一种基于图像处理的地面垃圾检测系统技术方案

本发明专利技术公开了一种基于图像处理的地面垃圾检测系统，该系统包括图像采集模块，主控制模块，执行模块，具体步骤为：(1)通过图像采集模块的工业照相机和镜头，得到地面垃圾图像；(2)在主控制模块接收到图像采集模块输入的图像后，对图像进行目标垃圾图像增强，目标垃圾图像识别，目标垃圾图像姿态检测，根据检测结果对执行模块发送指令；(3)在执行模块接收到主控制模块发出的指令后，通过机械手将垃圾捡起并放到相应的垃圾箱处。本发明专利技术自动化程度高，相比人工分拣垃圾，分拣效率高，错误率低，能够节省大量人力，减少垃圾清理的成本，改善人民生活质量和城市环境。人民生活质量和城市环境。人民生活质量和城市环境。

【技术实现步骤摘要】
一种基于图像处理的地面垃圾检测系统


[0001]本专利技术涉及图像处理
，具体涉及到一种基于图像处理的地面垃圾检测系统。

技术介绍

[0002]近年来，随着人口密度的增加和城市功能的复杂化，机场等大型公共场合不断增多，垃圾分拣工作压力巨大。截止目前，地面垃圾分拣的自动化还没有得到很好的实现，分拣垃圾的工作仍需要大量的人工进行。目前市面上销售的垃圾清扫机器人虽有简单的路径规划功能，但其作业过程大多为全覆盖式垃圾分拣，盲目性大，并且无论作业区域是否存在垃圾，都一直处于工作执行状态。此外，机器人自身也不具备垃圾自动检测与分类能力，总之，作业效率和质量都比较低。为了节约能耗，提高垃圾分拣的效率和质量，垃圾分拣设备需要配备基于图像处理的地面垃圾检测系统，使其在作业之前，可以先自主地分辨垃圾类别。因此，研制基于图像处理的地面垃圾检测系统具有重要现实意义。
[0003]现阶段的专利公开以及文献资料显示：1)专利(CN201911045869.7)通过对用户要丢掉的垃圾进行拍摄，同时进行图像识别，判断垃圾的种类，实现垃圾的分类，但在拍摄用户扔垃圾的过程中，容易受到用户扔垃圾的手速影响，造成拍摄的照片模糊，从而在后续的图像处理中，得到错误的结果或者得不到结果，最终使得垃圾分类失败；2)专利(CN201911188747.3)通过将进入垃圾处理工厂的待分类垃圾进行固液分离，得到固态垃圾，分别检测出固态垃圾的2D图像、3D模型以及表面物化属性的信息进行垃圾分类，但该方法适用于对已经混合的垃圾进行分类，无法在垃圾收集的时候，及时进行分拣，造成了大量的人力，物力的浪费；3)专利(CN201911047467.0)通过随机提供不同特点的垃圾，让用户对垃圾进行分类，同时向用户提供不同的垃圾的特点信息供用户学习，通过反复的进行该操作，使得用户对垃圾的分类有明确的认识，该方法需要人工进行干涉对垃圾进行分拣，自动化程度低，耗费人力较多。
[0004]综上，现有的研究成果和方法虽然在一定程度上可以实现垃圾分拣，但存在需人工过多引导，垃圾处理成本高等诸多问题，因此，提出一种基于图像处理的地面垃圾检测系统十分必要。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的就在于解决上述问题而提供的一种基于图像处理的地面垃圾检测系统，通过图像采集模块的工业照相机和镜头，得到地面垃圾图像，然后在主控制模块接收到图像采集模块输入的图像后，对图像进行目标垃圾图像增强，目标垃圾图像识别，目标垃圾图像姿态检测，根据检测结果，对执行模块发送指令，最后在执行模块接收到主控制模块发出的指令后，通过机械手将垃圾捡起并放到相应的垃圾箱处。相比人工收集分拣垃圾，本专利技术自动化程度高，分拣效率高，能够节省大量人力，减少垃圾清理的成本，改善人民生活质量和城市环境。
[0006]本专利技术通过以下技术方案来实现上述目的：
[0007]一种基于图像处理的地面垃圾检测系统，其特征在于，该地面垃圾检测系统包括图像采集模块、主控制模块、图像增强模块、图像识别模块、图像姿态检测模块以及执行模块，具体包括以下步骤：
[0008]步骤一，通过地面垃圾检测系统的图像采集模块中的工业照相机和镜头拍摄得到地面上的垃圾图像；
[0009]步骤二，在主控制模块接收到图像采集模块输入的图像后，首先通过图像增强模块对图像进行增强处理，从而提高目标垃圾图像识别的准确率；然后图像识别模块基于图像增强模块输入的图像，通过设置的算法提取图像特征，然后和图像库中的图像进行对比，得出目标垃圾的种类；之后经过图像姿态检测模块对增强后的图像进行姿态检测，得到目标垃圾在地面上的姿态信息，便于机械手调整到合适的角度和位置抓取目标垃圾；最后图像姿态检测模块将检测的结果转化成指令，发送到执行模块；
[0010]步骤三，执行模块接收到图像姿态检测模块发出的指令后，将指令转化成机械手的执行动作，通过机械手将垃圾捡起并放到对应种类的垃圾箱里。
[0011]作为本专利技术的进一步改进，所述步骤一中图像采集模块采集图像，因为相机拍照的范围是有限的，所以需要安装有相机和镜头的驱动小车停止到合适的位置，并配合驱动小车上安装的辅助光源，对目标垃圾进行图像采集。
[0012]作为本专利技术的进一步改进，所述步骤二中主控制模块除了包括图像增强模块、图像识别模块、图像姿态检测模块，还包括软件界面模块，在对检测系统进行调试时，可以人工通过软件界面分别对图像增强模块、图像识别模块、图像姿态检测模块的功能进行测试，同时还可以直接控制执行模块中的机械手及其驱动。
[0013]作为本专利技术的进一步改进，所述执行模块包括机械手、气动机构，通过接收步骤二主控制模块输出的指令，利用PLC进行控制，通过Modbus TCP协议进行通讯，实现地面目标垃圾的拣取。
[0014]作为本专利技术的进一步改进，所述步骤二中目标垃圾图像增强，将图像分解为细节层和基础层，然后同时对细节层和基础层进行并行处理，通过生成对抗网络，得到去过雨点后的细节层，通过Retinex算法，得到光亮增强之后的基础层，最后将处理后的细节层和基础层合成，得到目标垃圾增强的图像。
[0015]作为本专利技术的进一步改进，所述步骤二中目标垃圾图像识别，因为垃圾的检测要求实时性，且准确率要求较高，所以使用YOLOV3算法。
[0016]作为本专利技术的进一步改进，所述步骤二中目标垃圾图像姿态检测，先是对目标垃圾图像进行目标区域的提取，然后对垃圾图像进行预处理，包括对目标区域进行灰度处理、降噪滤波、阈值分割二值化处理，最后进行目标垃圾姿态的检测，包括先查找预处理后的图像的外轮廓，然后进行椭圆拟合、确定中轴线，最后输出角度，至此完成目标垃圾姿态的检测。
[0017]作为本专利技术的进一步改进，通过上述三步即可实现垃圾的分拣，并可以继续通过该系统进行下一个垃圾的分拣，直至垃圾全部被分拣完。
[0018]与现有技术相比，本专利技术的有益效果如下：
[0019]通过图像采集模块的工业照相机和镜头，得到地面垃圾图像，然后在主控制模块
接收到图像采集模块输入的图像后，对图像进行目标垃圾图像增强，目标垃圾图像识别，目标垃圾图像姿态检测，根据检测结果，对执行模块发送指令，最后在执行模块接收到主控制模块发出的指令后，通过机械手将垃圾捡起并放到相应的垃圾箱处。相比人工收集分拣垃圾，本专利技术自动化程度高，分拣效率高，错误率低，能够节省大量人力，减少垃圾清理的成本，改善人民生活质量和城市环境。
附图说明
[0020]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简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅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它的附图。
[0021]图1是本专利技术所述一种基于图像处理的地面垃圾检测系统的执行流程图；
[0022]图2是本专利技术所述一种基于图像处理的地面垃圾检测系统的技术架构图；
[0023]图3是本本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于图像处理的地面垃圾检测系统，其特征在于，该地面垃圾检测系统包括图像采集模块、主控制模块、图像增强模块、图像识别模块、图像姿态检测模块以及执行模块，具体包括以下步骤：(1)通过地面垃圾检测系统的图像采集模块中的工业照相机和镜头拍摄得到地面上的垃圾图像；(2)在主控制模块接收到图像采集模块输入的图像后，首先通过图像增强模块对图像进行增强处理，从而提高目标垃圾图像识别的准确率；然后图像识别模块基于图像增强模块输入的图像，通过设置的算法提取图像特征，然后和图像库中的图像进行对比，得出目标垃圾的种类；之后经过图像姿态检测模块对增强后的图像进行姿态检测，得到目标垃圾在地面上的姿态信息，便于机械手调整到合适的角度和位置抓取目标垃圾；最后图像姿态检测模块将检测的结果转化成指令，发送到执行模块；(3)执行模块接收到图像姿态检测模块发出的指令后，将指令转化成机械手的执行动作，通过机械手将垃圾捡起并放到对应种类的垃圾箱里。2.根据权利要求1所述的一种基于图像处理的地面垃圾检测系统，其特征在于，所述步骤一中图像采集模块采集图像，因为相机拍照的范围是有限的，所以需要安装有相机和镜头的驱动小车停止到合适的位置，并配合驱动小车上安装的辅助光源，对目标垃圾进行图像采集。3.根据权利要求1所述的一种基于图像处理的地面垃圾检测系统，其特征在于，所述步骤二中主控制模块除了包括图像增强模块、图像识别模块、图像姿态检测模块，还包括软件界面模块，在对检测系统进行调试时，可以人工通过软件界面分别对图像增强模块、图像识别模块、图像姿态检测模块的...

【专利技术属性】
技术研发人员：郝博，王杰，刘芳，尹兴超，张鹏，汪万炯，王明阳，王婵娟，
申请(专利权)人：东北大学，
类型：发明
国别省市：