltd
Current assignee: Suzhou Zhongke Advanced Technology Research Institute Co Ltd
Priority date: 2020-11-24
Filing date: 2020-11-24
Publication date: 2021-04-06

Abstract

本发明适用智能垃圾箱技术领域，提供了一种智能垃圾箱的溢满度测量方法及装置、智能垃圾箱，该方法包括：获取面阵激光雷达对所述智能垃圾箱扫描而生成的点云数据；将所述点云数据转换为智能垃圾箱坐标系中的三维坐标，所述智能垃圾箱坐标系是相对所述智能垃圾箱的长宽高方向而建立的；从所述三维坐标中提取所述智能垃圾箱高度方向上的高度坐标；对所述高度坐标进行平均化处理，计算所述智能垃圾箱的溢满度。由于上述方法在计算溢满度时充分考虑了智能垃圾箱中各垃圾平面位置的最高点，避免了因仅针对智能垃圾箱中的中心位置而错误计算溢满度，有效保证了智能垃圾箱中溢满度计算的准确性。

Description

智能垃圾箱的溢满度测量方法、装置及智能垃圾箱

技术领域

本发明属于智能垃圾箱技术领域，尤其涉及一种智能垃圾箱的溢满度测量方法、装置及智能垃圾箱。

背景技术

目前的垃圾回收应用中，均是在小区、写字楼等区域通过定点布设垃圾箱，居民可自行向垃圾箱内投放垃圾，然后由垃圾清运人员定期清运。为便于人们使用，通常会将垃圾箱摆放在多个不同的位置，但是各个垃圾箱内投放的垃圾量并不相同，且单位时间内垃圾投放量会有一定的波动，有的垃圾箱摆放一整天可能还是空箱，有的垃圾箱可能很快就满箱了。因此，有必要对垃圾箱进行溢满度监控，以在垃圾箱溢满时才通知进行垃圾清运，减小垃圾清运的管理成本。

然后，目前设置的大部分智能垃圾箱中，均是将激光测距传感器设置于智能垃圾箱的正上方，以进行溢满度测量。但由于智能垃圾箱内的垃圾堆放形式一般都是呈现正态分布，即中间高、四周围低，在根据智能垃圾箱中心位置的高度已检测到溢满时，而智能垃圾箱的周围却仍然存在可容纳相当大体积的空间。因此，现有的智能垃圾箱溢满度测量方式与实际情况偏差较大。

发明内容

本发明的目的在于提供一种智能垃圾箱的溢满度测量方法、装置及智能垃圾箱，旨在解决现有技术中智能垃圾箱溢满度测量的准确度不高的技术问题。

第一方面，本发明提供了一种智能垃圾箱的溢满度测量方法，包括：

获取面阵激光雷达对所述智能垃圾箱扫描而生成的点云数据；

将所述点云数据转换为智能垃圾箱坐标系中的三维坐标，所述智能垃圾箱坐标系是相对所述智能垃圾箱的长宽高方向而建立的；

从所述三维坐标中提取所述智能垃圾箱高度方向上的高度坐标；

对所述高度坐标进行平均化处理，计算所述智能垃圾箱的溢满度。

优选的，所述将所述点云数据转换为智能垃圾箱坐标系中的三维坐标的步骤之前，所述方法还包括：

将所述点云数据转化为图形文件；

采用AI算法对所述图形文件进行矩阵运算，计算所述智能垃圾箱内垃圾所在的矩形部分；

根据所述矩形部分对所述点云数据进行过滤处理。

优选的，所述对所述高度坐标进行平均化处理，计算所述智能垃圾箱的溢满度的步骤之前，所述方法还包括：

采用卡尔曼滤波算法对所述高度坐标进行滤波处理。

优选的，所述对所述高度坐标进行平均化处理，计算所述智能垃圾箱的溢满度的步骤包括：

对所述高度数据进行大小排序；

按照预设比例从所述高度数据中进行数据提取；

计算经数据提取后所述高度数据的平均值；

根据所述平均值和所述智能垃圾箱的高度，计算溢满度。

优选的，所述对所述高度坐标进行平均化处理，计算所述智能垃圾箱的溢满度的步骤之后，所述方法还包括：

根据所述高度数据，确定所述智能垃圾箱中的高位区域和低位区域；

根据所述高位区域和所述低位区域控制所述智能垃圾箱上方的机械手进行垃圾推移。

优选的，所述根据所述高位区域和所述低位区域控制所述智能垃圾箱上方的机械手进行垃圾推移的步骤包括：

由所述高位区域和所述低位区域确定运动轨迹；

控制所述智能垃圾箱上方的机械手按照所述运动轨迹进行垃圾推移。

第二方面，本发明提供了一种智能垃圾箱的溢满度测量装置，包括：

点云数据获取模块，用于获取面阵激光雷达对所述智能垃圾箱扫描而生成的点云数据；

数据转换模块，用于将所述点云数据转换为智能垃圾箱坐标系中的三维坐标，所述智能垃圾箱坐标系是相对所述智能垃圾箱的长宽高方向而建立的；

高度坐标提取模块，用于从所述三维坐标中提取所述智能垃圾箱高度方向上的高度坐标；

溢满度计算模块，用于对所述高度坐标进行平均化处理，计算所述智能垃圾箱的溢满度。

第三方面，本发明还提供了一种智能垃圾箱，所述智能垃圾箱包括箱体、面阵激光雷达、机械手；所述面阵激光雷达位于所述箱体的正上方，并覆盖所述箱体；所述机械手位于所述箱体的上方，用于推移所述箱体中的垃圾。

第四方面，本发明还提供了一种智能垃圾箱，包括：

处理器；以及

与所述处理器通讯连接的存储器；其中，

所述存储器存储有可读性指令，所述可读性指令被所述处理器执行时实现如第一方面所述的方法。

第五方面，本发明提供了一种计算机可读性存储介质，其上存储有计算机程序，所述计算机程序在被执行时实现如第一方面的方法。

本发明提供的智能垃圾箱的溢满度测量方法及装置、智能垃圾箱中，充分考虑了智能垃圾箱中各垃圾平面位置的最高点，避免了因仅针对智能垃圾箱中的中心位置而错误计算溢满度，有效保证了智能垃圾箱中溢满度计算的准确性。

附图说明

图1是实施例一示出的智能垃圾箱的溢满度测量方法的实现流程图。

图2是实施例二示出的智能垃圾箱的溢满度测量装置的结构框图。

图3是根据实施例三示出的智能垃圾箱的一种结构示意图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

以下结合具体实施例对本发明的具体实现进行详细描述：

实施例一：

图1是实施例一示出的智能垃圾箱的溢满度测量方法的实现流程图。实施例一示出的智能垃圾箱的溢满度测量方法适用于智能垃圾箱中，智能垃圾箱中设置处理器，以进行广告的智能投放。为了便于说明，仅示出了与本发明实施例相关的部分，详述如下：

步骤S110，获取面阵激光雷达对智能垃圾箱扫描而生成的点云数据。

步骤S120，将点云数据转换为智能垃圾箱坐标系中的三维坐标。

步骤S130，从三维坐标中提取智能垃圾箱高度方向上的高度坐标。

步骤S140，对高度坐标进行平均化处理，计算智能垃圾箱的溢满度。

面阵激光雷达是一种激光发射面呈面状形的激光雷达，其安装于智能垃圾箱的上方，通过向智能垃圾箱发射高分辨率的面状激光，并接受反射激光得到一个矩形区域的面特征。

面阵激光雷达通过发射面状激光并接收反射回的激光后，将生成智能垃圾箱内部的点云数据。

由于点云数据描绘的是智能垃圾箱中各垃圾最高点位置与面阵激光雷达之间的距离数据，因此，基于智能垃圾箱的长宽高方向，建立三维的智能垃圾箱坐标系(XYZ坐标系)，将该点云数据转换为智能垃圾箱坐标系中的三维坐标。

在建立智能垃圾箱坐标系后，根据点云数据对应的三维坐标，从三维坐标中提取出智能垃圾箱高度方向上各位置的高度坐标，即Z轴坐标，进而对各高度坐标进行平均化处理，计算出智能垃圾箱的溢满度。

由于通过上述方法计算出的溢满度充分考虑了智能垃圾箱中各垃圾平面位置的最高点，避免了因仅针对智能垃圾箱中的中心位置而错误计算溢满度，有效保证了智能垃圾箱中溢满度计算的准确性。

可选的，为保证面阵激光雷达的激光面与智能垃圾箱的箱体内部完全吻合，在获取面阵激光雷达对智能垃圾箱扫描而生成的点云数据后，先将点云数据转化为图形文件，并采用AI算法对图形文件进行矩阵运算，计算智能垃圾箱内垃圾所在的矩形部分；再根据矩形部分对点云数据进行过滤处理，删除超出智能垃圾箱箱体内部的点云数据。

可选的，在对高度坐标进行平均化处理之前，采用卡尔曼滤波算法对高度坐标进行滤波处理，滤除掉明显存在错误的高度数据，例如，个别高度数据明显偏低，很可能是由于激光射入垃圾空隙而产生的，但这些空隙较小，无法再装填垃圾，将对溢满度的计算造成影响，因此将其滤除；对高度坐标进行滤波处理时还可采用其他滤波方式，在此不进行一一描述。

具体的，在对高度坐标进行平均化处理计算智能垃圾箱的溢满度时，可以直接对高度坐标进行平均化处理；也可以从高度坐标中预先去掉最高值、最低值后再进行平均化处理；还可以是采用其他方式进行平均化处理。

在一示例性实施例中，先对高度数据进行大小排序，然后按照预设比例(例如80％)从高度数据中提取大小排序中位于10％-90％的高度数据，进而计算这些高度数据的平均值，再根据平均值和智能垃圾箱的高度计算溢满度。通过删除最高值和最低值，避免因小部分的过高或过低数据影响溢满度计算的准确性。

可选的，在计算出智能垃圾箱的溢满度之后，在确定智能垃圾箱未溢满时，通过智能垃圾箱上方的机械手进行垃圾推移，避免因部分垃圾过高而造成后续的垃圾溢出，使垃圾箱更加便于投放垃圾。

具体的，在计算出智能垃圾箱的溢满度之后，根据高度数据确定智能垃圾箱中的高位区域和低位区域，进而根据控制智能垃圾箱上方的机械手从高位区域向低位区域进行垃圾推移。例如，可由高位区域和低位区域确定机械手的运动轨迹，进而控制机械手按照该运动轨迹进行垃圾推移。

需要说明的是，机械手的运动轨迹可以仅是在XY平面上，也可以是在XY-Z平面上，通过机械手的运动，将垃圾从高处被推移到低处。

实施例二：

如图2所示，本发明实施例二提供了一种智能垃圾箱的溢满度测量装置，该装置可执行上述任一所示的智能垃圾箱的溢满度测量方法的全部或者部分步骤。该系统包括：

点云数据获取模块1，用于获取面阵激光雷达对智能垃圾箱扫描而生成的点云数据；

数据转换模块2，用于将点云数据转换为智能垃圾箱坐标系中的三维坐标，智能垃圾箱坐标系是相对智能垃圾箱的长宽高方向而建立的；

高度坐标提取模块3，用于从三维坐标中提取智能垃圾箱高度方向上的高度坐标；

溢满度计算模块4，用于对高度坐标进行平均化处理，计算智能垃圾箱的溢满度。

具体的，该装置还包括：

图形转化模块5，用于将点云数据转化为图形文件；

矩阵运算模块6，用于采用AI算法对图形文件进行矩阵运算，计算智能垃圾箱内垃圾所在的矩形部分；

过滤模块7，用于根据矩形部分对点云数据进行过滤处理。

具体的，溢满度计算模块4包括：

高度排序单元41，用于对高度数据进行大小排序；

数据提取单元42，用于按照预设比例从高度数据中进行数据提取；

平均值计算单元43，用于计算经数据提取后高度数据的平均值；

溢满度计算单元44，用于根据平均值和智能垃圾箱的高度，计算溢满度。

实施例三：

本发明实施例三提供了一种智能垃圾箱，如图3所示，该智能垃圾箱包括箱体10、面阵激光雷达20、机械手30；面阵激光雷达20位于箱体10的正上方，并覆盖箱体10；机械手30位于箱体10的上方，用于推移箱体10中的垃圾。

实施例四：

本发明实施例四提供了一种智能垃圾箱，该智能垃圾箱可执行上述任一所示的智能垃圾箱的溢满度测量方法的全部或者部分步骤。该智能垃圾箱包括：

处理器；以及

与处理器通信连接的存储器；其中，

所述存储器存储有可被所述至少一个处理器执行的指令，所述指令被所述至少一个处理器执行，以使所述至少一个处理器能够执行如上述任一示例性实施例所述的方法，此处将不做详细阐述说明。

在本实施例中，还提供了一种存储介质，该存储介质为计算机可读存储介质，例如可以为包括指令的临时性和非临时性计算机可读存储介质。该存储介质例如包括指令的存储器，上述指令可由服务器系统的处理器执行以完成上述智能垃圾箱的溢满度测量方法。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims

1.一种智能垃圾箱的溢满度测量方法，应用于智能垃圾箱，其特征在于，所述方法包括：

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述将所述点云数据转换为智能垃圾箱坐标系中的三维坐标的步骤之前，所述方法还包括：

将所述点云数据转化为图形文件；

根据所述矩形部分对所述点云数据进行过滤处理。

3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述对所述高度坐标进行平均化处理，计算所述智能垃圾箱的溢满度的步骤之前，所述方法还包括：

采用卡尔曼滤波算法对所述高度坐标进行滤波处理。

4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述对所述高度坐标进行平均化处理，计算所述智能垃圾箱的溢满度的步骤包括：

对所述高度数据进行大小排序；

按照预设比例从所述高度数据中进行数据提取；

计算经数据提取后所述高度数据的平均值；

根据所述平均值和所述智能垃圾箱的高度，计算溢满度。

5.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述对所述高度坐标进行平均化处理，计算所述智能垃圾箱的溢满度的步骤之后，所述方法还包括：

6.如权利要求5所述的方法，其特征在于，所述根据所述高位区域和所述低位区域控制所述智能垃圾箱上方的机械手进行垃圾推移的步骤包括：

由所述高位区域和所述低位区域确定运动轨迹；

7.一种智能垃圾箱的溢满度测量装置，其特征在于，所述装置包括：

8.一种智能垃圾箱，其特征在于，所述智能垃圾箱包括箱体、面阵激光雷达、机械手；所述面阵激光雷达位于所述箱体的正上方，并覆盖所述箱体；所述机械手位于所述箱体的上方，用于推移所述箱体中的垃圾。

9.一种智能垃圾箱，其特征在于，所述智能垃圾箱包括：

处理器；以及

与所述处理器通讯连接的存储器；其中，

所述存储器存储有可读性指令，所述可读性指令被所述处理器执行时实现如权利要求1-6任一项所述的方法。

10.一种计算机可读性存储介质，其上存储有计算机程序，所述计算机程序在被执行时实现如权利要求1-6任一项所述的方法。