一种建筑垃圾识别分拣设备、识别方法及其抓取方法技术

本发明专利技术提供一种建筑垃圾识别分拣设备、识别方法及其抓取方法，其中，该建筑垃圾识别分拣设备，包括摄像装置、处理器、输送装置、抓取装置和分拣箱；输送装置的输送路径上设有暗箱；摄像装置部署于暗箱内；暗箱内设有光源；抓取装置沿输送装置的输送路径设置于暗箱后方；抓取装置可抓取建筑垃圾于输送装置和分拣箱之间移动；摄像装置、光源、输送装置和抓取装置均与处理器通讯连接。本发明专利技术还提供建筑垃圾识别方法和建筑垃圾识别分拣设备的抓取方法。采用该建筑垃圾识别分拣设备可大大提高分拣的效率，同时又不耗费过多人力，完善了建筑垃圾分拣技术。

A Construction Waste Recognition and Sorting Equipment, Recognition Method and Grabbing Method

The invention provides a construction waste identification and sorting device, a recognition method and a grabbing method, in which the construction waste identification and sorting device includes a camera device, a processor, a conveying device, a grabbing device and a sorting box; a dark box is arranged on the conveying path of the conveying device; a camera device is arranged in the dark box; a light source is arranged in the dark box; and a grabbing device is arranged along the conveying path of the conveying device. The diameter is set behind the dark box; the grabbing device can grab construction waste and move between the conveying device and the sorting box; the camera device, the light source, the conveying device and the grabbing device are all communicated with the processor. The invention also provides the identification method of construction waste and the grabbing method of the identification and sorting equipment of construction waste. The construction waste identification and sorting equipment can greatly improve the efficiency of sorting, at the same time, it does not consume too much manpower, and improves the construction waste sorting technology.

【技术实现步骤摘要】
一种建筑垃圾识别分拣设备、识别方法及其抓取方法
本专利技术涉及建筑垃圾识别领域，特别涉及一种建筑垃圾识别分拣设备、识别方法及其抓取方法。
技术介绍
建筑垃圾是指在对建筑物实施新建、改建、扩建或者是拆除过程中产生的固体废弃物。我国建筑垃圾的数量已占到城市垃圾总量的30％-40％。以500-600吨/万平方米的标准推算，到2020年，我国还将新增建筑面积约300亿平方米，新产生的建筑垃圾将是一个令人震撼的数字。然而，绝大部分建筑垃圾未经任何处理，便被施工单位运往郊外或乡村，露天堆放或填埋，耗用大量的征用土地费、垃圾清运费等建设经费，同时，清运和堆放过程中的遗撒和粉尘、灰砂飞扬等问题又造成了严重的环境污染。事实上，建筑垃圾常被誉为“放错了地方的黄金”。经分拣、粉碎后，建筑垃圾大多可以作为再生资源重新利用，如加工成空心砖、墙板、加气混凝土等建材。数据表明，我国建筑垃圾资源转化率仅有5％左右，与发达国家有很大差距。实现建筑垃圾减量化、资源化、无害化已成为我国诸多城市新时期的一项重要的、紧迫的社会发展战略任务；而高效、准确、及时地对建筑垃圾的堆放位置、面积及体积进行监测是合理化处置与资源化利用建筑垃圾的基础。为了实现建筑垃圾的合理利用，首先需要对建筑垃圾进行分拣处理。目前国内建筑垃圾分拣行业刚刚兴起，主要为人工分拣，而且分拣环境较差，导致分拣效率低，另外人工成本高也是制约该行业发展的一大因素。因而如何取代人工分拣是亟待解决的问题。
技术实现思路
为了解决上述
技术介绍
中提到的如何取代人工分拣建筑垃圾的问题，本专利技术提供一种建筑垃圾识别分拣设备，包括摄像装置、处理器、输送装置、抓取装置和分拣箱；所述输送装置的输送路径上设有暗箱；所述摄像装置部署于所述暗箱内；所述暗箱内设有光源；所述抓取装置沿所述输送装置的输送路径设置于所述暗箱后方；所述抓取装置可抓取建筑垃圾于所述输送装置和所述分拣箱之间移动；所述摄像装置、所述光源、所述输送装置和所述抓取装置均与所述处理器通讯连接。本专利技术提供一种建筑垃圾识别方法，包括如下步骤：S100、通过摄像装置获取建筑垃圾的外观图像；S200、处理器将S100的外观图像进行亮度调节，获取对亮度进行高度权重的图像；S300、处理器设定一个阈值，将S200获取的图像中像素值大于阈值的像素设为目标像素，小于阈值的像素设为背景像素，将目标像素值置1，背景像素值置0，获取二值化处理图像；S400、处理器将S300获取的图像作为掩膜处理S200获取的图像，剔除S200的图像中被背景像素覆盖的区域，获取目标像素覆盖的目标区域；S500、处理器将S400获取的目标区域进行ROI提取，获取ROI图像；S600、处理器对S500获取的ROI图像提取颜色特征和纹理特征；S700、处理器将S600获取的颜色特征和纹理特征与建筑垃圾数据库对比，识别建筑垃圾种类。进一步地，S700中建筑垃圾数据库的建立方法是将已知的建筑垃圾通过S100～S600的步骤获取颜色特征和纹理特征进行存储标识。进一步地，S600中颜色特征的提取方法为对不同颜色分量等级化后进行直方图特征提取的方法，即对每个等级的像素点个数占比进行统计，统计结果作为直方图特征，统计算法公式为：k表示像素等级，Pk表示像素值为k的像素点个数占比，Nk表示像素值为k的像素点个数，Nf表示总像素的个数。进一步地，S600中颜色特征的提取方法为通过颜色矩特征的方式进行提取，颜色矩特征即对图像像素值进行统计，统计算法公式为：i表示第i个颜色分量，μi、σi、si，分别表示第i个颜色分量的一阶矩、二阶矩和三阶矩，f(i，j，k)表示在第i个颜色分量重坐标为(j，k)位置的像素点的像素值；M和N分别代表图像的高度和宽度。进一步地，S600中纹理特征的提取方法为使用GLCM算法，使用具有区分性的特征值作为最终的纹理特征，特征值统计算法公式为：x和y分别表示两个像素点的坐标，dis(x，y)表示两个像素点之间的距离；angle(x，y)代表两个像素点间的连线与水平方向的夹角；N{}代表所有满足该条件的像素点对个数，P(i，j，θ，d)代表两个像素点间满足相应相应关系的概率，NT表示所有像素点个数。进一步地，S500中获取ROI图像的方法为，处理器历遍目标区域轮廓中的每一个点，分别寻找最上、最下、最左、最右的点，取最上的点的Y坐标为Ymin，最左的点的X坐标为Xmin，最下的点的Y坐标为Ymax，最右的点的X坐标为Xmax，取以点(Xmin，Ymin)为起始顶点，点(Xmax，Ymax)为最终顶点的矩形区域为ROI区域。进一步地，S100中的外观图像为平面图像或高度图像。本专利技术提供一种建筑垃圾识别分拣设备的抓取方法，具体包括如下步骤：步骤a、处理器控制摄像装置寻找建筑垃圾轮廓，先找到建筑垃圾左上角的边界点作为起始点A，按右,右下,下,左下,左,左上,上,右上的顺序找相邻点中的边界点，以该点为起始点做同样的操作，直到回到A点；获取每个目标轮廓的坐标点，以组合成轮廓曲线；步骤b、处理器对步骤a获取的轮廓曲线进行处理，剔除轮廓曲线中的无效目标，无效目标包括边界目标，重复目标和过小的目标；其中，边界目标通过对其形状轮廓曲线的范围进行判断；重复目标通过时间、传送带速度与目标坐标之间的关系进行判断，具体公式如下：|x1-x2|≤σ相机帧率为Fr,传送带速度为V，目标在连续两帧图片中的坐标为(x1，y1)和(x2，y2)，标定系数为γ，σ和τ分别为两个方向上的允许误差大小，应根据物料尺寸和物料分散程度设置为合理并且较小的值；当连续的两个目标满足上述两个式子时，即认为这两个目标为重复目标；过小的目标通过计算目标的像素点个数，再乘以相应的系数转化成实际的面积，设置面积阈值，面积大于阈值的目标认为是有效目标，小于阈值的目标认为是无效目标，从而实现剔除过小目标；步骤c、处理器通过步骤b中剔除无效目标的轮廓曲线计算轮廓矩，获得轮廓的质心以及旋转角度；计算步骤如下：第一步，图像矩的定义如下：其中，Mp，q即为图像的(p+q)阶矩；第二步，根据图象矩的定义获得图像的零阶矩为：图像的零阶矩M0，0即为目标的面积，与此同时，图像的一阶矩可以表示为：和M1，0为目标图像上i坐标的叠加，M0，1为目标图像上j坐标的叠加，从而可以得到图像的质心：第三步，通过图像的二阶矩计算物体的旋转角度：其中，步骤d、处理器通过步骤c计算得到的建筑垃圾质心和旋转角度控制抓取装置抓取建筑垃圾。传统的建筑垃圾分拣产线效率低下，常常要依靠人眼进行不同材质的识别。与传统分拣产线相比，本专利技术提供的建筑垃圾识别方法，可大大提高分拣的效率，同时又不耗费过多人力，完善了建筑垃圾分拣技术。长远来看，随着资源的日渐枯竭，建筑垃圾的回收再利用必将成为建筑原材料获取的有效途径。本专利技术提供的建筑垃圾识别分拣装置，将使建筑工程走向了闭环化，使得建筑原材料再也不是一次性资源，为建筑工程的绿色化做出了巨大的贡献。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种建筑垃圾识别分拣设备，其特征在于：包括摄像装置、处理器、输送装置、抓取装置和分拣箱；所述输送装置的输送路径上设有暗箱；所述摄像装置部署于所述暗箱内；所述暗箱内设有光源；所述抓取装置沿所述输送装置的输送路径设置于所述暗箱后方；所述抓取装置可抓取建筑垃圾于所述输送装置和所述分拣箱之间移动；所述摄像装置、所述光源、所述输送装置和所述抓取装置均与所述处理器通讯连接。

【技术特征摘要】
1.一种建筑垃圾识别分拣设备，其特征在于：包括摄像装置、处理器、输送装置、抓取装置和分拣箱；所述输送装置的输送路径上设有暗箱；所述摄像装置部署于所述暗箱内；所述暗箱内设有光源；所述抓取装置沿所述输送装置的输送路径设置于所述暗箱后方；所述抓取装置可抓取建筑垃圾于所述输送装置和所述分拣箱之间移动；所述摄像装置、所述光源、所述输送装置和所述抓取装置均与所述处理器通讯连接。2.一种建筑垃圾识别方法，其特征在于：包括如下步骤：S100、通过摄像装置获取建筑垃圾的外观图像；S200、处理器将S100的外观图像进行亮度调节，获取对亮度进行高度权重的图像；S300、处理器设定一个阈值，将S200获取的图像中像素值大于阈值的像素设为目标像素，小于阈值的像素设为背景像素，将目标像素值置1，背景像素值置0，获取二值化处理图像；S400、处理器将S300获取的图像作为掩膜处理S200获取的图像，剔除S200的图像中被背景像素覆盖的区域，获取目标像素覆盖的目标区域；S500、处理器将S400获取的目标区域进行ROI提取，获取ROI图像；S600、处理器对S500获取的ROI图像提取颜色特征和纹理特征；S700、处理器将S600获取的颜色特征和纹理特征与建筑垃圾数据库对比，识别建筑垃圾种类。3.如权利要求2所述的建筑垃圾识别方法，其特征在于：S700中建筑垃圾数据库的建立方法是将已知的建筑垃圾通过S100～S600的步骤获取颜色特征和纹理特征进行存储标识。4.如权利要求2所述的建筑垃圾识别方法，其特征在于：S600中颜色特征的提取方法为对不同颜色分量等级化后进行直方图特征提取的方法，即对每个等级的像素点个数占比进行统计，统计结果作为直方图特征，统计算法公式为：k表示像素等级，Pk表示像素值为k的像素点个数占比，Nk表示像素值为k的像素点个数，Nf表示总像素的个数。5.如权利要求2所述的建筑垃圾识别方法，其特征在于：S600中颜色特征的提取方法为通过颜色矩特征的方式进行提取，颜色矩特征即对图像像素值进行统计，统计算法公式为：i表示第i个颜色分量，μi、σi、si，分别表示第i个颜色分量的一阶矩、二阶矩和三阶矩，f(i，j，k)表示在第i个颜色分量重坐标为(j，k)位置的像素点的像素值；M和N分别代表图像的高度和宽度。6.如权利要求2所述的建筑垃圾识别方法，其特征在于：S600中纹理特征的提取方法为使用GLCM算法，使用具有区分性的特征值作为最终的纹理特征，特征值统计算法公式为：x和y分别表示两个像素点的坐标，dis(x，y)表示两个像素点之间的距...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨建红，黄文景，庄江腾，房怀英，林伟端，范伟，库跃东，肖文，
申请(专利权)人：福建南方路面机械有限公司，华侨大学，
类型：发明
国别省市：福建,35