垃圾清扫方法及装置与流程

本发明涉及数据处理技术领域，尤其涉及一种垃圾清扫方法及装置。

背景技术：

自动驾驶汽车又称无人驾驶汽车、电脑驾驶汽车、或轮式移动机器人，是一种通过电脑系统实现无人驾驶的智能汽车。自动驾驶汽车依靠人工智能、视觉计算、雷达、监控装置和全球定位系统协同合作，让电脑可以在没有任何人类主动的操作下，自动安全地操作机动车辆。

现有技术中,对于不具有载人功能的自动驾驶车辆,例如,扫地机器人等,仅能够在固定区域内通过统一的清扫模式进行工作,无法针对不同清扫对象进行差别化处理,清扫功能实现方式比较单一,易造成能源浪费，并且清扫任务完成效率较低。

技术实现要素：

本发明的目的是针对现有技术中存在的缺陷，提供一种垃圾清扫方法及装置。

为实现上述目的，第一方面，本发明提供了一种垃圾清扫方法，包括：

获取清扫路面上探测区域内的垃圾图像，所述垃圾图像包括单个垃圾的图像和多个垃圾组成的垃圾集合的图像；

对所述垃圾图像进行垃圾种类识别，得到所述垃圾图像中所有垃圾的垃圾种类信息；

调用垃圾种类列表，所述垃圾种类列表记载了所述垃圾种类信息和所述垃圾种类参数的对应关系；

在所述垃圾种类列表中查询所述垃圾种类信息对应的垃圾种类参数；

根据所述垃圾种类参数和所述探测区域的路面面积计算所述清扫路面的路面清洁度；

获取所述路面清洁度对应的清洁刷转速参数和吸尘强度参数；

根据所述清洁刷转速参数确定清洁刷的转速，并且根据所述吸尘强度参数确定清扫装置的吸尘强度；

根据雷达数据获取垃圾位置信息、所述清扫装置和所述垃圾之间的障碍物位置信息，根据所述清扫装置当前位置信息、所述障碍物位置信息和所述垃圾位置信息生成清扫路径和方向控制信号：

根据所述方向控制信号控制所述清扫装置按照所述清扫路径进行垃圾清扫。

进一步的，所述获取清扫路面上探测区域内的垃圾图像具体包括：

所述清扫装置根据角度控制信号控制图像采集设备旋转预设角度；

根据所述图像采集设备的采集范围和所述预设角度确定所述探测区域，并采集所述探测区域内的物体图像；

提取所述物体图像的物体特征信息，根据所述物体特征信息从所述物体图像中提取所述垃圾图像。

进一步的，所述对所述垃圾图像进行识别处理具体包括：

提取所述垃圾图像的形状特征信息，将所述形状特征信息与所述垃圾特征数据库中的垃圾特征信息进行比对，得到比对结果；

根据所述比对结果确定垃圾种类信息。

进一步的，所述根据所述垃圾种类参数和所述探测区域的路面面积计算所述清扫路面的路面清洁度具体包括：

当所述垃圾图像为单个垃圾的图像时，根据公式计算所述清扫路面的路面清洁度；其中，θ为路面清洁度，s为路面面积，a为垃圾种类参数。

进一步的，所述根据所述垃圾种类参数和所述探测区域的路面面积计算所述清扫路面的路面清洁度具体包括：

当所述垃圾图像为多个垃圾组成的垃圾集合的图像时，根据公式计算所述清扫路面的路面清洁度；其中，θ为路面清洁度，s为路面面积，ai为垃圾种类参数。

进一步的，所述方法还包括：

根据所述垃圾图像和所述垃圾位置信息获取垃圾尺寸信息。

进一步的，所述方法还包括：

调用垃圾种类-尺寸列表，所述垃圾种类-尺寸列表记载了所述垃圾尺寸信息和所述垃圾尺寸参数的对应关系；

在所述垃圾种类-尺寸列表中查询所述垃圾尺寸信息对应的垃圾尺寸参数。

进一步的，所述方法还包括：

当所述垃圾图像为单个垃圾的图像时，根据公式计算所述清扫路面的路面清洁度；其中，θ为路面清洁度，s为路面面积，a为垃圾种类参数，b为垃圾尺寸参数。

进一步的，所述方法还包括：

当所述垃圾图像为多个垃圾组成的垃圾集合的图像时，根据公式计算所述清扫路面的路面清洁度；其中，θ为路面清洁度，s为路面面积，ai为垃圾种类参数，bi垃圾尺寸参数。

第二方面，本发明提供了一种垃圾清扫装置，所述装置包括：

第一获取模块，用于获取清扫路面上探测区域内的垃圾图像，所述垃圾图像包括单个垃圾的图像和多个垃圾组成的垃圾集合的图像；

识别模块，用于对所述垃圾图像进行垃圾种类识别，得到所述垃圾图像中所有垃圾的垃圾种类信息；

调用模块，调用垃圾种类列表，所述垃圾种类列表记载了所述垃圾种类信息和所述垃圾种类参数的对应关系；

查询模块，用于在所述垃圾种类列表中查询所述垃圾种类信息对应的垃圾种类参数；

计算模块，用于根据所述垃圾种类参数和所述探测区域的路面面积计算所述清扫路面的路面清洁度；

第二获取模块，用于获取所述路面清洁度对应的清洁刷转速参数和吸尘强度参数；

确定模块，用于根据所述清洁刷转速参数确定清洁刷的转速，并且根据所述吸尘强度参数确定清扫装置的吸尘强度；

生成模块，用于根据雷达数据获取垃圾位置信息、所述清扫装置和所述垃圾之间的障碍物位置信息，根据所述清扫装置当前位置信息、所述障碍物位置信息和所述垃圾位置信息生成清扫路径和方向控制信号：

控制模块，用于根据所述方向控制信号控制所述清扫装置按照所述清扫路径进行垃圾清扫。

本发明提供的垃圾清扫方法及装置，根据垃圾种类和路面面积确定路面清洁度，根据路面清洁度确定清洁刷的转速和吸尘强度，并且根据清扫装置当前位置信息、障碍物位置信息和垃圾位置信息生成清扫路径和方向控制信号控制清扫装置按照清扫路径进行垃圾清扫。本发明提供的方法及装置，根据清扫垃圾的种类确定清扫强度，使能源得到合理利用，并且提高了清扫效率。

附图说明

图1为本发明实施例一提供的垃圾清扫方法的流程图；

图2为本发明实施例二提供的垃圾清扫装置的示意图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、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地详细描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部份实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。

图1为本发明实施例一提供的垃圾清扫方法流程图。如图1所示，具体包括如下步骤：

步骤101，获取清扫路面上探测区域内的垃圾图像；

具体的，图像采集设备旋转预设角度；根据图像采集设备的采集范围和预设角度确定探测区域，并采集探测区域内的物体图像；提取物体图像的物体特征信息，根据物体特征信息从物体图像中提取垃圾图像，垃圾图像包括单个垃圾的图像和多个垃圾组成的垃圾集合的图像。

在一个具体的实施例中，清扫装置顶端的摄像头的视野为圆心角为60°的扇形,根据角度控制信号控制摄像头向左或向右旋转60°,则摄像头的探测范围为视野180°范围对应的探测区域,能够采集到视野180°范围内的物体图像,根据物体的形状、颜色、运动状态等特征，将多帧图像进行融合，能够确认图像中哪些物体为需要清扫的垃圾，例如，树叶、纸片、包装袋、矿泉水瓶等，其中包括单个垃圾和多个垃圾组成的垃圾堆。

清扫装置为一种小型无人驾驶车辆，能够在特定和封闭环境中感知周围环境并实现低速自动驾驶，自动驾驶过程中实现对指定区域的自动清扫任务。清扫装置顶端安装有摄像头用于采集周围环境图像；四周安装有激光雷达、毫米波雷达、超声波雷达，用于测量周围障碍物的距离；底端安装有一对清洁刷和吸尘设备。

步骤102，对垃圾图像进行垃圾种类识别，得到垃圾图像中所有垃圾的垃圾种类信息；

具体的，提取垃圾图像的形状特征信息，将形状特征信息与垃圾特征数据库中的垃圾特征信息进行比对，得到比对结果；根据比对结果确定垃圾种类信息。

其中，垃圾特征数据库为根据采集的多个图片数据中的垃圾图像的形状特征建立的数据库。在对待识别垃圾图像进行识别时，提取形状特征信息与垃圾特征数据库中的垃圾特征信息进行比对，根据比对的相似度确定垃圾种类信息。具体的实现方式可以基于人工智能ai自学习的相关算法来进行垃圾识别。

步骤103，调用垃圾种类列表，垃圾种类列表记载了垃圾种类信息和垃圾种类参数的对应关系；在垃圾种类列表中查询垃圾种类信息对应的垃圾种类参数；

预先为每个种类的垃圾进行赋值，得到每个垃圾种类信息对应的垃圾种类参数，可以依据垃圾的质量不同来进行赋值，质量越大的垃圾赋值越大，反之赋予较小的值。

将垃圾种类信息和对应的垃圾种类参数建立对应关系，生成垃圾种类列表，将步骤102中得到的垃圾种类信息在垃圾种类列表中进行查询，得到垃圾种类信息对应的垃圾种类参数。

步骤104，根据垃圾种类参数和探测区域的路面面积计算清扫路面的路面清洁度；

路面清洁度的计算包括以下两种情况：

当垃圾图像为单个垃圾的图像时，根据清扫路面的路面面积和单个垃圾的垃圾种类参数来计算路面清洁度。

具体的，根据公式计算清扫路面的路面清洁度；其中，θ为路面清洁度，s为路面面积，a为垃圾种类参数。

当垃圾图像为多个垃圾组成的垃圾集合的图像时，根据清扫路面的路面面积和垃圾集合中所有垃圾的垃圾种类参数之和来计算路面清洁度。

具体的，根据公式计算清扫路面的路面清洁度；其中，θ为路面清洁度，s为路面面积，ai为垃圾种类参数。

清扫路面的路面面积可以根据图像采集设备采集的多帧图像中去除无需清扫的固定障碍物(例如，建筑物、公共设施、花坛草坪等)的占地面面积等计算得到。

另外，清洁度的计算还可以将垃圾的尺寸因素考虑进去。

具体的，根据垃圾图像和垃圾位置信息获取垃圾尺寸信息。其中，垃圾位置信息为垃圾与清扫装置的相对位置、摄像头拍摄垃圾的角度位置等。

预先针对每种垃圾的不同尺寸设置对应的垃圾尺寸参数，每个垃圾类别信息下对应多个垃圾尺寸信息，每种垃圾尺寸信息对应垃圾尺寸参数。例如，包装袋对应的垃圾种类参数为2，包装袋类垃圾对应的尺寸信息为大、中、小三中尺寸，大包装袋对应的垃圾尺寸参数设置为2，中包装袋对应的垃圾尺寸参数1，小包装袋对应的垃圾尺寸参数为0。

根据垃圾种类信息、垃圾尺寸信息和垃圾尺寸参数生成垃圾种类列表的下一级列表，垃圾种类-尺寸列表，在垃圾种类-尺寸列表中查询垃圾尺寸信息对应的垃圾尺寸参数。

当垃圾图像为单个垃圾的图像时，根据公式计算清扫路面的路面清洁度；其中，θ为路面清洁度，s为路面面积，a为垃圾种类参数，b为垃圾尺寸参数。

当垃圾图像为多个垃圾组成的垃圾集合的图像时，根据公式计算清扫路面的路面清洁度；其中，θ为路面清洁度，s为路面面积，ai为垃圾种类参数，bi垃圾尺寸参数。

步骤105，获取路面清洁度对应的清洁刷转速参数和吸尘强度参数；

预先设置清洁度值对应的清洁刷转速参数和吸尘强度参数。清洁度值越大，设定清洁刷转速越小，吸尘强度越弱。反之，设定清洁刷转速越大，吸尘强度越强。预先生成清洁度值与清洁刷转速参数、吸尘强度参数的对应关系列表，步骤104计算得到清洁度值之后，在列表中查询清洁度值对应的清洁刷转速参数、吸尘强度参数。

步骤106，根据清洁刷转速参数确定清洁刷的转速，并且根据吸尘强度参数确定清扫装置的吸尘强度；

清扫装置的底端安装有一对清洁刷，两只清洁刷之间设置有吸尘设备的吸尘孔，根据清洁刷转速参数控制两只清洁刷同时相内旋转的旋转速度，将垃圾清扫到吸尘设备的吸尘空的正下方，根据吸尘强度参数控制吸尘强度，从而使吸尘设备能够通过吸尘空将垃圾吸入到清洁装置内部的垃圾箱。

步骤107，根据雷达数据获取垃圾位置信息、清扫装置和垃圾之间的障碍物位置信息，根据清扫装置当前位置信息、障碍物位置信息和垃圾位置信息生成清扫路径和方向控制信号：

根据清扫装置内部的定位模块得到清扫装置的位置信息，根据清扫装置四周安装的激光雷达、毫米波雷达、超声波雷达获取清扫装置周围的障碍物、垃圾与清扫装置的相对位置信息，清扫装置根据障碍物位置、垃圾位置生成避开障碍物的清扫路径和控制清扫装置运动方向的方向控制信号，方向控制信号包括控制清扫装置向前、向后、左转弯、右转弯等运动形式的控制信号。

步骤108，根据方向控制信号控制清扫装置按照清扫路径进行垃圾清扫。

具体的，控制清扫装置按照生成的清扫路径运动，根据方向控制信号控制清扫装置向前、向后、左转弯、右转弯避开障碍物，运动到垃圾所在的位置的上方，启动清洁刷和吸尘设备，通过清洁刷和吸尘设备配合，将垃圾清扫进清扫装置内部的垃圾箱。

本发明提供的垃圾清扫方法，根据垃圾种类和路面面积确定路面清洁度，根据路面清洁度确定清洁刷的转速和吸尘强度，并且根据清扫装置当前位置信息、障碍物位置信息和垃圾位置信息生成清扫路径和方向控制信号控制清扫装置按照清扫路径进行垃圾清扫。本发明提供的方法，根据清扫垃圾的种类确定清扫强度，使能源得到合理利用，并且提高了清扫效率。

图2为本发明实施例二提供的垃圾清扫装置的示意图。如图2所示，装置包括：第一获取模块21、识别模块22、调用模块23、查询模块24、计算模块25、第二获取模块26、确定模块27、生成模块28、控制模块29；

第一获取模块21，用于获取清扫路面上探测区域内的垃圾图像，垃圾图像包括单个垃圾的图像和多个垃圾组成的垃圾集合的图像；

识别模块22，用于对垃圾图像进行垃圾种类识别，得到垃圾图像中所有垃圾的垃圾种类信息；

调用模块23，调用垃圾种类列表，垃圾种类列表记载了垃圾种类信息和垃圾种类参数的对应关系；

查询模块24，用于在垃圾种类列表中查询垃圾种类信息对应的垃圾种类参数；

计算模块25，用于根据垃圾种类参数和探测区域的路面面积计算清扫路面的路面清洁度；

第二获取模块26，用于获取路面清洁度对应的清洁刷转速参数和吸尘强度参数；

确定模块27，用于根据清洁刷转速参数确定清洁刷的转速，并且根据吸尘强度参数确定清扫装置的吸尘强度；

生成模块28，用于根据雷达数据获取垃圾位置信息、清扫装置和垃圾之间的障碍物位置信息，根据清扫装置当前位置信息、障碍物位置信息和垃圾位置信息生成清扫路径和方向控制信号：

控制模块29，用于根据方向控制信号控制清扫装置按照清扫路径进行垃圾清扫。

其中，第一获取模块21具体用于：根据角度控制信号控制图像采集设备旋转预设角度；根据图像采集设备的采集范围和预设角度确定探测区域，并采集探测区域内的物体图像；提取物体图像的物体特征信息，根据物体特征信息从物体图像中提取垃圾图像。

识别模块22具体用于：提取垃圾图像的形状特征信息，将形状特征信息与垃圾特征数据库中的垃圾特征信息进行比对，得到比对结果；根据比对结果确定垃圾种类信息。

计算模块25具体用于：

当垃圾图像为单个垃圾的图像时，根据公式计算清扫路面的路面清洁度；其中，θ为路面清洁度，s为路面面积，a为垃圾种类参数。

当垃圾图像为多个垃圾组成的垃圾集合的图像时，根据公式计算清扫路面的路面清洁度；其中，θ为路面清洁度，s为路面面积，ai为垃圾种类参数。

另外，装置还包括第三获取模块，用于根据垃圾图像和垃圾位置信息获取垃圾尺寸信息。

调用模块23还用于：调用垃圾种类-尺寸列表，垃圾种类-尺寸列表记载了垃圾尺寸信息和垃圾尺寸参数的对应关系；在垃圾种类-尺寸列表中查询垃圾尺寸信息对应的垃圾尺寸参数。

计算模块25还用于：

当垃圾图像为单个垃圾的图像时，根据公式计算清扫路面的路面清洁度；其中，θ为路面清洁度，s为路面面积，a为垃圾种类参数，b为垃圾尺寸参数。

当垃圾图像为多个垃圾组成的垃圾集合的图像时，根据公式计算清扫路面的路面清洁度；其中，θ为路面清洁度，s为路面面积，ai为垃圾种类参数，bi垃圾尺寸参数。

本申请实施例二提供的垃圾清扫装置的具体工作过程和实施例一提供的垃圾清扫方法相对应，此处不再赘述。

本发明提供的垃圾清扫装置，根据垃圾种类和路面面积确定路面清洁度，根据路面清洁度确定清洁刷的转速和吸尘强度，并且根据清扫装置当前位置信息、障碍物位置信息和垃圾位置信息生成清扫路径和方向控制信号，根据方向控制信号按照清扫路径进行垃圾清扫。本发明提供的装置，根据清扫垃圾的种类确定清扫强度，使能源得到合理利用，并且提高了清扫效率。

专业人员应该还可以进一步意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的单元及算法步骤，能够以电子硬件、计算机软件或者二者的结合来实现，为了清楚地说明硬件和软件的可互换性，在上述说明中已经按照功能一般性地描述了各示例的组成及步骤。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本发明的范围。

结合本文中所公开的实施例描述的方法或算法的步骤可以用硬件、处理器执行的软件模块，或者二者的结合来实施。软件模块可以置于随机存储器(ram)、内存、只读存储器(rom)、电可编程rom、电可擦除可编程rom、寄存器、硬盘、可移动磁盘、cd-rom、或技术领域内所公知的任意其它形式的存储介质中。

以上所述的具体实施方式，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施方式而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。