本發(fā)明涉及垃圾處理，具體為一種基于視覺(jué)的垃圾分類(lèi)識(shí)別系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

1、隨著經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，垃圾產(chǎn)生量不斷增加，垃圾的不合理投放對(duì)資源與環(huán)境造成了嚴(yán)重破壞。例如，大量可回收垃圾未得到有效回收，而是與其他垃圾混合處理，導(dǎo)致資源浪費(fèi)；有害垃圾未妥善處理，會(huì)對(duì)土壤、水源和空氣造成污染，危害人們的健康。因此，合理的垃圾分類(lèi)是解決資源與環(huán)境問(wèn)題的關(guān)鍵舉措。

2、人工分類(lèi)是最傳統(tǒng)的垃圾分類(lèi)方式，也是使用最多的方式，這種方式效率低下，還由于垃圾種類(lèi)繁多、形態(tài)各異，工作人員可能會(huì)因?yàn)槠凇⒅R(shí)不足等因素導(dǎo)致分類(lèi)錯(cuò)誤；

3、而部分方式是通過(guò)人工智能、計(jì)算機(jī)視覺(jué)等技術(shù)自動(dòng)判斷垃圾的種類(lèi)，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)分類(lèi)。

4、如中國(guó)專(zhuān)利cn215625174u公開(kāi)了一種基于機(jī)器視覺(jué)的自動(dòng)化垃圾分類(lèi)識(shí)別系統(tǒng)，包括用于移動(dòng)夾具的機(jī)械手、用于采集垃圾圖像信息的采集攝像頭、用于移動(dòng)垃圾的夾具、用于放置垃圾的垃圾桶，夾具安裝在機(jī)械手上，垃圾桶設(shè)置在機(jī)械手一側(cè)，垃圾桶包括桶體和桶蓋，桶蓋一側(cè)與桶體上端開(kāi)口一側(cè)通過(guò)鉸接件鉸接連接，桶體上設(shè)置有用于開(kāi)啟和關(guān)閉桶蓋的桶蓋開(kāi)合機(jī)構(gòu)。

5、但在實(shí)際生活中，大部分小區(qū)只是配備了分類(lèi)垃圾桶、垃圾廂房等基礎(chǔ)投放設(shè)施。這些設(shè)施按照可回收物、有害垃圾、濕垃圾、其他垃圾等類(lèi)別進(jìn)行設(shè)置和標(biāo)注，方便居民進(jìn)行分類(lèi)投放，但依然存在分類(lèi)錯(cuò)誤的問(wèn)題，而現(xiàn)有的基于機(jī)器視覺(jué)的自動(dòng)化垃圾分類(lèi)識(shí)別系統(tǒng)無(wú)法應(yīng)用于小區(qū)垃圾廂房，其中采集攝像頭位置和角度均固定，無(wú)法獲取全面且清晰的垃圾外觀特征信息，對(duì)于同一垃圾的不同形態(tài)和兩種形態(tài)類(lèi)似、材質(zhì)相似的垃圾極易出現(xiàn)采集不全面而導(dǎo)致識(shí)別和分類(lèi)錯(cuò)誤的問(wèn)題：以報(bào)紙為例，一張完整的報(bào)紙很容易被識(shí)別為可回收物進(jìn)行收集，但是當(dāng)報(bào)紙被揉成一團(tuán)，一定概率會(huì)被錯(cuò)誤地認(rèn)為是石塊而被識(shí)別為其他垃圾進(jìn)行收集；陶瓷碎片和玻璃碎片在外觀上很相似，都是硬而脆的材料，玻璃是可回收垃圾，陶瓷是其他垃圾，在垃圾分類(lèi)識(shí)別過(guò)程中，很容易被混淆，故同樣存在分類(lèi)錯(cuò)誤的問(wèn)題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的在于提供一種基于視覺(jué)的垃圾分類(lèi)識(shí)別系統(tǒng)，以解決上述背景技術(shù)提出的現(xiàn)有的基于機(jī)器視覺(jué)的自動(dòng)化垃圾分類(lèi)識(shí)別系統(tǒng)無(wú)法應(yīng)用于小區(qū)垃圾廂房，其中采集攝像頭位置和角度均固定，無(wú)法獲取全面且清晰的垃圾外觀特征信息，對(duì)于同一垃圾的不同形態(tài)和兩種形態(tài)類(lèi)似、材質(zhì)相似的垃圾極易出現(xiàn)采集不全面而導(dǎo)致識(shí)別和分類(lèi)錯(cuò)誤的問(wèn)題。

2、為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供如下技術(shù)方案：一種基于視覺(jué)的垃圾分類(lèi)識(shí)別系統(tǒng)，包括采集模塊、控制模塊、執(zhí)行模塊、顯示模塊和載體模塊；

3、所述采集模塊用于對(duì)放入的垃圾進(jìn)行拍照并采集信息，具體包括光學(xué)傳感器、工業(yè)攝像機(jī)和近紅外光譜傳感器；

4、所述控制模塊以jetson?nano開(kāi)發(fā)板為主控單元，將所述采集模塊拍攝的垃圾照片傳輸至所述服務(wù)器模塊，所述服務(wù)器模塊利用訓(xùn)練模型將垃圾照片進(jìn)行識(shí)別和分類(lèi)，結(jié)果返回至所述控制模塊，所述控制模塊控制所述執(zhí)行模塊對(duì)垃圾進(jìn)行分類(lèi)投放；

5、所述執(zhí)行模塊包括垃圾識(shí)別分類(lèi)機(jī)構(gòu)和垃圾桶，所述垃圾識(shí)別分類(lèi)機(jī)構(gòu)包括滑軌組件、滑座組件、投放組件、視角旋轉(zhuǎn)組件、減速電機(jī)和齒輪，所述投放組件用于承接垃圾并進(jìn)行投放，所述光學(xué)傳感器、所述工業(yè)攝像機(jī)和所述近紅外光譜傳感器三者均位于所述投放組件的上方且間隔安裝在所述視角旋轉(zhuǎn)組件的下方，所述視角旋轉(zhuǎn)組件和所述齒輪分別傳動(dòng)連接在所述減速電機(jī)的輸出軸上下兩端，所述減速電機(jī)固定連接在其中兩組相鄰的所述滑座組件之間，所述投放組件通過(guò)多組所述滑座組件滑動(dòng)連接在兩組所述滑軌組件之間，用于帶動(dòng)垃圾移動(dòng)，同時(shí)所述視角旋轉(zhuǎn)組件帶動(dòng)所述光學(xué)傳感器、所述工業(yè)攝像機(jī)和所述近紅外光譜傳感器作弧線(xiàn)運(yùn)動(dòng)，對(duì)垃圾進(jìn)行多角度多方式的信息采集。

6、優(yōu)選的，所述顯示模塊用于進(jìn)行人機(jī)交互，具體包括觸摸顯示屏；

7、所述載體模塊包括垃圾廂房，所述垃圾識(shí)別分類(lèi)機(jī)構(gòu)固定安裝在所述垃圾廂房的內(nèi)腔中上部，多組并排布置的所述垃圾桶設(shè)置在所述垃圾廂房的內(nèi)腔下部且位于所述垃圾識(shí)別分類(lèi)機(jī)構(gòu)的斜下方，所述觸摸顯示屏安裝在所述垃圾廂房外側(cè)投料口的下方。

8、優(yōu)選的，所述視角旋轉(zhuǎn)組件包括頂板、中凹輪、鏈輪環(huán)、連接架、鏈條和主動(dòng)鏈輪，所述光學(xué)傳感器、所述工業(yè)攝像機(jī)和所述近紅外光譜傳感器間隔分布且固定安裝在所述鏈輪環(huán)下側(cè)邊緣，多組所述中凹輪圓形分布且轉(zhuǎn)動(dòng)連接在所述鏈輪環(huán)的上側(cè)，所述中凹輪中部凹槽滾動(dòng)卡接在所述頂板中部的圓洞內(nèi)壁。

9、優(yōu)選的，所述鏈輪環(huán)通過(guò)所述鏈條與所述主動(dòng)鏈輪傳動(dòng)連接，所述主動(dòng)鏈輪轉(zhuǎn)動(dòng)安裝在所述頂板的下側(cè)，所述主動(dòng)鏈輪的中部固定安裝有延長(zhǎng)桿，所述延長(zhǎng)桿與所述減速電機(jī)的輸出軸上端固定連接。

10、優(yōu)選的，所述滑軌組件包括導(dǎo)軌和齒條，所述齒條固定連接在其中一組所述導(dǎo)軌的一側(cè)，且所述齒輪與所述齒條嚙合，兩組所述導(dǎo)軌水平固定安裝在所述垃圾廂房的內(nèi)腔。

11、優(yōu)選的，所述頂板通過(guò)所述連接架固定連接在其中一組所述滑座組件的上側(cè)中部，所述滑座組件包括懸梁、側(cè)輪件和滾輪件，兩組所述滾輪件分別以垂直姿態(tài)轉(zhuǎn)動(dòng)安裝在所述懸梁的兩端，四組所述側(cè)輪件分別以水平姿態(tài)轉(zhuǎn)動(dòng)安裝所述懸梁的兩端兩側(cè)，一組所述滾輪件位于同一端兩組所述側(cè)輪件的中間位置。

12、優(yōu)選的，所述側(cè)輪件和所述懸梁均滾動(dòng)連接在所述導(dǎo)軌內(nèi)側(cè)槽中，所述減速電機(jī)固定安裝在兩組所述懸梁的中間位置，所述投放組件位于所述懸梁的上方。

13、優(yōu)選的，所述投放組件包括伺服電機(jī)、傳送輥、支撐架和傳送帶，所述支撐架固定連接在兩組所述懸梁的上側(cè)中部，兩組所述傳送輥分別轉(zhuǎn)動(dòng)安裝在所述支撐架的兩側(cè)。

14、優(yōu)選的，所述傳送帶傳動(dòng)連接在兩組所述傳送輥的外環(huán)面，所述伺服電機(jī)固定安裝在所述支撐架的外側(cè)，且所述伺服電機(jī)的輸出端與其中一組所述傳送輥傳動(dòng)連接。

15、優(yōu)選的，所述訓(xùn)練模型是由多個(gè)殘差網(wǎng)絡(luò)單元構(gòu)成的殘差卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型，多個(gè)所述殘差網(wǎng)絡(luò)單元直接跨層連接。

16、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是：

17、1、本發(fā)明中，控制模塊接收采集模塊中光學(xué)傳感器、工業(yè)攝像機(jī)和近紅外光譜傳感器采集的圖片，通過(guò)跨平臺(tái)計(jì)算機(jī)視覺(jué)庫(kù)對(duì)圖片進(jìn)行處理，并返回服務(wù)器模塊，通過(guò)訓(xùn)練模型對(duì)圖片進(jìn)行分類(lèi)，得出分類(lèi)結(jié)果，并將處理好的結(jié)果返回給控制模塊，根據(jù)返回結(jié)果控制執(zhí)行模塊中減速電機(jī)和投放組件開(kāi)始工作，減速電機(jī)運(yùn)行后，其下端輸出軸帶動(dòng)齒輪轉(zhuǎn)動(dòng)，齒輪嚙合齒條后，三組滑座組件獲得動(dòng)力，進(jìn)而垃圾識(shí)別分類(lèi)機(jī)構(gòu)帶動(dòng)垃圾沿著導(dǎo)軌水平移動(dòng)，同時(shí)減速電機(jī)帶動(dòng)視角旋轉(zhuǎn)組件轉(zhuǎn)動(dòng)，從而帶動(dòng)下方安裝的光學(xué)傳感器、工業(yè)攝像機(jī)和近紅外光譜傳感器旋轉(zhuǎn)，在旋轉(zhuǎn)設(shè)定角度后，光學(xué)傳感器、工業(yè)攝像機(jī)和近紅外光譜傳感器進(jìn)行第二次采集，實(shí)現(xiàn)垃圾輸送的同時(shí)進(jìn)行多角度多方式的信息采集，獲取全面且清晰的垃圾特征信息，提高對(duì)垃圾識(shí)別和分類(lèi)的準(zhǔn)確度。

18、2、本發(fā)明中，在減速電機(jī)運(yùn)行后，其下端輸出軸帶動(dòng)齒輪轉(zhuǎn)動(dòng)，齒輪嚙合位置固定的齒條，使得齒輪沿著齒條的齒牙移動(dòng)，從而三組滑座組件獲得動(dòng)力，帶動(dòng)投放組件移動(dòng)，而減速電機(jī)上端輸出軸通過(guò)延長(zhǎng)桿帶動(dòng)主動(dòng)鏈輪轉(zhuǎn)動(dòng)，經(jīng)過(guò)鏈條傳動(dòng)后，鏈輪環(huán)通過(guò)多組中凹輪在頂板洞口轉(zhuǎn)動(dòng)，并帶動(dòng)下方安裝的光學(xué)傳感器、工業(yè)攝像機(jī)和近紅外光譜傳感器旋轉(zhuǎn)，一組減速電機(jī)同時(shí)帶動(dòng)投放組件移動(dòng)和鏈輪環(huán)旋轉(zhuǎn)，實(shí)現(xiàn)一源兩用，保證兩者同步運(yùn)動(dòng)，提高垃圾識(shí)別分類(lèi)機(jī)構(gòu)的協(xié)調(diào)性。

19、3、本發(fā)明中，三組滑座組件獲得動(dòng)力，懸梁兩端的側(cè)輪件和滾輪件在導(dǎo)軌內(nèi)側(cè)槽中滾動(dòng)，進(jìn)而垃圾識(shí)別分類(lèi)機(jī)構(gòu)帶動(dòng)垃圾沿著導(dǎo)軌水平移動(dòng)，在垃圾識(shí)別分類(lèi)確定后，控制模塊通過(guò)控制減速電機(jī)來(lái)控制投放組件移動(dòng)到指定垃圾桶的位置，此時(shí)伺服電機(jī)帶動(dòng)與之連接的傳送輥轉(zhuǎn)動(dòng)，在另一個(gè)傳送輥的配合作用下，傳送帶輸送其上的垃圾進(jìn)入指定垃圾桶中，完成垃圾分類(lèi)后的投放。