[发明专利]一种自动分类垃圾桶及其分类方法和系统在审
申请号: | 202010388293.0 | 申请日: | 2020-05-09 |
公开(公告)号: | CN111517034A | 公开(公告)日: | 2020-08-11 |
发明(设计)人: | 王凤随;王启胜;陈金钢;刘芙蓉;罗淑慧;王杰;孙心怡;刘慧紫 | 申请(专利权)人: | 安徽工程大学 |
主分类号: | B65F1/14 | 分类号: | B65F1/14;B65F1/00 |
代理公司: | 北京风雅颂专利代理有限公司 11403 | 代理人: | 王刚 |
地址: | 241000 *** | 国省代码: | 安徽;34 |
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摘要: | |||
搜索关键词: | 一种 自动 分类 垃圾桶 及其 方法 系统 | ||
1.一种自动分类垃圾桶,其特征在于,包括:
桶体,被隔板分成上下两层,所述隔板设有自动开关的第一垃圾投入口;
垃圾图像采集箱,固定安装在所述隔板上,且底壁与所述第一垃圾投入口贯通,所述垃圾图像采集箱用于获取垃圾图像;
垃圾回收桶,活动安装在所述桶体的底壁上,所述垃圾回收桶顶部开设有第二垃圾投入口;所述隔板可在所述垃圾回收桶顶部做圆周运动;所述垃圾回收桶用于回收分类后的垃圾;
控制分类装置,固定安装在所述隔板上,分别与所述隔板、所述第一垃圾投入口和所述垃圾图像采集箱信号连接,用于对获取的垃圾图像进行处理、识别,并将识别后的垃圾放入到固定的垃圾回收桶内。
2.根据权利要求1所述的自动分类垃圾桶,其特征在于,所述垃圾图像采集箱包括:
箱盖,活动连接在所述垃圾图像采集箱的开口处,用于对所述垃圾图像采集箱进行遮光密封;
光源,固定安装在所述垃圾图像采集箱内壁的上部,与所述控制分类装置信号连接,为垃圾图像的获取提供光照;
光敏感应器,固定安装在所述垃圾图像采集箱内壁上,与所述控制分类装置信号连接;
垃圾图像拍摄设备,固定安装在所述垃圾图像采集箱内壁上;且与所述光源的位置相对,所述垃圾图像拍摄设备与所述控制分类装置信号连接,且拍摄角度可调节。
3.根据权利要求1所述的自动分类垃圾桶,其特征在于,所述控制分类装置包括:
控制系统,用于完成整合图像采集、图像处理和垃圾分类过程中的数据传输、指令输入和指令输出;
垃圾分类模型,嵌入在所述控制系统内,用于对获取的垃圾图像进行处理和种类识别。
4.根据权利要求1所述的自动分类垃圾桶,其特征在于,所述垃圾回收桶包括若干个分离回收桶。
5.一种权利要求1~4任一所述自动分类垃圾桶的分类方法,其特征在于,包括:
获取垃圾图像信息,并对获取的垃圾图像信息进行预处理,得到图像信息集;
将图像信息集分割成训练集a、验证集和测试集a;
分别对训练集a和测试集a进行数据增强处理,得到训练集b和测试集b;
构建VGG16卷积神经网络模型,并采用训练集b和验证集对构建的VGG16卷积神经网络模型进行迭代训练至收敛,将测试集b输入到训练后的模型中进行预测性能验证,至准确率达85%以上,得垃圾分类模型;
将垃圾分类模型嵌入到控制分类装置中,当垃圾图像采集箱将获取到的垃圾图像信息传输到控制分类装置中,垃圾分类模型对垃圾图像信息进行图像处理、种类识别;
垃圾分类模型将识别的垃圾分类信息传输给控制系统,控制系统控制舵机的转动,实现对垃圾的分类。
6.根据权利要求5所述的自动分类垃圾桶的分类方法,其特征在于,所述构建的VGG16卷积神经网络模型包括输入层、池化层、卷积核、13个卷积层,中间的Flatten层和隐含层,所述隐含层通过relu函数激活神经元,去掉3个全连接层,输出的结果是通过Softmax分类器函数计算的总概率和为1的13个概率值。
7.根据权利要求5所述的自动分类垃圾桶的分类方法,其特征在于,所述将图像信息集分割成训练集a、验证集和测试集a采用的是交叉验证法。
8.根据权利要求5所述的自动分类垃圾桶的分类方法,其特征在于,所述训练集a、验证集和测试集a的占比分别为60%、20%、20%。
9.根据权利要求5所述的自动分类垃圾桶的分类方法,其特征在于,所述分别对训练集a和测试集a进行数据增强处理包括:
对训练集a进行横向平移和纵向平移、错切变换、缩放、水平翻转;然后利用flow_from_directory函数生成训练数据,即为训练集b;
对测试集a进行设置放缩因子,设置图片大小,然后利用flow_from_directory函数生成测试数据,即为测试集b。
10.一种实现权利要求5~9任一所述的自动分类垃圾桶的分类方法的系统,其特征在于,包括:
图像获取模块,用于获取垃圾图像信息;
图像处理模块,对获取垃圾图像信息进行预处理;
垃圾分类模块,对预处理后的垃圾图像信息进行图像处理和种类识别;
控制模块,用于完成整合图像采集、图像处理和垃圾分类过程中的数据传输、指令输入和指令输出。
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