CN112660671B - 一种餐厨垃圾的异物图像识别系统及管理系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种餐厨垃圾的异物图像识别系统及管理系统，所述异物图像识别系统包括：垃圾输送斜坡，用于在垃圾车倾倒餐厨垃圾时连接垃圾车的倾倒口和垃圾仓的垃圾入口，以供垃圾车内的餐厨垃圾沿所述垃圾输送斜坡流入垃圾仓；图像采集单元，用于采集所述垃圾输送斜坡上餐厨垃圾的垃圾图像信息；异物识别单元，用于根据餐厨垃圾的垃圾图像信息识别得到餐厨垃圾中的异物，并输出对应的异物识别结果信息。本发明还公开了一种基于异物识别的餐厨垃圾管理系统。本发明中的异物图像识别系统及管理系统能够适应于餐厨垃圾的收运方式且能够识别出多种异物，从而能够提升餐厨垃圾的回收质量，并降低餐厨垃圾的管理成本。

Description

一种餐厨垃圾的异物图像识别系统及管理系统

技术领域

本发明涉及餐厨处理技术领域，具体涉及一种餐厨垃圾的异物图像识别系统及管理系统。

背景技术

餐厨（厨余）垃圾是居民日常生活及食品加工、饮食服务、单位供餐等活动中产生的垃圾，包括丢弃不用的菜叶、剩菜、剩饭、果皮、蛋壳、茶渣、骨头，其主要来源为家庭厨房、餐厅、饭店、食堂、市场及其他与食品加工有关的行业。餐厨垃圾含有极高的水分与有机物，很容易腐坏，产生恶臭。但是，经过妥善处理和加工，餐厨垃圾可转化为新的资源，高有机物含量的特点使其经过严格处理后可作为肥料、饲料，也可产生沼气用作燃料或发电，油脂部分则可用于制备生物燃料。

对餐厨垃圾回收利用的过程中，为了保证回收产物的质量，餐厨垃圾需要避免出现其他不利于回收生产的异物掺入其内。而在实际回收餐厨垃圾的过程中，人们难免会在就餐结束后将一些非餐厨垃圾的异物一同扔入餐厨垃圾回收容器内。一旦这些异物进入再生产过程中，很容易在生产过程中产生其他有害物质，严重影响餐厨垃圾再回收利用所得产品的质量。例如，塑料袋等降解效率低的异物就会影响农作物吸收养分和水分，导致农作物减产。为此，公开号为CN111468523A的中国专利就公开了《一种餐厨垃圾塑料袋异物连续自动分选设备》，其包括机架、进料装置、预切割装置、上物料仓、下物料仓、搅拌分选装置、传送装置、取落装置、收集料仓、驱动及控制系统。该现有方案中的餐厨垃圾塑料袋异物分选系统能够自动识别餐厨垃圾中混入的塑料袋，并对塑料袋进行分选，以减少有害物质的产生。

然而，申请人在实际研究中发现，餐厨垃圾中除了容易混入塑料袋之外，还容易混入塑料瓶、牛奶盒、菜板、餐盘甚至金属等异物，也就是，现有方案中仅对塑料袋进行异物识别的方式难以有效保证餐厨垃圾的回收质量。此外，现有餐厨垃圾的回收过程是：先由垃圾车到各个区域（街道或社区）收集餐厨垃圾，然后垃圾车将收集的餐厨垃圾运送至垃圾中转站，并将餐厨垃圾倾倒进垃圾中转站的垃圾仓内，再等待进一步的处理和加工。也就是，餐厨垃圾是需要由垃圾车运输并倾倒至垃圾仓内的，而现有方案中的分选系统不仅很难架设在垃圾中转站的垃圾仓上，还很难与垃圾车的倾倒口对接以输送其垃圾，使得应用现有的分选系统时存在改造成本高的问题，导致餐厨垃圾的管理成本升高。因此，申请人想到设计一种能够适应于餐厨垃圾的收运方式且能够识别出多种异物的餐厨垃圾异物图像识别系统，以保证餐厨垃圾的回收质量，并降低餐厨垃圾的管理成本。

发明内容

针对上述现有技术的不足，本发明所要解决的技术问题是：如何提供一种能够适应于餐厨垃圾的收运方式且能够识别出多种异物的餐厨垃圾异物图像识别系统，从而能够提升餐厨垃圾的回收质量，并降低餐厨垃圾的管理成本。

为了解决上述技术问题，本发明采用了如下的技术方案：

一种餐厨垃圾的异物图像识别系统，包括：

垃圾输送斜坡，用于在垃圾车倾倒餐厨垃圾时连接垃圾车的倾倒口和垃圾仓的垃圾入口，以供垃圾车内的餐厨垃圾沿所述垃圾输送斜坡流入垃圾仓；

图像采集单元，用于采集所述垃圾输送斜坡上餐厨垃圾的垃圾图像信息；

异物识别单元，用于根据餐厨垃圾的垃圾图像信息识别得到餐厨垃圾中的异物，并输出对应的异物识别结果信息。

优选的，通过设置所述垃圾输送斜坡的斜度，使得所述垃圾输送斜坡上餐厨垃圾的流动速度与所述图像采集单元的采集频率相对应。

优选的，所述垃圾输送斜坡的斜度为20°~40°；所述垃圾输送斜坡上餐厨垃圾的流动速度为1~5m/s；所述图像采集单元的采集频率为0.5~5Hz。

优选的， 所述异物识别单元识别餐厨垃圾中的异物时，具体包括如下步骤：

S1：对垃圾图像进行图像扫描，以得到垃圾像素图像；

S2：对垃圾像素图像进行像素特征识别，以得到异物图像区域；

S3：对垃圾像素图像中的异物图像区域进行局部抠图处理，以得到异物图像；

S4：将异物图像与预先存储的异物对比图像做匹配，并根据匹配结果生成对应的异物识别结果信息。

优选的，所述异物识别单元还用于根据餐厨垃圾的垃圾图像信息识别得到餐厨垃圾中的异物种类和异物数量，并根据异物及其种类和数量输出对应的异物识别结果信息。

优选的，所述异物识别单元输出的异物识别结果信息为标记有异物及其种类的餐厨垃圾异物标记图像。

优选的，所述餐厨垃圾异物标记图像中通过不同的颜色对不同种类的异物进行标记。

本发明还公开了一种基于异物识别的餐厨垃圾管理系统，其基于上述的异物图像识别系统实施，具体包括：

区域信息采集单元，设置于垃圾车上，用于在对应垃圾车收集餐厨垃圾时获取该垃圾车所负责区域的区域信息；

垃圾车识别单元，用于在垃圾车倾倒垃圾时识别垃圾车的车辆信息，并根据车辆信息获取该垃圾车所负责区域的区域信息；

区域异物管理单元，用于在垃圾车倾倒垃圾时根据该垃圾车所负责区域的区域信息，以及所述异物识别单元输出的异物识别结果信息生成对应区域的垃圾异物管理信息。

优选的，所述区域异物管理单元生成对应区域的垃圾异物管理信息时，根据该区域的餐厨垃圾总量和餐厨垃圾中的异物数量生成该区域的垃圾异物占比信息。

优选的，所述区域异物管理单元生成对应区域的垃圾异物管理信息时，根据该区域餐厨垃圾中的异物种类和异物数量生成该区域的异物管理信息。

本发明中的异物图像识别系统及管理系统与现有技术相比，具有如下优点：

1、本发明中，通过图像采集和识别的方式识别餐厨垃圾中的异物，而图像识别的方式能够识别出塑料袋、塑料瓶、牛奶盒、菜板、餐盘和金属等数十种异物，从而能够提升餐厨垃圾的回收质量。其次，垃圾输送斜坡能够在垃圾车倾倒餐厨垃圾时连接垃圾车的倾倒口和垃圾仓的垃圾入口，使得垃圾车内的餐厨垃圾能够沿垃圾输送斜坡流入垃圾仓，也就是，本发明的异物图像识别系统能够与餐厨垃圾的现有收运方式相适应，进而使得应用识别系统时的改造成本很低，从而能够降低餐厨垃圾的管理成本。

2、本发明中，通过设置垃圾输送斜坡的斜度，使得垃圾输送斜坡上餐厨垃圾的流动速度与图像采集单元的采集频率相对应。一方面，设置的斜度使得餐厨垃圾能够在垃圾输送斜坡上流动、并能够在垃圾输送斜坡上摊开（或展开），以能够露出餐厨垃圾中夹杂的异物，从而能够避免异物漏识别，以能够提升餐厨垃圾的回收质量；另一方面，图像采集单元的采集频率与餐厨垃圾的流动速度相对应，使得图像采集单元不容易出现做“无用功”和异物图像漏采集的问题，从而能够兼顾餐厨垃圾的回收质量和管理成本。

3、本发明中，建立了餐厨垃圾及异物和其来源区域的关联，使得能够根据垃圾异物管理信息获知该区域的餐厨垃圾异物投放情况，评估该区域的餐厨垃圾异物管理情况，从而能够辅助管理该区域在餐厨垃圾中投放异物的问题。

附图说明

为了使发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明作进一步的详细描述，其中：

图1为实施例一中异物图像识别系统的结构示意图；

图2为实施例一中异物图像识别系统的逻辑框图；

图3为实施例二中餐厨垃圾管理系统的逻辑框图。

说明书附图中的附图标记包括：垃圾车1、倾倒口11、图像采集单元2、垃圾仓3、垃圾入口31、垃圾输送斜坡4。

具体实施方式

下面通过具体实施方式进一步详细的说明：

实施例一：

本实施例中公开了一种餐厨垃圾的异物图像识别系统。

如何图1和图2所示，一种餐厨垃圾的异物图像识别系统，包括：

垃圾输送斜坡1，用于在垃圾车1倾倒餐厨垃圾时连接垃圾车1的倾倒口11和垃圾仓3的垃圾入口31，以供垃圾车1内的餐厨垃圾沿垃圾输送斜坡4流入垃圾仓；

图像采集单元2，用于采集垃圾输送斜坡4上餐厨垃圾的垃圾图像信息；

异物识别单元，用于根据餐厨垃圾的垃圾图像信息识别得到餐厨垃圾中的异物，并输出对应的异物识别结果信息。

本实施例中，垃圾输送斜坡为固定设置于垃圾仓的垃圾入口位置的斜坡，垃圾输送斜坡能够在垃圾车倾倒餐厨垃圾时连接垃圾车的倾倒口。图像采集单元为现有的高清摄像机，其能够以100Hz的频率采集垃圾输送斜坡上餐厨垃圾的垃圾图像信息。

实际异物识别过程中，采集垃圾输送斜坡上餐厨垃圾的垃圾图像信息并识别得到餐厨垃圾中的异物。也就是，本发明能够通过图像采集和识别的方式识别餐厨垃圾中的异物，而图像识别的方式能够识别出塑料袋、塑料瓶、牛奶盒、菜板、餐盘和金属等数十种异物，从而能够提升餐厨垃圾的回收质量。其次，垃圾输送斜坡能够在垃圾车倾倒餐厨垃圾时连接垃圾车的倾倒口和垃圾仓的垃圾入口，使得垃圾车内的餐厨垃圾能够沿垃圾输送斜坡流入垃圾仓，也就是，本发明的异物图像识别系统能够与餐厨垃圾的现有收运方式相适应，进而使得应用识别系统时的改造成本很低，从而能够降低餐厨垃圾的管理成本。

具体实施过程中，通过设置垃圾输送斜坡的斜度，使得垃圾输送斜坡上餐厨垃圾的流动速度与图像采集单元的采集频率相对应。本实施例中，垃圾输送斜坡的斜度为20°~40°；垃圾输送斜坡上餐厨垃圾的流动速度为1~5m/s；图像采集单元的采集频率为0.5~5Hz。

实际异物识别过程中，由于餐厨垃圾中含有大量的水和油，使得其在垃圾输送斜坡上输送时整体是呈流动状的，但是餐厨垃圾中又含有菜叶、剩菜、剩饭或果皮等固体，使得很容易出现餐厨垃圾还未“摊开”（或展开）就已经流入垃圾仓内了，导致餐厨垃圾中夹杂的异物容易被“漏识别”。此外，在设定图像采集单元的采集频率时，采集频率设置过高会导致其做过多的“无用功”（一个异物被采集和识别多次），而采集频率设置过低又会导致异物漏图像采集的问题。所以，本发明通过设置垃圾输送斜坡的斜度，使得垃圾输送斜坡上餐厨垃圾的流动速度与图像采集单元的采集频率相对应。一方面，设置的斜度使得餐厨垃圾能够在垃圾输送斜坡上流动、并能够在垃圾输送斜坡上摊开（或展开），以能够露出餐厨垃圾中夹杂的异物，从而能够避免异物漏识别，以能够提升餐厨垃圾的回收质量；另一方面，图像采集单元的采集频率与餐厨垃圾的流动速度相对应，使得图像采集单元不容易出现做“无用功”和异物图像漏采集的问题，从而能够兼顾餐厨垃圾的回收质量和管理成本。其次，本发明将垃圾输送斜坡的斜度设置为20°~40°（例如20°、22°、27°、29°、32°、34°、37°或40°），并使得垃圾输送斜坡上餐厨垃圾的流动速度为1~5m/s（例如1m/s、 1.5m/s、2m/s、3m/s、4m/s或5m/s），图像采集单元的采集频率为0.5~5Hz（例如0.5Hz、0.8Hz、1Hz、2Hz、3Hz、4Hz或5Hz），因为本发明中垃圾输送斜坡的长度设置为2~5m（例如2m、2.5m、3m、4m或5m），这使得能够对垃圾输送斜坡上的“每一段”餐厨垃圾进行一到两次的图像采集，这不仅有利于垃圾的摊开（或展开），同时也更有利于准确、合适的采集餐厨垃圾的垃圾图像信息。

具体实施过程中，异物识别单元识别餐厨垃圾中的异物时，具体包括如下步骤：

S1：对垃圾图像进行图像扫描，以得到垃圾像素图像；

S2：对垃圾像素图像进行像素特征识别，以得到异物图像区域；

S3：对垃圾像素图像中的异物图像区域进行局部抠图处理，以得到异物图像；

S4：将异物图像与预先存储的异物对比图像做匹配，并根据匹配结果生成对应的异物识别结果信息。

本实施例中，异物识别单元集成于现有的服务器上（或电脑主机上），其能够通过上述步骤实现餐厨垃圾中的异物识别。其中，异物识别单元还包括一个异物图像库，该异物图像库中预先存储有塑料袋、塑料瓶、牛奶盒、菜板、餐盘和金属等数十种异物在多个角度下的图像，并将这些图像作为异物对比图像与垃圾像素图像中的异物图像做匹配；像素特征识别是指轮廓特征识别和/或颜色特征识别。

本发明中，通过上述步骤能够很好的实现餐厨垃圾中异物的识别，并且通过上述手段能够识别出塑料袋、塑料瓶、牛奶盒、菜板、餐盘和金属等数十种异物，从而能够提升餐厨垃圾的回收质量。

具体实施过程中，异物识别单元还用于根据餐厨垃圾的垃圾图像信息识别得到餐厨垃圾中的异物种类和异物数量，并根据异物及其种类和数量输出对应的异物识别结果信息。

本发明中，进一步识别得到了异物种类和异物数量，以能够根据异物种类和异物数量获知异物的来源，从而能够辅助管理在餐厨垃圾中投放异物的问题，以能够提升餐厨垃圾的回收质量。

具体实施过程中，异物识别单元输出的异物识别结果信息为标记有异物及其种类的餐厨垃圾异物标记图像。本实施例中，通过在图像上画框的方式标记异物，并在框的旁侧标记该异物的种类；餐厨垃圾异物标记图像中通过不同的颜色对不同种类的异物进行标记；

本发明中，当识别到餐厨垃圾中存在异物时获取当时的垃圾图像信息，并在垃圾图像信息中对异物及其种类进行标记以获得餐厨垃圾异物标记图像，这有利于直观的观察和区分异物，还能够根据异物种类和异物数量获知异物的来源，从而能够辅助管理在餐厨垃圾中投放异物的问题。其次，本发明通过不同的颜色对不同种类的异物进行标记，这更有利于直观的观察和区分异物，从而更有利于辅助管理在餐厨垃圾中投放异物的问题。

实施例二：

本实施例在实施例一的基础上，进一步公开了基于异物识别的餐厨垃圾管理系统。

结合图3所示，一种基于异物识别的餐厨垃圾管理系统，其基于实施例一中的异物图像识别系统实施，具体包括：

区域信息采集单元，设置于垃圾车上，用于在对应垃圾车收集餐厨垃圾时获取该垃圾车所负责区域的区域信息；

垃圾车识别单元，用于在垃圾车倾倒垃圾时识别垃圾车的车辆信息，并根据车辆信息获取该垃圾车所负责区域的区域信息；

区域异物管理单元，用于在垃圾车倾倒垃圾时根据该垃圾车所负责区域的区域信息，以及异物识别单元输出的异物识别结果信息生成对应区域的垃圾异物管理信息。

本实施例中，区域信息采集单元可以为设置于垃圾车上的定位模块，其能够在垃圾车收集餐厨垃圾时获取垃圾车所处位置的位置信息。垃圾车识别单元和区域异物管理单元均集成于现有的服务器上（或电脑主机上），以完成相应功能。

实际餐厨垃圾管理时，通过在垃圾车设置区域信息采集单元获取餐厨垃圾的来源区域信息，并在垃圾车倾倒垃圾时根据餐厨垃圾的来源区域信息及其对应的异物识别结果信息生成该区域的垃圾异物管理信息。也就是，本发明建立了餐厨垃圾及异物和其来源区域的关联，使得能够根据垃圾异物管理信息获知该区域的餐厨垃圾异物投放情况，评估该区域的餐厨垃圾异物管理情况，从而能够辅助管理该区域在餐厨垃圾中投放异物的问题。

具体实施过程中，区域异物管理单元生成对应区域的垃圾异物管理信息时，根据该区域的餐厨垃圾总量和餐厨垃圾中的异物数量生成该区域的垃圾异物占比信息。

本发明中，通过该区域餐厨垃圾中的异物占比，能够很好的获知、评估该区域的餐厨垃圾异物投放情况和餐厨垃圾异物管理情况，从而能够辅助管理该区域在餐厨垃圾中投放异物的问题。

具体实施过程中，区域异物管理单元生成对应区域的垃圾异物管理信息时，根据该区域餐厨垃圾中的异物种类和异物数量生成该区域的异物管理信息。

本发明中，通过该区域的餐厨垃圾中的异物种类和异物数量，能够很好的获知、评估该区域的餐厨垃圾异物投放情况和餐厨垃圾异物管理情况，从而能够辅助管理该区域在餐厨垃圾中投放异物的问题。

以上所述的仅是本发明的实施例，方案中公知的具体结构及特性等常识在此未作过多描述，所属领域普通技术人员知晓申请日或者优先权日之前发明所属技术领域所有的普通技术知识，能够获知该领域中所有的现有技术，并且具有应用该日期之前常规实验手段的能力，所属领域普通技术人员可以在本申请给出的启示下，结合自身能力完善并实施本方案，一些典型的公知结构或者公知方法不应当成为所属领域普通技术人员实施本申请的障碍。应当指出，对于本领域的技术人员来说，在不脱离本发明结构的前提下，还可以作出若干变形和改进，这些也应该视为本发明的保护范围，这些都不会影响本发明实施的效果和专利的实用性。本申请要求的保护范围应当以其权利要求的内容为准，说明书中的具体实施方式等记载可以用于解释权利要求的内容。

Claims (3)

1.一种基于异物识别的餐厨垃圾管理系统，其特征在于，基于异物图像识别系统实施；

异物图像识别系统包括：

垃圾输送斜坡，用于在垃圾车倾倒餐厨垃圾时连接垃圾车的倾倒口和垃圾仓的垃圾入口，以供垃圾车内的餐厨垃圾沿所述垃圾输送斜坡流入垃圾仓；

图像采集单元，用于采集所述垃圾输送斜坡上餐厨垃圾的垃圾图像信息；

异物识别单元，用于根据餐厨垃圾的垃圾图像信息识别得到餐厨垃圾中的异物，并输出对应的异物识别结果信息；

所述异物识别单元还用于根据餐厨垃圾的垃圾图像信息识别得到餐厨垃圾中的异物种类和异物数量，并根据异物及其种类和数量输出对应的异物识别结果信息；

餐厨垃圾管理系统包括：

区域信息采集单元，设置于垃圾车上，用于在对应垃圾车收集餐厨垃圾时获取该垃圾车所负责区域的区域信息；

垃圾车识别单元，用于在垃圾车倾倒垃圾时识别垃圾车的车辆信息，并根据车辆信息获取该垃圾车所负责区域的区域信息；

区域异物管理单元，用于在垃圾车倾倒垃圾时根据该垃圾车所负责区域的区域信息，以及所述异物识别单元输出的异物识别结果信息生成对应区域的垃圾异物管理信息。

2.如权利要求1所述的基于异物识别的餐厨垃圾管理系统，其特征在于：所述区域异物管理单元生成对应区域的垃圾异物管理信息时，根据该区域的餐厨垃圾总量和餐厨垃圾中的异物数量生成该区域的垃圾异物占比信息。

3.如权利要求1所述的基于异物识别的餐厨垃圾管理系统，其特征在于：所述区域异物管理单元生成对应区域的垃圾异物管理信息时，根据该区域餐厨垃圾中的异物种类和异物数量生成该区域的异物管理信息。

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