KR102635727B1 - Apparatus, system, and method for recyclable material classification based on artificial intelligence - Google Patents
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Abstract
본 개시의 실시 예에 따른 재활용품 분류 시스템은 복수의 재활용품들로 전자파를 방사하여, 상기 복수의 재활용품들을 손상되지 않은 정상 재활용품과 손상된 재활용품으로 분류하는 레이더 센서, 상기 정상 재활용품을 촬영한 제 1 이미지 데이터 및 상기 손상된 재활용품을 촬영한 제 2 이미지 데이터를 생성하는 카메라, 상기 제 1 이미지 데이터가 나타내는 상기 정상 재활용품의 형태에 따라 상기 정상 재활용품을 종류 별로 분류하고, 상기 종류 별로 분류된 재활용품을 색상에 따라 분류하고, 그리고 상기 제 2 이미지 데이터가 나타내는 상기 손상된 재활용품을 색상에 따라 분류하는 재활용품 분류 장치, 상기 정상 재활용품이 운반되는 제 1 컨베이어 벨트, 및 상기 손상된 재활용품이 운반되는 제 2 컨베이어 벨트를 포함하되, 상기 재활용품 분류 장치는, 상기 정상 재활용품의 분류 결과 및 상기 손상된 재활용품의 분류 결과에 기반하여, 상기 제 1 컨베이어 벨트를 제어하기 위한 제 1 제어 신호 및 상기 제 2 컨베이어 벨트를 제어하기 위한 제 2 제어 신호를 출력할 수 있다.The recycling classification system according to an embodiment of the present disclosure includes a radar sensor that radiates electromagnetic waves to a plurality of recyclables and classifies the plurality of recyclables into undamaged normal recyclables and damaged recyclables, and first image data taken of the normal recyclables. and a camera for generating second image data capturing the damaged recyclables, classifying the normal recyclables by type according to the type of the normal recyclables indicated by the first image data, and classifying the recyclables classified by type according to color. and a recyclable sorting device for sorting the damaged recyclables indicated by the second image data according to color, a first conveyor belt on which the normal recyclables are transported, and a second conveyor belt on which the damaged recyclables are transported, The recyclables sorting device provides a first control signal for controlling the first conveyor belt and a second control signal for controlling the second conveyor belt, based on the sorting results of the normal recyclables and the sorting results of the damaged recyclables. Can be printed.
Description
본 개시는 인공지능에 기반한 이미지 처리에 관한 것으로, 좀 더 상세하게는 인공지능에 기반한 재활용품 분류를 위한 장치, 시스템, 및 방법에 관한 것이다.The present disclosure relates to image processing based on artificial intelligence, and more specifically, to devices, systems, and methods for sorting recyclables based on artificial intelligence.
전세계적으로 폐기물의 발생량은 지속적으로 증가하고 있으며, 폐기물 처리 및 재활용품 선별에 대한 중요성이 부각됨에 따라 관련 시장이 급속도로 성장하고 있다. 인공지능을 활용하여 폐기물 중에서 재활용품을 자동으로 선별하고 분류하는 기술은 국내외에서 많이 연구되고 상용화되었으나, 이는 주로 저비중 폐기물인 철금속류(예를 들어, 알루미늄, 철)나 플라스틱류(예를 들어, 페트병, 전선, 비닐 등) 중에서 재활용품을 선별하기 위한 것이다.The amount of waste generated worldwide continues to increase, and as the importance of waste disposal and recycling selection increases, the related market is growing rapidly. Technology for automatically selecting and sorting recyclables from waste using artificial intelligence has been extensively researched and commercialized both at home and abroad, but this mainly applies to low-specific wastes such as ferrous metals (e.g., aluminum, iron) or plastics (e.g., This is to select recyclables from plastic bottles, wires, vinyl, etc.).
재활용품들 중에서도 유리병과 같은 고비중 폐기물의 경우, 근적외선 분광법(Near-Infrared Spectroscopy; NIRS)과 같은 광학 기술을 활용하여 유리병의 색상 또는 크기를 구별하는 기술은 상용화되었지만, 인공지능을 활용하여 유리병의 외형, 색상, 및 파손 여부 등을 인식하고 재활용 유리병을 자동으로 분류하는 기술은 아직 활발히 상용화된 바가 없으며, 재활용 가능한 유리병은 여전히 수작업을 통해 선별 및 분류된다. 특히 국내의 경우 유리병의 재활용 방식은 지방자치단체 별로 다르고 주거 형태에 따라서도 다르며, 일반적으로 색상 및 종류의 구분없이 혼합 배출되어 수거되고 있다. 따라서, 재활용 유리병을 수작업으로 선별 및 분류하는 데 수반되는 불편을 해소하고 선별 수율을 개선하기 위해 인공지능을 활용하여 재활용 유리병을 자동으로 분류하는 기술의 도입이 요구된다.Among recyclables, in the case of high-specific gravity waste such as glass bottles, technology to distinguish the color or size of glass bottles using optical technology such as Near-Infrared Spectroscopy (NIRS) has been commercialized, but artificial intelligence is used to distinguish glass bottles. Technology to automatically classify recyclable glass bottles by recognizing their appearance, color, and damage has not yet been actively commercialized, and recyclable glass bottles are still sorted and sorted manually. In particular, in the case of Korea, the recycling method of glass bottles varies by local government and type of residence, and they are generally collected mixed without distinction of color or type. Therefore, in order to eliminate the inconveniences associated with manually sorting and sorting recycled glass bottles and improve sorting yield, the introduction of technology to automatically sort recycled glass bottles using artificial intelligence is required.
본 개시가 해결하고자 하는 기술적 과제는 재활용품을 이루는 경계선의 형태에 따라 재활용품에 대한 종류 별 분류를 먼저 수행한 후, 색상 정보를 활용한 세부적인 분류를 수행함으로써 분류 과정이 자동화되고, 연산량이 감소하고, 분류 속도가 빨라질 수 있는, 인공지능에 기반한 재활용품 분류를 위한 장치, 시스템, 및 방법을 제공하는 것이다.The technical problem that this disclosure aims to solve is to first classify recyclables by type according to the shape of the boundary line forming the recyclables, and then perform detailed classification using color information, so that the classification process is automated, the amount of calculation is reduced, and , to provide devices, systems, and methods for sorting recyclables based on artificial intelligence, which can speed up sorting.
본 개시가 해결하고자 하는 다른 기술적 과제는 새로운 종류의 재활용품이 추가될 때마다 새로운 인공지능 모델을 학습할 필요 없이, 스케치 맵을 생성하도록 학습된 인공지능 모델을 그대로 사용할 수 있는 인공지능에 기반한 재활용품 분류를 위한 장치, 시스템, 및 방법을 제공하는 것이다.Another technical problem that the present disclosure aims to solve is classification of recyclables based on artificial intelligence, where the learned artificial intelligence model can be used as is to generate a sketch map, without the need to learn a new artificial intelligence model every time a new type of recyclable is added. To provide devices, systems, and methods for.
상기 기술적 과제를 해결하기 위한, 본 개시의 실시 예에 따른 재활용품 분류 시스템은 복수의 재활용품들로 전자파를 방사하여, 상기 복수의 재활용품들을 손상되지 않은 정상 재활용품과 손상된 재활용품으로 분류하는 레이더 센서, 상기 정상 재활용품을 촬영한 제 1 이미지 데이터 및 상기 손상된 재활용품을 촬영한 제 2 이미지 데이터를 생성하는 카메라, 상기 제 1 이미지 데이터가 나타내는 상기 정상 재활용품의 형태에 따라 상기 정상 재활용품을 종류 별로 분류하고, 상기 종류 별로 분류된 재활용품을 색상에 따라 분류하고, 그리고 상기 제 2 이미지 데이터가 나타내는 상기 손상된 재활용품을 색상에 따라 분류하는 재활용품 분류 장치, 상기 정상 재활용품이 운반되는 제 1 컨베이어 벨트, 및 상기 손상된 재활용품이 운반되는 제 2 컨베이어 벨트를 포함하되, 상기 재활용품 분류 장치는, 상기 정상 재활용품의 분류 결과 및 상기 손상된 재활용품의 분류 결과에 기반하여, 상기 제 1 컨베이어 벨트를 제어하기 위한 제 1 제어 신호 및 상기 제 2 컨베이어 벨트를 제어하기 위한 제 2 제어 신호를 출력할 수 있다.In order to solve the above technical problem, a recycling classification system according to an embodiment of the present disclosure includes a radar sensor that radiates electromagnetic waves to a plurality of recyclables and classifies the plurality of recyclables into undamaged normal recyclables and damaged recyclables, the normal recyclables A camera that generates first image data of recyclables and second image data of damaged recyclables, classifies the normal recyclables by type according to the type of the normal recyclables indicated by the first image data, and classifies the normal recyclables by type A recyclable sorting device for sorting sorted recyclables according to color and sorting the damaged recyclables indicated by the second image data according to color, a first conveyor belt on which the normal recyclables are transported, and a second conveyor belt on which the damaged recyclables are transported. 2 comprising a conveyor belt, wherein the recyclables sorting device provides a first control signal for controlling the first conveyor belt and the second conveyor belt based on the sorting result of the normal recyclables and the sorting result of the damaged recyclables. A second control signal for control may be output.
일 실시 예에서, 상기 재활용품 분류 장치는, 상기 제 1 이미지 데이터 및 상기 제 2 이미지 데이터를 전처리하는 전처리 모듈, 상기 전처리된 제 1 이미지 데이터가 나타내는 상기 정상 재활용품의 경계선을 추출하여 스케치 맵을 생성하는 스케치 맵 생성 모듈, 상기 스케치 맵과, 이미지 데이터베이스에 저장된 재활용품 이미지들 각각의 스케치 맵 사이의 유사도를 계산하는 스케치 유사도 계산 모듈, 및 상기 전처리된 제 1 이미지 데이터가 나타내는 상기 정상 재활용품 및 상기 전처리된 제 2 이미지 데이터가 나타내는 상기 손상된 재활용품의 색상과, 상기 이미지 데이터베이스에 저장된 재활용품 이미지들 각각의 색상 사이의 유사도를 계산하는 색상 유사도 계산 모듈을 포함할 수 있다.In one embodiment, the recycling classification device includes a preprocessing module that preprocesses the first image data and the second image data, extracting a boundary line of the normal recycling indicated by the preprocessed first image data, and generating a sketch map. A sketch map generation module, a sketch similarity calculation module for calculating similarity between the sketch map and each sketch map of recycled product images stored in an image database, and the normal recyclable product and the preprocessed product indicated by the preprocessed first image data. 2 It may include a color similarity calculation module that calculates the similarity between the color of the damaged recyclable product indicated by image data and the colors of each of the recyclable product images stored in the image database.
일 실시 예에서, 상기 스케치 유사도 계산 모듈은, 상기 이미지 데이터베이스에 저장된 재활용품 이미지들 중 상기 유사도가 가장 높게 계산되는 재활용품 이미지에 대응하는 종류를 상기 정상 재활용품의 종류로 결정할 수 있다.In one embodiment, the sketch similarity calculation module may determine the type corresponding to the recycling product image for which the similarity is calculated to be the highest among the recycling product images stored in the image database as the type of the normal recycling product.
일 실시 예에서, 상기 스케치 맵 생성 모듈은, 상기 전처리된 제 1 이미지 데이터에 대해 제 1 필터링을 수행하여 제 1 특징을 추출하는 제 1 인코더, 상기 전처리된 제 1 이미지 데이터에 대해 제 2 필터링을 수행하여 상기 제 1 특징보다 희소도가 높은 제 2 특징을 추출하는 제 1 인코더, 및 상기 제 1 특징 및 상기 제 2 특징이 합쳐진 특징에 기반하여 상기 스케치 맵을 생성하는 디코더를 포함할 수 있다.In one embodiment, the sketch map generation module includes a first encoder that extracts first features by performing first filtering on the pre-processed first image data, and a second filtering on the pre-processed first image data. It may include a first encoder that extracts a second feature with higher sparsity than the first feature, and a decoder that generates the sketch map based on a combined feature of the first feature and the second feature.
일 실시 예에서, 상기 제 1 필터링은 가버(Gabor) 필터링이고, 상기 제 2 필터링은 가우시안 라플라시안(Laplacian of Gaussian; LoG) 필터링일 수 있다.In one embodiment, the first filtering may be Gabor filtering, and the second filtering may be Laplacian of Gaussian (LoG) filtering.
상기 기술적 과제를 해결하기 위한, 본 개시의 다른 실시 예에 따른 재활용 유리병 분류 방법은 정상 유리병을 촬영한 제 1 이미지 데이터 및 깨진 유리병을 촬영한 제 2 이미지 데이터를 생성하는 단계, 상기 제 1 이미지 데이터가 나타내는 상기 정상 유리병의 형태에 따라 상기 정상 유리병을 종류 별로 분류하는 단계, 상기 종류 별로 분류된 유리병을 상기 정상 유리병의 색상에 따라 분류하는 단계, 및 상기 제 2 이미지 데이터가 나타내는 상기 깨진 유리병을 색상에 따라 분류하는 단계를 포함할 수 있다.In order to solve the above technical problem, a method of sorting recycled glass bottles according to another embodiment of the present disclosure includes generating first image data of a normal glass bottle and second image data of a broken glass bottle, the first 1 Classifying the normal glass bottles into types according to the shape of the normal glass bottles indicated by image data, classifying the glass bottles classified by type according to the color of the normal glass bottles, and the second image data It may include the step of classifying the broken glass bottles according to color.
일 실시 예에서, 상기 제 1 이미지 데이터 및 상기 제 2 이미지 데이터를 전처리하는 단계를 더 포함하고, 상기 정상 유리병을 종류 별로 분류하는 단계는, 상기 제 1 이미지 데이터에 대해 제 1 필터링을 수행하여 제 1 특징을 추출하는 단계, 상기 제 2 이미지 데이터에 대해 제 2 필터링을 수행하여 상기 제 1 특징보다 희소도가 높은 제 2 특징을 추출하는 단계, 상기 제 1 특징 및 상기 제 2 특징을 합친 특징을 사용하여 스케치 맵을 생성하는 단계, 및 상기 스케치 맵과, 이미지 데이터베이스에 저장된 유리병 이미지들 각각의 스케치 맵 사이의 유사도를 계산하는 단계를 포함할 수 있다.In one embodiment, the step further includes preprocessing the first image data and the second image data, and the step of classifying the normal glass bottle by type includes performing first filtering on the first image data. Extracting a first feature, performing second filtering on the second image data to extract a second feature with higher sparsity than the first feature, and combining the first feature and the second feature It may include generating a sketch map using , and calculating similarity between the sketch map and each sketch map of glass bottle images stored in an image database.
일 실시 예에서, 상기 정상 유리병을 종류 별로 분류하는 단계는, 상기 이미지 데이터베이스에 저장된 유리병 이미지들 중 상기 유사도가 가장 높게 계산되는 유리병 이미지에 대응하는 종류를 상기 정상 유리병의 종류로 결정하는 단계를 더 포함할 수 있다.In one embodiment, the step of classifying the normal glass bottle by type includes determining the type corresponding to the glass bottle image with the highest similarity among the glass bottle images stored in the image database as the type of the normal glass bottle. Additional steps may be included.
일 실시 예에서, 상기 제 1 필터링은 가버(Gabor) 필터링이고, 상기 제 2 필터링은 가우시안 라플라시안(Laplacian of Gaussian; LoG) 필터링일 수 있다.In one embodiment, the first filtering may be Gabor filtering, and the second filtering may be Laplacian of Gaussian (LoG) filtering.
상기 기술적 과제를 해결하기 위한, 본 개시의 또 다른 실시 예에 따른 재활용품 분류 방법은, 복수의 재활용품들을 레이더 센서를 사용하여 정상 재활용품 및 손상된 재활용품으로 분류하는 단계, 상기 정상 재활용품을 촬영한 제 1 이미지 데이터 및 상기 손상된 재활용품을 촬영한 제 2 이미지 데이터를 생성하는 단계, 상기 제 1 이미지 데이터가 나타내는 상기 정상 재활용품의 형태에 따라 상기 정상 재활용품을 종류 별로 분류하는 단계, 상기 종류 별로 분류된 재활용품을 색상에 따라 분류하는 단계, 상기 제 2 이미지 데이터가 나타내는 상기 손상된 재활용품을 색상에 따라 분류하는 단계, 상기 정상 재활용품의 분류 결과에 따라 상기 정상 재활용품이 운반되는 제 1 컨베이어 벨트를 제어하는 단계, 및 상기 손상된 재활용품의 분류 결과에 따라 상기 손상된 재활용품이 운반되는 제 2 컨베이어 벨트를 제어하는 단계를 포함할 수 있다.In order to solve the above technical problem, a method of classifying recyclables according to another embodiment of the present disclosure includes the steps of classifying a plurality of recyclables into normal recyclables and damaged recyclables using a radar sensor, and a first image taken of the normal recyclables. generating data and second image data of the damaged recyclables; classifying the normal recyclables by type according to the type of the normal recyclables indicated by the first image data; coloring the recyclables classified by type; classifying according to color, classifying the damaged recyclables indicated by the second image data according to color, controlling a first conveyor belt on which the normal recyclables are transported according to the classification result of the normal recyclables, and the damaged recyclables. It may include controlling a second conveyor belt through which the damaged recyclables are transported according to the classification results.
도 1은 본 개시의 실시 예에 따른 재활용품 분류 시스템의 예시적인 구성을 나타내는 블록도이다.
도 2는 본 개시의 실시 예에 따른 재활용품 분류 장치의 예시적인 구성을 나타내는 블록도이다.
도 3은 도 2의 스케치 맵 생성 모듈이 포함하는 인공지능 모델의 예시적인 구성을 나타내는 블록도이다.
도 4 내지 도 8은 분류하고자 하는 재활용품이 유리병인 실시 예에서 도 3의 인공지능 모델의 동작을 통해 생성된 스케치 맵들의 예시를 나타낸다.
도 9는 분류하고자 하는 재활용품이 유리병인 실시 예에서 재활용품 분류 시스템의 전체적인 동작을 개념적으로 나타낸다.
도 10은 본 개시의 실시 예에 따른 재활용품 분류 방법을 나타내는 흐름도이다.
도 11은 도 10의 정상 재활용품들을 형태에 따라 종류 별로 분류하는 단계를 더 상세히 나타내는 흐름도이다.
도 12는 도 2의 재활용품 분류 장치가 컴퓨팅 장치로서 구현되었을 때의 예시적인 하드웨어 구성도이다1 is a block diagram showing an exemplary configuration of a recycling classification system according to an embodiment of the present disclosure.
Figure 2 is a block diagram showing an exemplary configuration of a recycling classification device according to an embodiment of the present disclosure.
FIG. 3 is a block diagram showing an example configuration of an artificial intelligence model included in the sketch map creation module of FIG. 2.
Figures 4 to 8 show examples of sketch maps generated through the operation of the artificial intelligence model of Figure 3 in an embodiment in which the recyclable product to be classified is a glass bottle.
Figure 9 conceptually shows the overall operation of the recycling classification system in an embodiment in which the recycling product to be classified is a glass bottle.
Figure 10 is a flowchart showing a method for classifying recyclables according to an embodiment of the present disclosure.
FIG. 11 is a flowchart showing in more detail the steps of classifying the normal recyclables of FIG. 10 by type according to shape.
FIG. 12 is an exemplary hardware configuration diagram when the recycling classification device of FIG. 2 is implemented as a computing device.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 개시의 바람직한 실시 예들을 상세히 설명한다. 본 개시의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시 예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 개시는 이하에서 설명되는 실시 예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시 예들은 본 개시가 완전하도록 하고, 본 개시가 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 개시는 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다.Hereinafter, preferred embodiments of the present disclosure will be described in detail with reference to the attached drawings. The advantages and features of the present disclosure and methods for achieving them will become clear by referring to the embodiments described in detail below along with the accompanying drawings. However, the present disclosure is not limited to the embodiments described below and may be implemented in various different forms. The present embodiments are merely provided to ensure that the present disclosure is complete, and those of ordinary skill in the art to which the present disclosure pertains are not limited to the present disclosure. It is provided to fully inform the scope of the invention, and the present disclosure is only defined by the scope of the claims.
각 도면의 구성 요소들에 참조 부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성 요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 개시를 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 개시의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.When adding reference signs to components in each drawing, it should be noted that the same components are given the same reference numerals as much as possible even if they are shown in different drawings. Additionally, in describing the present disclosure, if it is determined that a detailed description of a related known configuration or function may obscure the gist of the present disclosure, the detailed description will be omitted.
다른 정의가 없다면, 본 명세서에서 사용되는 모든 용어(기술 및 과학적 용어를 포함)는 본 개시가 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 공통적으로 이해될 수 있는 의미로 사용될 수 있다. 또 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 용어들은 명백하게 특별히 정의되어 있지 않는 한 이상적으로 또는 과도하게 해석되지 않는다. 본 명세서에서 사용된 용어는 실시 예들을 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다. 본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다.Unless otherwise defined, all terms (including technical and scientific terms) used in this specification may be used with meanings that can be commonly understood by those skilled in the art to which this disclosure pertains. Additionally, terms defined in commonly used dictionaries are not interpreted ideally or excessively unless clearly specifically defined. The terms used in this specification are for describing embodiments and are not intended to limit the invention. As used herein, singular forms also include plural forms, unless specifically stated otherwise in the context.
또한, 본 개시의 구성 요소를 설명하는 데 있어서, 제 1, 제 2, A, B, (a), (b) 등의 용어를 사용할 수 있다. 이러한 용어는 그 구성 요소를 다른 구성 요소와 구별하기 위한 것일 뿐, 그 용어에 의해 해당 구성 요소의 본질이나 차례 또는 순서 등이 한정되지 않는다. 어떤 구성 요소가 다른 구성요소에 "연결", "결합" 또는 "접속"된다고 기재된 경우, 그 구성 요소는 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되거나 또는 접속될 수 있지만, 각 구성 요소 사이에 또 다른 구성 요소가 "연결", "결합" 또는 "접속"될 수도 있다고 이해되어야 할 것이다.Additionally, in describing the components of the present disclosure, terms such as first, second, A, B, (a), and (b) may be used. These terms are only used to distinguish the component from other components, and the nature, sequence, or order of the component is not limited by the term. When a component is described as being “connected,” “coupled,” or “connected” to another component, that component may be directly connected or connected to that other component, but there is another component between each component. It will be understood that elements may be “connected,” “combined,” or “connected.”
명세서에서 사용되는 "포함한다 (comprises)" 및/또는 "포함하는 (comprising)"은 언급된 구성 요소, 단계, 동작 및/또는 소자는 하나 이상의 다른 구성 요소, 단계, 동작 및/또는 소자의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다.As used in the specification, “comprises” and/or “comprising” refers to the presence of one or more other components, steps, operations and/or elements. or does not rule out addition.
도 1은 본 개시의 실시 예에 따른 재활용품 분류 시스템(10)의 예시적인 구성을 나타내는 블록도이다. 재활용품 분류 시스템(10)은 복수의 재활용품들(예를 들어, 유리병, 플라스틱병, 플라스틱 용기 등)(1)을 손상되지 않은 재활용품(예를 들어, 깨지지 않은 유리병, 이하 정상 재활용품이라고 지칭)들과 손상된 재활용품(예를 들어, 깨진 유리병)들로 먼저 분류한 후, 인공지능에 기반하여 정상 재활용품들 각각의 형태에 따라 종류 별로 분류할 수 있다. 예를 들어, 재활용품이 유리병인 경우 재활용품의 종류는 맥주병, 소주병, 음료수병 등 서로 다른 유리병의 종류를 의미할 수 있으며, 재활용품이 플라스틱병인 경우 재활용품의 종류는 서로 용량이 다른 페트병의 종류를 의미할 수 있다.1 is a block diagram showing an exemplary configuration of a
나아가, 재활용품 분류 시스템(10)은 종류 별로 분류된 재활용품들의 외형을 인식하여 더 세부적으로 분류(예를 들어, 부착된 라벨에 표시된 업체에 따라 또는 색상에 따라)할 수 있고, 손상된 재활용품들도 색상에 따라 분류할 수 있다. 재활용품 분류 시스템(10)은 분류 결과에 따라 컨베이어 벨트들(14, 15)을 제어할 수 있다. 도 1을 참조하면, 재활용품 분류 시스템(10)은 레이더 센서(11), 카메라(12), 재활용품 분류 장치(13), 제 1 컨베이어 벨트(14), 및 제 2 컨베이어 벨트(15)를 포함할 수 있다.Furthermore, the
레이더 센서(11)는 제 1 컨베이어 벨트(14) 상의 복수의 재활용품들(1)로 전자파를 방사하여 정상 재활용품들과 손상된 재활용품들로 분류할 수 있다. 예를 들어, 정상 재활용품에서 반사되어 되돌아온 파와, 손상된 재활용품에서 반사되어 되돌아온 파의 주파수는 상이할 수 있다. 손상된 재활용품들(2)은 제 2 컨베이어 벨트(15) 상에서 진행하도록 이동될 수 있고, 정상 재활용품들은 계속하여 기존의 제 1 컨베이어 벨트(14) 상에서 진행할 수 있다.The
카메라(12)는 제 1 컨베이어 벨트(14) 상의 정상 재활용품들을 촬영하여 각 정상 재활용품의 이미지를 제 1 이미지 데이터(IDAT1)로서 재활용품 분류 장치(13)로 제공할 수 있다. 재활용품 분류 장치(13)는 제 1 이미지 데이터(IDAT1)에 포함된 정상 재활용품을 형태에 따라 종류 별(예를 들어, 유리병의 경우 맥주병, 소주병, 음료수병, 약병 등)로 분류할 수 있다. 예를 들어, 재활용품의 형태는 재활용품을 이루는 경계선(edge)의 형태일 수 있다. 구체적으로, 재활용품들은 종류 별로 고유의 경계선 형태를 가지며 서로 다른 종류의 재활용품들의 경계선 형태는 상이하므로, 경계선의 형태만으로 종류 별 분류가 가능할 수 있다. 그 후, 재활용품 분류 장치(13)는 종류 별로 분류된 재활용품의 색상을 인식하여 더 세부적으로 분류할 수 있다. 이와 같이 본 개시의 실시 예에 따른 재활용품 분류 장치(13)는 형태에 따른 종류 별 분류를 먼저 수행하고, 종류 별로 분류된 결과에 대해 색상에 따른 분류를 수행하므로, 색상에 따른 분류만을 사용할 때에 비해 요구되는 연산량이 적으며 분류 속도가 향상될 수 있다.The
또한, 카메라(12)는 제 2 컨베이어 벨트(15) 상의 손상된 재활용품들을 촬영하여 각 손상된 재활용품의 이미지를 제 2 이미지 데이터(IDAT2)로서 재활용품 분류 장치(13)로 제공할 수 있다. 재활용품 분류 장치(13)는 제 2 이미지 데이터(IDAT2)에 포함된 손상된 재활용품을 색상에 따라 분류할 수 있다. 재활용품 분류 장치(13)는 상술한 분류 동작들을 수행하기 위한 인공지능 모델을 포함할 수 있으며, 사용되는 인공지능 모델은 분류하고자 하는 재활용품에 따라 달라질 수 있다. 예를 들어, 재활용품 분류 장치(13)는 분류하고자 하는 재활용품이 플라스틱병인 경우 플라스틱병을 분류하기 위한 인공지능 모델을 웹으로부터 다운로드할 수 있고, 분류하고자 하는 재활용품이 유리병인 경우 유리병을 분류하기 위한 인공지능 모델을 다운로드할 수 있다. 이를 통해, 재활용품 분류 시스템(10)은 특정 장비의 교체 없이 인공지능 모델의 교체만으로 다양한 재활용품들에 대한 분류 동작을 수행할 수 있다.Additionally, the
재활용품 분류 장치(13)는 상술한 분류 동작들을 수행하는 데 있어서 다양한 재활용품들의 이미지가 저장된 이미지 데이터베이스(20)와 통신할 수 있다. 재활용품 분류 장치(13)는 인공지능 모델을 사용하여 카메라(12)로부터 제공된 제 1 및 제 2 이미지 데이터(IDAT1, IDAT2)와, 이미지 데이터베이스(20)에 저장된 이미지 사이의 유사도를 계산함으로써 분류 동작을 수행할 수 있다. 재활용품 분류 장치(13)는 분류 결과에 따라 제 1 컨베이어 벨트(14)를 제어하기 위한 제 1 제어 신호(CTRL1) 및 제 2 컨베이어 벨트(15)를 제어하기 위한 제 2 제어 신호(CTRL2)를 생성할 수 있다. 재활용품 분류 장치(13)의 구성 및 동작은 도 2를 참조하여 더 상세히 설명된다.In performing the above-described sorting operations, the
제 1 컨베이어 벨트(14)는 복수의 재활용품들(1)을 운반하며, 복수의 재활용품들(1)은 레이더 센서(11)의 감지 결과에 따라 정상 재활용품들과 손상된 재활용품들(2)로 분류될 수 있다. 정상 재활용품들은 제 1 컨베이어 벨트(14) 상에서 그대로 진행하고, 깨진 유리병들(2)은 제 2 컨베이어 벨트(15) 상에서 진행하도록 이동될 수 있다. 제 1 컨베이어 벨트(14) 및 제 2 컨베이어 벨트(15)는 각각 제 1 제어 신호(CTRL1) 및 제 2 제어 신호(CTRL2)에 기반하여 제어될 수 있다. 예를 들어, 제어 신호들(CTRL1, CTRL2)은 재활용품이 분류 결과에 대응하는 분류함(도시되지 않음)으로 운반되도록 컨베이어 벨트들(14, 15)을 제어할 수 있다.The
비록 도 1의 재활용품 분류 시스템(10)은 두 개의 컨베이어 벨트들(14, 15)을 포함하는 것으로 도시되었으나, 본 개시는 이에 한정되지 않으며, 재활용품 분류 시스템(10)은 분류 방법에 따라 두 개 이상의 컨베이어 벨트들을 포함할 수 있고, 재활용품 분류 장치(13)는 컨베이어 벨트들 각각을 제어하기 위한 제어 신호들을 생성하도록 구현될 수 있다. 또한, 재활용품 분류 시스템(10)은 정상 재활용품만을 분류하고, 손상된 재활용품에 대한 분류 동작은 수행하지 않도록 구현될 수도 있다. 이하 본 명세서에서는 명확한 설명을 위해 도 1에 도시된 바와 같은 재활용품 분류 시스템(10)을 기준으로 실시 예들이 설명될 것이다.Although the
도 1에 나타난 재활용품 분류 시스템의 적어도 일부 구성 요소는 네트워크를 통해 통신할 수 있다. 예를 들어, 네트워크는 근거리 통신망(Local Area Network; LAN), 광역 통신망(Wide Area Network; WAN), 이동 통신망(mobile radio communication network), Wibro(Wireless Broadband Internet) 등과 같은 모든 종류의 유/무선 네트워크로 구현될 수 있다. 예를 들어, 상술한 네트워크를 통해 재활용품 분류 장치(13)는 이미지 데이터베이스(20)와 통신할 수 있고, 재활용품의 종류에 따라 그에 부합하는 인공지능 모델을 다운로드할 수 있다.At least some components of the recycling sorting system shown in Figure 1 may communicate over a network. For example, networks include all types of wired/wireless networks such as Local Area Network (LAN), Wide Area Network (WAN), mobile radio communication network, Wibro (Wireless Broadband Internet), etc. It can be implemented as: For example, through the above-mentioned network, the recycling
도 2는 본 개시의 실시 예에 따른 재활용품 분류 장치(100)의 예시적인 구성을 나타내는 블록도이다. 예를 들어, 도 2의 재활용품 분류 장치(100)는 도 1의 재활용품 분류 장치(13)일 수 있다. 도 1을 참조하여 설명한 바와 같이, 재활용품 분류 장치(13)는 인공지능에 기반하여 이미지 데이터(IDAT1, IDAT2)를 처리함으로써, 정상 재활용품들 및 손상된 재활용품들을 분류하여 재활용품들이 운반되는 컨베이어 벨트(예를 들어, 도 1의 14, 15)를 제어하기 위한 제어 신호(CTRL1, CTRL2)를 생성할 수 있다. 도 2를 참조하면, 재활용품 분류 장치(100)는 전처리 모듈(110), 스케치 맵 생성 모듈(120), 스케치 유사도 계산 모듈(130), 및 색상 유사도 계산 모듈(140)을 포함할 수 있으며, 인공지능에 기반한 분류 동작들을 수행하기 위한 하나 이상의 인공지능 모델을 포함할 수 있다. 예를 들어, 몇몇 실시 예에서 재활용품 분류 장치(100)는 컴퓨팅 장치로서 구현될 수 있으며, 이러한 구현 예는 도 12를 참조하여 상세히 설명된다.Figure 2 is a block diagram showing an exemplary configuration of a
전처리 모듈(110)은 정상 재활용품을 촬영한 제 1 이미지 데이터(IDAT1) 및 손상된 재활용품을 촬영한 제 2 이미지 데이터(IDAT2)를 인공지능 모델의 입력에 적합하도록 전처리할 수 있다. 예를 들어, 전처리 모듈(110)은 제 1 이미지 데이터(IDAT1) 및 제 2 이미지 데이터(IDAT2)가 포함하는 이미지에 대해 리사이징(resizing), 스케일링(scaling), 분할(cropping), 정규화(normalization), 색공간 변환 등을 수행하여 전처리할 수 있다.The
또한, 전처리 모듈(110)은 추후 분류 동작에 특징 중 하나로서 사용될 수 있도록 제 1 이미지 데이터(IDAT1)를 정상 재활용품유리병의 이미지라고 레이블링하고, 제 2 이미지 데이터(IDAT2)를 손상된 재활용품의 이미지라고 레이블링할 수 있다. 전처리된 제 1 이미지 데이터(즉, 정상 재활용품의 이미지)는 형태에 따른 분류 동작을 위해 스케치 맵 생성 모듈(120)로 제공되고, 전처리된 제 2 이미지 데이터(즉, 손상된 재활용품의 이미지)는 곧바로 색상에 따른 분류 동작을 위해 색상 유사도 계산 모듈(140)로 제공될 수 있다. 이하의 설명들에서, 별도의 언급이 없더라도 제 1 이미지 데이터(IDAT1) 및 제 2 이미지 데이터(IDAT2)는 모두 전처리 모듈(110)을 통해 전처리된 데이터를 나타낸다.In addition, the
스케치 맵 생성 모듈(120)은 전처리된 제 1 이미지 데이터(IDAT1)가 나타내는 정상 재활용품의 경계선을 추출하여 스케치 맵(SMAP)을 생성할 수 있다. 스케치 맵 생성 모듈(120)은 정상 재활용품 이미지의 경계선을 추출하기 위한 인공지능 모델을 포함할 수 있으며, 스케치 맵(SMAP)은 인공지능 모델의 특징 맵(feature map)에 대응할 수 있다. 구체적으로, 스케치 맵 생성 모듈(120)의 인공지능 모델은 수신한 정상 재활용품의 이미지를 필터링하여 특징을 추출한 후 추출된 특징에 기반하여 스케치 맵(SMAP)을 생성할 수 있다. 예를 들어, 본 개시의 실시 예에 따른 스케치 맵 생성 모듈(120)은 높은 정확도로 경계선을 추출하기 위해 가버(Gabor) 필터링 및 가우시안 라플라시안(Laplacian of Gaussian; LoG) 필터링을 수행할 수 있으며, 상기 인공지능 모델은 각 필터링을 수행하기 위한 2개의 인코더들 및 스케치 맵 생성을 위한 디코더를 포함할 수 있다. 스케치 맵 생성 모듈(120)이 포함하는 상기 인공지능 모델의 예시적인 구성은 도 3을 참조하여 더 상세히 설명되며, 스케치 맵(SMAP)의 예들은 도 4 내지 도 8에 나타나 있다.The sketch
스케치 유사도 계산 모듈(130)은 스케치 맵 생성 모듈(120)에서 생성된 스케치 맵(SMAP)과, 이미지 데이터베이스(도 1의 20)에 포함된 이미지들 각각에 대응하는 스케치 맵 사이의 유사도를 계산할 수 있다. 이미지 데이터베이스(도 1의 20)에 포함된 각 이미지에 대응하는 스케치 맵은 스케치 맵 생성 모듈(120)이 포함하는 인공지능 모델과 동일한 인공지능 모델을 통해 생성될 수 있다.The sketch
스케치 유사도 계산 모듈(130)은 이미지 데이터베이스(도 1의 20)에 포함된 이미지들 중, 스케치 맵 생성 모듈(120)에서 생성된 스케치 맵(SMAP)과의 유사도가 가장 높게 계산된 이미지에 대응하는 유리병을 제 1 이미지 데이터(IDAT1)가 나타내는 유리병의 종류로 결정할 수 있다. 상술한 바와 같이, 재활용품은 종류 별로 고유의 경계선 형태를 가질 수 있으므로, 경계선 사이의 유사도는 재활용품의 종류를 결정하는 척도가 될 수 있다. 제 1 이미지 데이터(IDAT1)에 대한 분류 결과는 추가적인 분류 동작을 위해 색상 유사도 계산 모듈(140)로 제공될 수 있다.The sketch
색상 유사도 계산 모듈(140)은 제 1 이미지 데이터(IDAT1)가 나타내는 정상 재활용품과 이미지 데이터베이스(도 1의 20)에 포함된 이미지들 사이의 색상 유사도, 및 제 2 이미지 데이터(IDAT2)가 나타내는 손상된 재활용품과 이미지 데이터베이스(도 1의 20)에 포함된 이미지들 사이의 색상 유사도를 계산할 수 있다. 여기서 색상은 재활용품 용기의 색상 및 재활용품에 부착된 라벨의 색상을 모두 포함할 수 있다. 예를 들어, 색상 유사도 계산 모듈(140)은 이미지의 색상 정보에 기반한 연산을 수행하기 위한 인공지능 모델을 포함할 수 있다.The color
특히 정상 재활용품에 대한 색상 유사도를 계산하는 경우(예를 들어, 수신한 이미지가 정상 재활용품이라고 레이블링된 경우), 본 개시의 색상 유사도 계산 모듈(140)은 스케치 유사도 계산 모듈(130)의 계산 결과를 참조하여, 이미지 데이터베이스(도 1의 20)에 속한 이미지들 중 제 1 이미지 데이터(IDAT1)가 나타내는 정상 재활용품의 종류와 같은 재활용품을 나타내는 이미지들에 대해서만 색상 유사도를 계산할 수 있다. 이와 같이 이미지의 경계선에 대한 연산을 먼저 수행함으로써 이미지 데이터베이스(도 1의 20)의 모든 이미지에 대해 색상 유사도를 계산할 필요가 없어지므로, 전체 분류 과정에 요구되는 연산량이 감소하고, 빠르고 정확한 분류가 가능해질 수 있다.In particular, when calculating color similarity to a normal recyclable product (e.g., when the received image is labeled as a normal recyclable product), the color
색상 유사도 계산 모듈(140)은 이미지 데이터베이스(도 1의 20)에 포함된 이미지들 중 색상 유사도가 가장 높게 계산된 이미지에 대응하는 재활용품의 색상에 따라 제 1 이미지 데이터(IDAT1) 또는 제 2 이미지 데이터(IDAT2)가 나타내는 재활용품을 분류할 수 있다. 예를 들어, 유리병의 경우 색상 유사도 계산을 통해 정상 유리병은 색상에 따라(예를 들어, 녹색 병, 갈색 병) 또는 라벨에 표시된 업체에 따라(예를 들어, 맥주병의 업체 별 또는 소주병의 업체 별) 추가로 분류될 수 있고, 깨진 유리병은 색상에 따라 분류될 수 있다.The color
색상 유사도 계산 모듈(140)은 최종적인 분류 결과에 따라 컨베이어 벨트들(도 1의 14, 15)을 제어하기 위한 제어 신호들(CTRL1, CTRL2)을 생성할 수 있다. 구체적으로, 제 1 제어 신호(CTRL1)는 제 1 컨베이어 벨트(도 1의 14)가 제 1 이미지 데이터(IDAT1)에 대응하는 재활용품을 분류 결과에 대응하는 분류함으로 운반하도록 제어할 수 있다. 예를 들어, 유리병의 경우 제 1 이미지 데이터(IDAT1)가 나타내는 유리병이 스케치 유사도 계산 모듈(130)을 통해 맥주병으로 분류되고, 색상 유사도 계산 모듈(140)을 통해 업체 A의 맥주병으로 분류된 경우, 제 1 컨베이어 벨트(도 1의 14)는 제 1 제어 신호(CTRL1)에 따라 유리병을 업체 A의 맥주병에 대응하는 분류함으로 운반할 수 있다. 마찬가지로, 제 2 제어 신호(CTRL2)는 제 2 컨베이어 벨트(도 1의 15)가 제 2 이미지 데이터(IDAT2)에 대응하는 깨진 유리병을 분류 결과에 대응하는 분류함으로 운반하도록 제어할 수 있다.The color
도 1을 참조하여 설명한 바와 같이, 재활용품 분류 장치(100)에 포함된 인공지능 모델은 분류하고자 하는 재활용품의 종류에 따라 교체될 수 있다. 예를 들어, 플라스틱병을 분류하고자 하는 경우 인공지능 모델은 플라스틱병에 대한 스케치 맵 생성 및 유사도 계산을 수행하도록 훈련된 인공지능 모델일 수 있고, 유리병을 분류하고자 하는 경우 인공지능 모델은 유리병에 대한 스케치 맵 생성 및 유사도 계산을 수행하도록 훈련된 인공지능 모델일 수 있다. 그러나, 재활용품의 종류가 달라지더라도 상술한 스케치 맵 생성 모듈(120), 스케치 유사도 계산 모듈(130), 및 색상 유사도 계산 모듈(140)의 전반적인 동작은 동일하다.As described with reference to FIG. 1, the artificial intelligence model included in the recycling
도 3은 도 2의 스케치 맵 생성 모듈(120)이 포함하는 인공지능 모델의 예시적인 구성을 나타내는 블록도이다. 도 2를 참조하여 설명한 바와 같이, 도 3의 인공지능 모델(200)은 2개의 인코더들(제 1 인코더(210) 및 제 2 인코더(220)) 및 1개의 디코더(230)를 사용하여, 제 1 이미지 데이터(IDAT1)가 나타내는 정상 재활용품의 이미지에 대응하는 스케치 맵(SMAP)을 생성하도록 구현될 수 있다. 제 1 인코더(210) 및 제 2 인코더(220)는 서로 다른 알고리즘을 사용하여 제 1 이미지 데이터(IDAT1)를 필터링할 수 있고, 재활용품 이미지의 경계선을 제 1 특징(F1) 및 제 2 특징(F2)으로서 추출할 수 있으며, 제 1 특징(F1) 및 제 2 특징(F2)은 하나의 특징(F)으로 합쳐질(concatenated) 수 있다. 예를 들어, 서로 다른 알고리즘을 사용하여 추출된 제 1 특징(F1) 및 제 2 특징(F2)은 서로 다른 희소도(sparsity)를 가질 수 있다. 디코더(230)는 합쳐진 특징(F)을 디코딩하여 재활용품 이미지의 스케치 맵(SMAP)을 생성할 수 있다. 이하 도 2를 참조하여 설명한 바와 같이, 제 1 인코더(210)가 가버 필터링을 수행하고, 제 2 인코더(220)가 가우시안 라플라시안(LoG) 필터링을 수행하는 실시 예가 설명된다.FIG. 3 is a block diagram showing an example configuration of an artificial intelligence model included in the sketch
제 1 인코더(210)는 제 1 이미지 데이터(IDAT1)에 대해 가버 필터링을 수행하기 위해 가버 컨볼루션 레이어를 사용하여 구성될 수 있다. 재활용품 이미지의 경계선을 추출할 때 재활용품에 부착된 라벨 또는 재활용품이 놓여 있는 배경 영역에 대한 정보는 요구되지 않는데, 가버 필터링을 수행함으로써 라벨 또는 배경 영역과 관련된 지역적인(local) 정보는 최소화되고, 재활용품 자체의 경계선과 관련된(즉, 형태와 관련된) 전역적인(global) 정보가 추출될 수 있다.The
구체적으로, 제 1 인코더(210)를 구성하는 가버 컨볼루션 레이어는 임의의 학습된 필터에 가버 필터를 적용하여 생성될 수 있다. 먼저 임의의 N개의 채널과 크기 W를 갖는 학습된 필터를 라고 하고, 가버 필터를 라고 하면, 가버 필터가 적용된 학습된 필터 는 아래의 수학식 1과 같이 계산된다.Specifically, the Gabor convolution layer constituting the
여기서 u, v는 각각 가버 필터의 방향(orientation) 및 크기(scale)를 나타내는 파라미터로, 가버 필터의 방향은 U, 크기는 V로 사전에 설정될 수 있다. 가버 컨볼루션 레이어에서 가버 필터링을 수행하게 될 컨볼루션 가버 방향 필터(Convolutional Gabor Orientation Filter; GoF) 는 아래의 수학식 2와 같이 정의된다.Here, u and v are parameters representing the orientation and scale of the Gabor filter, respectively, and the direction of the Gabor filter can be set to U and the size to V in advance. Convolutional Gabor Orientation Filter (GoF), which will perform Gabor filtering on the Gabor convolution layer. is defined as
이와 같이 만들어진 컨볼루션 가버 방향 필터에 아래의 수학식 3과 같이 입력 특징 맵 F를 통과시킴으로써, 제 1 인코더(210)의 가버 컨볼루션 레이어는 출력 특징 맵 를 생성하도록 학습될 수 있다. 예를 들어, 입력 특징 맵 F는 임의의 재활용품의 이미지일 수 있고, 출력 특징 맵 는 입력 특징 맵 F의 이미지에 대응하는 스케치 맵일 수 있다. 이하 간단한 표기를 위해, 에서 v 표기는 생략된다.By passing the input feature map F as shown in Equation 3 below through the convolutional Gabor direction filter created in this way, the Gabor convolution layer of the
또한, 출력 특징 맵 의 각 채널은 아래의 수학식 4와 같은 컨볼루션 연산을 통해 얻어질 수 있다.Additionally, the output feature map Each channel of can be obtained through a convolution operation as shown in Equation 4 below.
여기서 n은 F 및 의 채널을 나타내고, 는 출력 특징 맵 의 k번째 방향에 대응하는 응답을 나타낼 수 있다. 상술한 과정을 통해 출력 특징 맵이 얻어지는 과정에서, 입력된 이미지에 대응하는 스케치 맵을 정확하게 생성하도록 학습된 필터 는 지속적으로 업데이트될 수 있다. 예를 들어, 학습된 필터 는 아래의 수학식 5 및 수학식 6과 같이 역전파(back-propagation) 알고리즘을 사용하여 업데이트될 수 있다.where n is F and represents the channel of is the output feature map The response corresponding to the kth direction can be expressed. In the process of obtaining the output feature map through the above-described process, a filter is learned to accurately generate a sketch map corresponding to the input image. can be continuously updated. For example, a learned filter Can be updated using a back-propagation algorithm as shown in Equation 5 and Equation 6 below.
여기서 L은 스케치 맵의 정확도와 관련된 손실 함수를 나타낼 수 있다. 이를 통해 제 1 인코더(210)는 보다 정확하게 제 1 이미지 데이터(IDAT1)가 나타내는 재활용품 이미지의 경계선과 관련된 제 1 특징(F1)을 추출하도록 학습될 수 있다. 그러나, 상술한 바와 같이 가버 컨볼루션 레이어로 구성된 제 1 인코더(210)에서 추출된 제 1 특징(F1)은 전역적인 정보만을 주로 포함하기 때문에 매우 희소(sparse)할 수 있다. 즉, 희소한 제 1 특징(F1)만을 사용하여 생성된 스케치 맵의 정확도는 다소 낮을 수 있다.Here, L may represent a loss function related to the accuracy of the sketch map. Through this, the
이를 보완하기 위해, 제 2 인코더(220)는 제 1 이미지 데이터(IDAT1)에 대해 가우시안 라플라시안 필터링을 수행할 수 있다. 가우시안 라플라시안 필터링된 재활용품의 이미지는 컨볼루션 레이어들을 통과하여 제 2 특징(F2)으로서 추출될 수 있다. 지역적인 정보를 최소화하고 전역적인 정보만을 주로 추출하는 가버 컨볼루션 레이어와 달리 통상의 컨볼루션 레이어는 전역적인 정보뿐만 아니라 지역적인 정보도 함께 추출하기 때문에, 제 2 특징(F2)은 제 1 특징(F1)에 비해 희소성이 낮을 수 있다. 예를 들어, 제 2 인코더(220)의 컨볼루션 레이어 또한 상술한 제 1 인코더(210)와 유사한 방식으로 업데이트(예를 들어, 역전파 알고리즘을 사용하여 업데이트)될 수 있다.To compensate for this, the
이와 같이 서로 다른 희소도를 갖는 제 1 특징(F1) 및 제 2 특징(F2)이 하나의 특징(F)으로 합쳐짐으로써 재활용품의 경계선에 대한 정보가 더 풍부해질 수 있으며, 합쳐진 특징(F)이 디코더(230)로 입력됨으로써, 인공지능 모델(200)은 하나의 인코더만을 사용하는 경우에 비해 더 정확한 스케치 맵(SMAP)을 생성할 수 있다. 또한, 이와 같이 학습된 인공지능 모델(200)은 이미지 데이터베이스(도 1의 20)에 포함된 이미지들의 스케치 맵을 생성하는 데 동일하게 사용될 수 있으며, 도 2를 참조하여 설명한 바와 같이 제 1 이미지 데이터(IDAT1)를 통해 생성된 스케치 맵(SMAP)과, 이미지 데이터베이스(도 1의 20)에 포함된 이미지들에 대응하는 스케치 맵 사이의 유사도가 스케치 유사도 계산 모듈(도 2의 130)에서 계산될 수 있고, 재활용품은 고유의 경계선 형태에 따라 종류 별로 분류될 수 있다.In this way, by combining the first feature (F1) and the second feature (F2) with different scarcity into one feature (F), information about the border of recycled products can be enriched, and the combined feature (F) By being input to this
비록 도 3을 참조하여 가버 필터링 및 가우시안 라플라시안 필터링을 수행하는 실시 예가 설명되었으나, 본 개시는 이에 한정되지 않으며, 인공지능 모델(200)은 제 1 인코더(210) 및 제 2 인코더(220)가 각각 제 1 특징(F1), 및 제 1 특징(F1)보다 희소도(sparsity)가 높은 제 2 특징(F2)을 추출할 수 있는 임의의 서로 다른 필터링 방법들을 사용하도록 구현될 수 있다.Although an embodiment of performing Gabor filtering and Gaussian Laplacian filtering has been described with reference to FIG. 3, the present disclosure is not limited thereto, and the artificial intelligence model 200 includes a
지금까지 도 2 내지 도 3을 참조하여 재활용품의 분류 동작, 그리고 그 중에서도 재활용품의 형태에 따른 종류 별 분류 동작의 실시 예에 대해 설명하였다. 이하 도 4 내지 도 8을 통해, 도 2 내지 도 3을 참조하여 설명한 스케치 맵(SMAP)의 예시가 도시된다.So far, with reference to FIGS. 2 and 3 , an embodiment of the classification operation of recyclables and, in particular, the classification operation by type according to the type of the recyclables has been described. Hereinafter, through FIGS. 4 to 8, an example of the sketch map (SMAP) described with reference to FIGS. 2 to 3 is shown.
도 4 내지 도 8은 분류하고자 하는 재활용품이 유리병인 실시 예에서 도 3의 인공지능 모델(200)의 동작을 통해 생성된 스케치 맵들의 예시를 나타낸다. 도 4는 맥주병, 도 5 내지 도 6은 소주병, 도 7 내지 도 8은 음료수병과 그에 대응하는 스케치 맵을 도시한다. 도 4 내지 도 8을 참조하면, 스케치 맵들 상에 유리병의 경계선은 선명하게 나타나 있지만, 라벨의 경계선은 흐릿하게 나타나 있다. 이와 같이 생성된 스케치 맵들을 사용하여 스케치 유사도 계산 모듈(도 2의 130)은 입력 받은 스케치 맵과 데이터베이스에 저장된 이미지들 각각의 스케치 맵 사이의 유사도를 계산할 수 있고, 유리병을 종류 별로 분류할 수 있다.Figures 4 to 8 show examples of sketch maps generated through the operation of the artificial intelligence model 200 of Figure 3 in an embodiment in which the recyclable product to be classified is a glass bottle. Figure 4 shows a beer bottle, Figures 5 and 6 show a soju bottle, and Figures 7 and 8 show a beverage bottle and a corresponding sketch map. Referring to Figures 4 to 8, the border of the glass bottle is clearly shown on the sketch maps, but the border of the label is blurred. Using the sketch maps created in this way, the sketch similarity calculation module (130 in FIG. 2) can calculate the similarity between the input sketch map and each sketch map of the images stored in the database, and classify glass bottles by type. there is.
도 9는 분류하고자 하는 재활용품이 유리병인 실시 예에서 재활용품 분류 시스템(10)의 전체적인 동작을 개념적으로 나타낸다. 명확한 설명을 위해 도 9는 분류의 대상이 되는 재활용품이 유리병인 것으로 가정하며, 이하 도 9와 함께, 도 1 내지 도 3을 참조하여 설명한다. 먼저 레이더 센서(11)의 동작을 통해, 유리병은 정상 유리병과 깨진 유리병으로 분류될 수 있다. 정상 유리병은 1차적으로 스케치 맵 생성 모듈(120) 및 스케치 유사도 계산 모듈(130)의 동작을 통해 경계선의 고유 형태에 따라 종류 별(예를 들어, 맥주병, 소주병, 음료수병)로 분류될 수 있다. 그 후 종류 별로 분리된 유리병들은 2차적으로 색상 유사도 생성 모듈(140)의 동작을 통해 색상 별 또는 업체 별로 추가로 분류될 수 있다. 예를 들어, 맥주병은 맥주병 1 및 맥주병 2, 소주병은 소주병 1 및 소주병 2, 음료수병은 음료수병 1 및 음료수병 2로 분류될 수 있는데, 여기서 맥주병 1 및 맥주병 2, 소주병 1 및 소주병 2, 음료수병 1 및 음료수병 2는 서로 병 색상이 상이할 수도 있고(예컨대, 맥주병 1은 갈색병, 맥주병 2는 투명한 병), 업체가 상이할 수도 있다(예컨대, 맥주병 1은 업체 A, 맥주병 2는 업체 B). 상술한 바와 같이 본 개시의 실시 예에 따르면 형태에 따른 분류 동작(점선으로 도시)이 색상에 따른 분류 동작에 앞서 수행되기 때문에, 전체적인 연산량이 감소할 수 있고, 재활용 유리병 분류 속도가 향상될 수 있다.Figure 9 conceptually shows the overall operation of the
깨진 유리병은 정상 유리병을 운반하는 컨베이어 벨트(예를 들어, 제 1 컨베이어 벨트(14))와 다른 컨베이어 벨트(예를 들어, 제 2 컨베이어 벨트(15)) 상에서 진행하며, 색상 유사도 계산 모듈(140)의 동작을 통해 색상 별로 분류될 수 있다. 즉, 깨진 유리병 1, 깨진 유리병 2, 및 깨진 유리병 3의 색상은 서로 다르다. 최종적인 분류 결과에 따라 재활용 유리병 분류 장치(100)는 제어 신호들(CTRL1, CTRL2)을 생성할 수 있고, 각 유리병이 분류 결과에 대응하는 분류함으로 운반될 수 있도록 컨베이어 벨트들(14, 15)을 제어할 수 있다. 지금까지 유리병을 분류하는 실시 예를 중심으로 재활용품 분류 시스템(10)의 전체적인 동작이 도시되었으나, 본 개시는 이에 한정되지 않으며, 유리병 이외의 재활용품의 경우에도 전체적인 동작은 도 9에 나타난 바와 유사할 것이다.The broken glass bottle travels on a conveyor belt (e.g., the second conveyor belt 15) that is different from the conveyor belt that carries the normal glass bottle (e.g., the first conveyor belt 14), and the color similarity calculation module Through the operation of (140), they can be classified by color. That is, the colors of
도 10은 본 개시의 실시 예에 따른 재활용품 분류 방법을 나타내는 흐름도이다. 이하 도 10과 함께, 도 1 내지 도 2를 참조하여 설명한다.Figure 10 is a flowchart showing a method for classifying recyclables according to an embodiment of the present disclosure. Hereinafter, the description will be made with reference to FIGS. 1 and 2 along with FIG. 10.
단계 S110에서, 레이더 센서(11)는 복수의 재활용품들을 정상 재활용품들과 손상된 재활용품들로 분류할 수 있다. 단계 S120에서, 카메라(12)는 제 1 컨베이어 벨트(14) 상의 정상 재활용품들을 촬영한 제 1 이미지 데이터(IDAT1) 및 제 2 컨베이어 벨트(15) 상의 손상된 재활용품들을 촬영한 제 2 이미지 데이터(IDAT2)를 재활용품 분류 장치(13)로 제공할 수 있다. 이하 단계 S130 내지 단계 S170은 재활용품 분류 시스템(10) 중에서 재활용품 분류 장치(13)의 동작 방법을 나타낸다.In step S110, the
단계 S130에서, 전처리 모듈(110)은 재활용품 분류를 위한 인공지능 모델의 입력으로 적합하도록 제 1 이미지 데이터(IDAT1) 및 제 2 이미지 데이터(IDAT2)를 전처리할 수 있다. 단계 S140에서, 스케치 맵 생성 모듈(120) 및 스케치 유사도 계산 모듈(130)은 제 1 이미지 데이터(IDAT1)에 포함된 정상 재활용품들을 형태에 따라 종류 별로 분류할 수 있고, 단계 S150에서 색상 유사도 계산 모듈(140)은 종류 별로 분류된 재활용품을 색상에 따라 추가로 분류할 수 있다. 단계 S160에서, 색상 유사도 계산 모듈(140)은 제 2 이미지 데이터(IDAT2)에 포함된 손상된 재활용품들을 색상에 따라 분류할 수 있다. 마지막으로 단계 S170에서, 색상 유사도 계산 모듈(140)은 최종적인 분류 결과에 따라 제 1 제어 신호(CTRL1) 및 제 2 제어 신호(CTRL2)를 생성하여, 제 1 컨베이어 벨트(14) 및 제 2 컨베이어 벨트(15)를 각각 제어할 수 있다.In step S130, the
도 11은 도 10의 정상 재활용품들을 형태에 따라 종류 별로 분류하는 단계(S140)를 더 상세히 나타내는 흐름도이다. 이하 도 11과 함께, 도 1 내지 도 3을 참조하여 설명하며, 특히 단계 S141 내지 단계 S143은 스케치 맵 생성 모듈(120)의 인공지능 모델(200)의 동작에 해당한다.FIG. 11 is a flowchart showing in more detail the step (S140) of classifying the normal recyclables of FIG. 10 into types according to shape. Hereinafter, it will be described with reference to FIGS. 1 to 3 along with FIG. 11 , and in particular, steps S141 to S143 correspond to the operation of the artificial intelligence model 200 of the sketch
단계 S141에서, 제 1 인코더(210)에서 제 1 이미지 데이터(IDAT1)에 포함된 정상 재활용품의 이미지에 대해 가버 필터링을 수행하여 제 1 특징(F1)을 추출할 수 있다. 그리고 단계 S142에서, 제 2 인코더(220)에서 제 1 이미지 데이터(IDAT1)에 포함된 정상 재활용품의 이미지에 대해 가우시안 라플라시안 필터링을 수행하여 제 2 특징(F2)을 추출할 수 있다. 단계 S143에서, 디코더(230)에서 제 1 특징(F1) 및 제 2 특징(F2)을 합친 특징(F)을 사용하여 스케치 맵(SMAP)을 생성할 수 있다. 마지막으로 단계 S144에서, 스케치 유사도 계산 모듈(130)은 생성된 스케치 맵(SMAP)과 이미지 데이터베이스(20)에 저장된 이미지의 스케치 맵 사이의 유사도를 계산하여 도 10의 단계 S140을 완료할 수 있다. 예를 들어, 도 10 내지 도 11을 참조하여 설명한 상기 동작들은 재활용 유리병을 분류하기 위해 수행될 수 있다. 나아가, 단계 S141 및 단계 S142는 각각 가버 필터링 및 가우시안 라플라시안 필터링을 사용하는 것으로 나타나 있으나, 본 개시는 이에 한정되지 않으며, 단계 S141 및 단계 S142는 서로 다른 희소도(sparsity)를 갖는 제 1 특징(F1) 및 제 2 특징(F2)을 추출할 수 있는 다른 종류의 필터링을 수행할 수 있다.In step S141, the
도 12는 도 2의 재활용품 분류 장치(100)가 컴퓨팅 장치(500)로서 구현되었을 때의 예시적인 하드웨어 구성도이다. 도 12에 도시된 바와 같이, 컴퓨팅 장치(500)는 하나 이상의 프로세서(510), 버스(550), 통신 인터페이스(570), 프로세서(510)에 의하여 수행되는 컴퓨터 프로그램(591)을 로드(load)하는 메모리(530)와, 컴퓨터 프로그램(591)를 저장하는 스토리지(590)를 포함할 수 있다. 다만, 도 12에는 본 개시의 실시 예와 관련 있는 구성 요소들만이 도시되어 있다. 따라서, 본 개시가 속한 기술분야의 통상의 기술자라면 도 12에 도시된 구성 요소들 외에 다른 범용적인 구성 요소들이 더 포함될 수 있음을 알 수 있다.FIG. 12 is an exemplary hardware configuration diagram when the
프로세서(510)는 컴퓨팅 장치(500)의 각 구성의 전반적인 동작을 제어한다. 프로세서(510)는 CPU(Central Processing Unit), MPU(Micro Processor Unit), MCU(Micro Controller Unit), GPU(Graphic Processing Unit) 또는 본 개시의 기술 분야에 잘 알려진 임의의 형태의 프로세서 중 적어도 하나를 포함하여 구성될 수 있다. 또한, 프로세서(510)는 본 개시의 다양한 실시 예들에 따른 방법/동작을 실행하기 위한 적어도 하나의 애플리케이션 또는 프로그램에 대한 연산을 수행할 수 있다. 컴퓨팅 장치(500)는 하나 이상의 프로세서를 구비할 수 있다.The
버스(520)는 컴퓨팅 장치(500)의 구성 요소 간 통신 기능을 제공한다. 버스(520)는 주소 버스(Address Bus), 데이터 버스(Data Bus) 및 제어 버스(Control Bus) 등 다양한 형태의 버스로 구현될 수 있다.
통신 인터페이스(530)는 컴퓨팅 장치(500)의 유무선 인터넷 통신을 지원한다. 통신 인터페이스(530)는 인터넷 통신 외의 다양한 통신 방식을 지원할 수도 있다. 이를 위해, 통신 인터페이스(530)는 본 개시의 기술 분야에 잘 알려진 통신 모듈을 포함하여 구성될 수 있다.The
메모리(540)는 각종 데이터, 명령 및/또는 정보를 저장한다. 메모리(540)는 본 발명의 다양한 실시예들에 따른 방법/동작들을 실행하기 위하여 스토리지(550)로부터 하나 이상의 프로그램(591)을 로드(load) 할 수 있다. 예를 들어, 컴퓨터 프로그램(551)이 메모리(540)에 로드되면, 도 2에 도시된 바와 같은 모듈들(예를 들어, 도 2의 110, 120, 130, 140)이 메모리(540) 상에 구현될 수 있다. 메모리(530)의 예시는 RAM이 될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
스토리지(550)는 하나 이상의 컴퓨터 프로그램(551)을 비임시적으로 저장할 수 있다. 스토리지(550)는 ROM(Read Only Memory), EPROM(Erasable Programmable ROM), EEPROM(Electrically Erasable Programmable ROM), 플래시 메모리 등과 같은 비휘발성 메모리, 하드 디스크, 착탈형 디스크, 또는 본 발명이 속하는 기술 분야에서 잘 알려진 임의의 형태의 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록 매체를 포함하여 구성될 수 있다.
컴퓨터 프로그램(551)은 본 개시의 다양한 실시 예들에 따른 방법/동작들이 구현된 하나 이상의 인스트럭션들을 포함할 수 있다. 컴퓨터 프로그램(551)이 메모리(540)에 로드되면, 프로세서(510)는 상기 하나 이상의 인스트럭션들을 실행시킴으로써 본 개시의 다양한 실시 예들에 따른 방법/동작들을 수행할 수 있다.The
지금까지 도 1 내지 도 12를 참조하여 본 개시의 몇몇 실시 예들이 설명되었다. 특히 본 개시의 실시 예에 따르면 재활용품 중에서도 재활용 유리병의 분류 과정이 효율적으로 수행될 수 있다. 이하 재활용 유리병의 분류를 예로 들어 본 개시의 실시 예에 따른 효과를 설명하도록 한다.Several embodiments of the present disclosure have been described so far with reference to FIGS. 1 to 12. In particular, according to the embodiment of the present disclosure, the process of sorting recycled glass bottles among recycled products can be efficiently performed. Hereinafter, the effects according to an embodiment of the present disclosure will be explained using the classification of recycled glass bottles as an example.
본 개시의 실시 예에 따르면, 종래 수작업으로 재활용 유리병을 직접 분류하던 작업이 인공지능에 기반하여 자동으로 수행될 수 있다. 또한, 본 개시의 실시 예에 따르면 새로운 종류의 유리병이 추가되어도 새로운 인공지능 모델을 학습할 필요 없이 스케치 맵을 생성하도록 학습된 인공지능 모델을 그대로 사용할 수 있어 시간 및 비용을 절약할 수 있다.According to an embodiment of the present disclosure, the task of manually sorting recycled glass bottles can be performed automatically based on artificial intelligence. In addition, according to an embodiment of the present disclosure, even if a new type of glass bottle is added, the learned artificial intelligence model can be used to generate a sketch map without the need to learn a new artificial intelligence model, thereby saving time and cost.
나아가, 본 개시의 실시 예에 따르면 유리병을 이루는 경계선의 형태에 따라 종류 별 분류를 먼저 수행한 후, 색상 정보를 활용한 세부적인 분류(색상에 따른 분류 또는 업체에 따른 분류)가 수행되므로, 처음부터 색상 정보를 사용하여 재활용 유리병을 분류하고자 하는 경우에 비해 연산량이 현저하게 줄어들 수 있다. 특히, 색상 정보를 사용하여 학습 및 추론을 수행하는 인공지능 모델(예를 들어, RGB 영상을 사용하는 컨볼루션 신경망)의 경우 임베디드 시스템에서 동작 수행이 원활하지 않기 때문에 새로운 모델이 개발되어야 하는데, 경계선 형태에 따른 유리병 분류가 선행됨으로써 색상 정보를 사용하여 이미지를 처리하는 새로운 모델 개발의 필요성이 줄어들 수 있다.Furthermore, according to the embodiment of the present disclosure, classification by type is first performed according to the shape of the border forming the glass bottle, and then detailed classification (classification by color or classification by company) is performed using color information, Compared to the case of trying to sort recycled glass bottles using color information from the beginning, the computational amount can be significantly reduced. In particular, in the case of artificial intelligence models that perform learning and inference using color information (for example, convolutional neural networks using RGB images), new models must be developed because operation performance is not smooth in embedded systems. By prioritizing glass bottle classification according to shape, the need to develop a new model that processes images using color information can be reduced.
그리고, 인공지능 모델을 사용하여 유리병의 경계선을 추출할 때에도, 전역적인 정보만을 주로 고려하는 방법(예컨대, 가버 필터링)과 전역적인 정보 및 지역적인 정보를 함께 고려하는 방법(예컨대, 가우시안 라플라시안 필터링)을 함께 사용함으로써 스케치 맵 생성의 정확도가 높아질 수 있다. 이와 같이 인공지능 모델 학습의 효율성이 향상되고 연산량이 축소됨에 따라 재활용 유리병을 분류하는 속도가 빨라질 수 있다. 본 개시의 효과들은 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며, 재활용품의 종류 또한 유리병에 한정되지 않고, 재활용품의 종류에 따라 그에 맞게 경계선에 기반한 연산을 수행할 수 있도록 훈련된 인공지능 모델이 다운로드되어 사용될 수 있기 때문에, 경계선에 의해 종류가 결정될 수 있는 어떤 형태의 재활용품에 대해서도 상술한 효과들은 적용될 수 있다. 즉, 분류하고자 하는 재활용품이 변하더라도 인공지능 모델을 교체하기만 하면 본 개시의 실시 예에 따른 재활용품 분류 시스템(10)은 그대로 사용될 수 있다. 뿐만 아니라, 언급되지 않은 또 다른 효과들은 아래의 기재로부터 통상의 기술자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.Also, when extracting the boundary line of a glass bottle using an artificial intelligence model, a method that mainly considers only global information (e.g., Gabor filtering) and a method that considers both global information and local information (e.g., Gaussian Laplacian filtering) ) can be used together to increase the accuracy of sketch map creation. In this way, as the efficiency of artificial intelligence model learning improves and the amount of computation is reduced, the speed of sorting recycled glass bottles can be accelerated. The effects of the present disclosure are not limited to the effects mentioned above, and the type of recyclable product is not limited to glass bottles, and an artificial intelligence model trained to perform boundary-based calculations according to the type of recyclable product is downloaded. Since the above-mentioned effects can be applied to any type of recyclable product whose type can be determined by the boundary line. In other words, even if the recyclables to be classified change, the
지금까지 도 1 내지 도 12를 참조하여 설명된 본 개시의 개념은 컴퓨터가 읽을 수 있는 매체 상에 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드로 구현될 수 있다. 상기 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록 매체는, 예를 들어 이동형 기록 매체(CD, DVD, 블루레이 디스크, USB 저장 장치, 이동식 하드 디스크)이거나, 고정식 기록 매체(ROM, RAM, 컴퓨터 구비형 하드 디스크)일 수 있다. 상기 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록 매체에 기록된 상기 컴퓨터 프로그램은 인터넷 등의 네트워크를 통하여 다른 컴퓨팅 장치에 전송되어 상기 다른 컴퓨팅 장치에 설치될 수 있고, 이로써 상기 다른 컴퓨팅 장치에서 사용될 수 있다.The concept of the present disclosure described so far with reference to FIGS. 1 to 12 may be implemented as computer-readable code on a computer-readable medium. The computer-readable recording medium may be, for example, a removable recording medium (CD, DVD, Blu-ray disk, USB storage device, removable hard disk) or a fixed recording medium (ROM, RAM, computer-equipped hard disk). You can. The computer program recorded on the computer-readable recording medium can be transmitted to another computing device through a network such as the Internet, installed on the other computing device, and thus used on the other computing device.
이상에서, 본 개시의 실시 예를 구성하는 모든 구성 요소들이 하나로 결합되거나 결합되어 동작하는 것으로 설명되었다고 해서, 본 개시가 반드시 이러한 실시 예에 한정되는 것은 아니다. 즉, 본 개시의 목적 범위 안에서라면, 그 모든 구성 요소들이 하나 이상으로 선택적으로 결합하여 동작할 수도 있다.In the above, even though all the components constituting the embodiments of the present disclosure have been described as being combined or operated in combination, the present disclosure is not necessarily limited to these embodiments. That is, within the scope of the purpose of the present disclosure, all of the components may be operated by selectively combining one or more of them.
도면에서 동작들이 특정한 순서로 도시되어 있지만, 반드시 동작들이 도시된 특정한 순서로 또는 순차적 순서로 실행되어야만 하거나 또는 모든 도시 된 동작들이 실행되어야만 원하는 결과를 얻을 수 있는 것으로 이해되어서는 안 된다. 특정 상황에서는, 멀티태스킹 및 병렬 처리가 유리할 수도 있다. 더욱이, 위에 설명한 실시 예들에서 다양한 구성들의 분리는 그러한 분리가 반드시 필요한 것으로 이해되어서는 안 되고, 설명된 프로그램 컴포넌트들 및 시스템들은 일반적으로 단일 소프트웨어 제품으로 함께 통합되거나 다수의 소프트웨어 제품으로 패키지 될 수 있음을 이해하여야 한다.Although operations are shown in the drawings in a specific order, it should not be understood that the operations must be performed in the specific order shown or sequential order or that all illustrated operations must be performed to obtain the desired results. In certain situations, multitasking and parallel processing may be advantageous. Moreover, the separation of the various components in the embodiments described above should not be construed as necessarily requiring such separation, and the program components and systems described may generally be integrated together into a single software product or packaged into multiple software products. You must understand.
이상 첨부된 도면을 참조하여 본 개시의 실시 예들을 설명하였지만, 본 개시가 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 개시가 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있다. 그러므로 이상에서 기술한 실시 예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적인 것이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 본 개시의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 개시의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.Although embodiments of the present disclosure have been described above with reference to the attached drawings, those skilled in the art will understand that the present disclosure can be implemented in other specific forms without changing its technical idea or essential features. can understand. Therefore, the embodiments described above should be understood in all respects as illustrative and not restrictive. The scope of protection of this disclosure should be interpreted in accordance with the claims below, and all technical ideas within the equivalent scope should be interpreted as being included in the scope of rights of this disclosure.
Claims (10)
상기 정상 재활용품을 촬영한 제 1 이미지 데이터 및 상기 손상된 재활용품을 촬영한 제 2 이미지 데이터를 생성하는 카메라;
상기 제 1 이미지 데이터가 나타내는 상기 정상 재활용품의 형태에 따라 상기 정상 재활용품을 종류 별로 분류하고, 상기 종류 별로 분류된 재활용품을 색상에 따라 분류하고, 그리고 상기 제 2 이미지 데이터가 나타내는 상기 손상된 재활용품을 색상에 따라 분류하는 재활용품 분류 장치;
상기 정상 재활용품이 운반되는 제 1 컨베이어 벨트; 및
상기 손상된 재활용품이 운반되는 제 2 컨베이어 벨트를 포함하되,
상기 재활용품 분류 장치는,
상기 정상 재활용품의 분류 결과 및 상기 손상된 재활용품의 분류 결과에 기반하여, 상기 제 1 컨베이어 벨트를 제어하기 위한 제 1 제어 신호 및 상기 제 2 컨베이어 벨트를 제어하기 위한 제 2 제어 신호를 출력하는,
재활용품 분류 시스템.A radar sensor that radiates electromagnetic waves to a plurality of recyclables and classifies the plurality of recyclables into undamaged normal recyclables and broken recyclables;
a camera that generates first image data capturing the normal recyclable product and second image data capturing the damaged recyclable product;
The normal recyclables are classified by type according to the type of the normal recyclables indicated by the first image data, the recyclables classified by type are classified by color, and the damaged recyclables indicated by the second image data are classified by color. A sorting device for recyclables that sorts them according to;
A first conveyor belt on which the normal recyclables are transported; and
Including a second conveyor belt on which the damaged recyclables are transported,
The recycling classification device is,
Based on the classification result of the normal recyclable product and the classification result of the damaged recyclable product, outputting a first control signal for controlling the first conveyor belt and a second control signal for controlling the second conveyor belt,
Recyclables sorting system.
상기 재활용품 분류 장치는,
상기 제 1 이미지 데이터 및 상기 제 2 이미지 데이터를 전처리하는 전처리 모듈;
상기 전처리된 제 1 이미지 데이터가 나타내는 상기 정상 재활용품의 경계선을 추출하여 스케치 맵을 생성하는 스케치 맵 생성 모듈;
상기 스케치 맵과, 이미지 데이터베이스에 저장된 재활용품 이미지들 각각의 스케치 맵 사이의 유사도를 계산하는 스케치 유사도 계산 모듈; 및
상기 전처리된 제 1 이미지 데이터가 나타내는 상기 정상 재활용품 및 상기 전처리된 제 2 이미지 데이터가 나타내는 상기 손상된 재활용품의 색상과, 상기 이미지 데이터베이스에 저장된 재활용품 이미지들 각각의 색상 사이의 유사도를 계산하는 색상 유사도 계산 모듈을 포함하는,
재활용품 분류 시스템.According to claim 1,
The recycling classification device is,
a preprocessing module that preprocesses the first image data and the second image data;
a sketch map generation module that generates a sketch map by extracting a boundary line of the normal recyclable product indicated by the preprocessed first image data;
a sketch similarity calculation module that calculates similarity between the sketch map and each sketch map of recycled product images stored in an image database; and
A color similarity calculation module that calculates the similarity between the color of the normal recyclable product indicated by the pre-processed first image data and the damaged recyclable product indicated by the pre-processed second image data, and the colors of each of the recyclable product images stored in the image database. Including,
Recyclables sorting system.
상기 스케치 유사도 계산 모듈은,
상기 이미지 데이터베이스에 저장된 재활용품 이미지들 중 상기 유사도가 가장 높게 계산되는 재활용품 이미지에 대응하는 종류를 상기 정상 재활용품의 종류로 결정하는,
재활용품 분류 시스템.According to claim 2,
The sketch similarity calculation module,
Determining the type corresponding to the recycling product image with the highest similarity among the recycling product images stored in the image database as the type of the normal recycling product,
Recyclables sorting system.
상기 스케치 맵 생성 모듈은,
상기 전처리된 제 1 이미지 데이터에 대해 제 1 필터링을 수행하여 제 1 특징을 추출하는 제 1 인코더;
상기 전처리된 제 1 이미지 데이터에 대해 제 2 필터링을 수행하여 상기 제 1 특징보다 희소도가 높은 제 2 특징을 추출하는 제 1 인코더; 및
상기 제 1 특징 및 상기 제 2 특징이 합쳐진 특징에 기반하여 상기 스케치 맵을 생성하는 디코더를 포함하는,
재활용품 분류 시스템.According to claim 2,
The sketch map creation module,
a first encoder that extracts first features by performing first filtering on the preprocessed first image data;
a first encoder that performs second filtering on the pre-processed first image data to extract second features with higher sparsity than the first features; and
Comprising a decoder that generates the sketch map based on a combination of the first feature and the second feature,
Recyclables sorting system.
상기 제 1 필터링은 가버(Gabor) 필터링이고, 상기 제 2 필터링은 가우시안 라플라시안(Laplacian of Gaussian; LoG) 필터링인,
재활용품 분류 시스템.According to claim 4,
The first filtering is Gabor filtering, and the second filtering is Laplacian of Gaussian (LoG) filtering,
Recyclables sorting system.
정상 유리병을 촬영한 제 1 이미지 데이터 및 깨진 유리병을 촬영한 제 2 이미지 데이터를 생성하는 단계;
상기 제 1 이미지 데이터가 나타내는 상기 정상 유리병의 형태에 따라 상기 정상 유리병을 종류 별로 분류하는 단계;
상기 종류 별로 분류된 유리병을 상기 정상 유리병의 색상에 따라 분류하는 단계; 및
상기 제 2 이미지 데이터가 나타내는 상기 깨진 유리병을 색상에 따라 분류하는 단계를 포함하는,
재활용 유리병 분류 방법.A method of sorting recycled glass bottles by a computing device, comprising:
Generating first image data of a normal glass bottle and second image data of a broken glass bottle;
Classifying the normal glass bottle into types according to the shape of the normal glass bottle indicated by the first image data;
Sorting the glass bottles classified by type according to the color of the normal glass bottles; and
Comprising the step of classifying the broken glass bottle represented by the second image data according to color,
How to sort recycled glass bottles.
상기 제 1 이미지 데이터 및 상기 제 2 이미지 데이터를 전처리하는 단계를 더 포함하고,
상기 정상 유리병을 종류 별로 분류하는 단계는:
상기 제 1 이미지 데이터에 대해 제 1 필터링을 수행하여 제 1 특징을 추출하는 단계;
상기 제 2 이미지 데이터에 대해 제 2 필터링을 수행하여 상기 제 1 특징보다 희소도가 높은 제 2 특징을 추출하는 단계;
상기 제 1 특징 및 상기 제 2 특징을 합친 특징을 사용하여 스케치 맵을 생성하는 단계; 및
상기 스케치 맵과, 이미지 데이터베이스에 저장된 유리병 이미지들 각각의 스케치 맵 사이의 유사도를 계산하는 단계를 포함하는,
재활용 유리병 분류 방법.According to claim 6,
Further comprising preprocessing the first image data and the second image data,
The steps for classifying the normal glass bottles by type are:
extracting first features by performing first filtering on the first image data;
performing second filtering on the second image data to extract a second feature with higher sparsity than the first feature;
generating a sketch map using a combination of the first feature and the second feature; and
Comprising the step of calculating similarity between the sketch map and the sketch map of each glass bottle image stored in the image database,
How to sort recycled glass bottles.
상기 정상 유리병을 종류 별로 분류하는 단계는,
상기 이미지 데이터베이스에 저장된 유리병 이미지들 중 상기 유사도가 가장 높게 계산되는 유리병 이미지에 대응하는 종류를 상기 정상 유리병의 종류로 결정하는 단계를 더 포함하는,
재활용 유리병 분류 방법.According to claim 7,
The step of classifying the normal glass bottles by type is,
Further comprising determining as the type of the normal glass bottle the type corresponding to the glass bottle image for which the similarity is calculated to be highest among the glass bottle images stored in the image database,
How to sort recycled glass bottles.
상기 제 1 필터링은 가버(Gabor) 필터링이고, 상기 제 2 필터링은 가우시안 라플라시안(Laplacian of Gaussian; LoG) 필터링인,
재활용 유리병 분류 방법.According to claim 7,
The first filtering is Gabor filtering, and the second filtering is Laplacian of Gaussian (LoG) filtering,
How to sort recycled glass bottles.
복수의 재활용품들을 레이더 센서를 사용하여 정상 재활용품 및 손상된 재활용품으로 분류하는 단계;
상기 정상 재활용품을 촬영한 제 1 이미지 데이터 및 상기 손상된 재활용품을 촬영한 제 2 이미지 데이터를 생성하는 단계;
상기 제 1 이미지 데이터가 나타내는 상기 정상 재활용품의 형태에 따라 상기 정상 재활용품을 종류 별로 분류하는 단계;
상기 종류 별로 분류된 재활용품을 색상에 따라 분류하는 단계;
상기 제 2 이미지 데이터가 나타내는 상기 손상된 재활용품을 색상에 따라 분류하는 단계;
상기 정상 재활용품의 분류 결과에 따라 상기 정상 재활용품이 운반되는 제 1 컨베이어 벨트를 제어하는 단계; 및
상기 손상된 재활용품의 분류 결과에 따라 상기 손상된 재활용품이 운반되는 제 2 컨베이어 벨트를 제어하는 단계를 포함하는,
재활용품 분류 방법.
As a method of sorting recycled products,
Classifying a plurality of recyclables into normal recyclables and damaged recyclables using a radar sensor;
Generating first image data by photographing the normal recyclable product and second image data by photographing the damaged recyclable product;
Classifying the normal recyclable products by type according to the type of the normal recyclable product indicated by the first image data;
Sorting the recycled products classified by type according to color;
classifying the damaged recyclables indicated by the second image data according to color;
Controlling a first conveyor belt through which the normal recyclables are transported according to the classification results of the normal recyclables; and
Comprising the step of controlling a second conveyor belt on which the damaged recyclables are transported according to the classification result of the damaged recyclables,
How to sort recyclables.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
KR1020230056919A KR102635727B1 (en) | 2023-05-02 | 2023-05-02 | Apparatus, system, and method for recyclable material classification based on artificial intelligence |
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KR102222176B1 (en) | 2020-07-24 | 2021-03-03 | 주식회사 에이트테크 | System for sorting recycle based on artificial intelligence |
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2023
- 2023-05-02 KR KR1020230056919A patent/KR102635727B1/en active IP Right Grant
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