基于图像处理的供料机器人及方法与流程

本发明是申请号为201710091418.1、申请日为2017年2月21日、发明名称为“基于图像处理的供料机器人及方法”的专利的分案申请。

本发明涉及图像处理领域，尤其涉及一种基于图像处理的供料机器人及方法。

背景技术：

对于马桶最先做了详细文字记载的是中国北宋时期欧阳修的《归田录二》中的“木马子”，《辞源》中对其解释为“木制的马桶”。中国古代民间使用的马桶是一种带盖的圆形木桶，用桐油或上好的防水朱漆加以涂抹。

1596年，英国贵族约翰·哈灵顿发明了第一个实用的马桶——一个有水箱和冲水阀门的木制座位。

1778年，英国发明家约瑟夫·布拉梅改进了抽水马桶的设计，采用了如控制水箱里水流量的三球阀，以及u形弯管等。

19世纪，英国政府制定法律，规定每幢房屋都必须安装适当的污水处理机器人，马桶才开始大幅改善。

1861年，英国一个管道工托马斯·克莱帕发明了一套先进的节水冲洗机器人，废物排放才开始进入现代化时期。

1885年，托马斯·土威福在英国取得第一个全陶瓷马桶的专利，其后每年都有数十项改善的专利授出。1914年由英国人在唐山开的启新陶瓷厂(唐山陶瓷厂的前身)制造出中国第一件陶瓷马桶。

19世纪六十年代抽水马桶开始在欧美盛行，后来传到日本、韩国等亚洲国家。

由此可见，马桶的历史悠久，其基本结构早已定型，然而，人们在使用时仍会遇到以下困扰：当马桶堵塞时，不确定马桶内部的堵塞程度以及堵塞材料，因此，在进行疏通时，不得不逐一选择方案去进行人工处理，即时如此，还有可能实现不了疏通的效果。

技术实现要素：

为了解决上述问题，本发明提供了一种基于图像处理的供料机器人及方法，首先将各种疏通力度不一的疏通材料预存在马桶主体上的不同容纳空间内，其次，确定平均水流速度和目标堵塞物类型为堵塞状态决定要素，再次，采用高精度传感器和图像识别设备对上述要素进行准确检测，并根据检测结果确定需要的疏通材料并自动打开所需疏通材料所在的容纳空间，从而实现马桶的自动疏通。

根据本发明的一方面，提供了一种基于图像处理的供料机器人，所述机器人包括：

存储装置，用于预先将不同化学构成的不同类型的管道疏通剂放置到马桶上不同的容纳空间内；

冲洗启动装置，用于将马桶水箱内部的水自动泄放以对马桶的座位内部空间进行冲洗；

平均水流检测装置，用于对马桶的座位内部空间的水流速度进行实时检测，获取实时水流速度，并基于实时水流速度计算本次冲洗过程中的平均水流速度；

类型确定装置，与所述平均水流检测装置连接，用于基于平均水流速度确定要释放的管道疏通剂的类型；

自动释放装置，与所述类型确定装置连接，用于将确定类型的管道疏通剂释放到马桶的座位内部空间以实现对马桶的座位内部空间中管道的疏通；

其中，各种类型的管道疏通剂都包括：氢氧化钠、二氯异氰尿酸钠、次氯酸钠、酒石酸、拉开粉bx-78、皂土和香精，管道疏通剂的不同化学构成在于氢氧化钠的配料百分比不同，将各种类型的管道疏通剂基于氢氧化钠的配料百分比的多少分为弱性管道疏通剂、一般管道疏通剂、强力管道疏通剂和快通管道疏通剂。

更具体地，在所述基于图像处理的供料机器人中，所述类型确定装置具体包括：

数据采集单元，用于对马桶的座位内部空间进行高清图像数据采集以获得高清数字图像；

第一滤波单元，与所述数据采集单元连接，用于对高清数字图像进行边缘保持滤波以去除高清数字图像中的椒盐噪声或脉冲噪声，获得第一滤波图像；

第二滤波单元，与所述第一滤波单元连接，用于对第一滤波图像进行高斯滤波处理以去除第一滤波图像中的高斯噪声，获得第二滤波图像，所述高斯噪声包括最大幅度值超过预设幅度值的大幅度值高斯噪声和最大幅度值小于等于预设幅度值的小幅度值高斯噪声；

二值化单元，与第二滤波单元连接，用于对第二滤波图像进行二值化处理以获得二值化图像；

目标匹配单元，与二值化单元连接，用于对二值化图像进行目标匹配处理以确定二值化图像中的堵塞物的类型并作为目标堵塞物类型输出，所述目标匹配处理包括将二值化图像与各种类型堵塞物的基准图案逐一进行形状匹配以确定二值化图像中的堵塞物的类型；

类型确定单元，分别与平均水流检测装置和目标匹配单元连接，用于基于平均水流速度和目标堵塞物类型确定要释放的管道疏通剂的类型，其中，平均水流速度越小，确定类型的管道疏通剂中氢氧化钠的配料百分比越大，目标堵塞物类型对应的腐蚀难度越大，确定类型的管道疏通剂中氢氧化钠的配料百分比越大，当平均水流速度大于预设水流阈值时，确定类型的管道疏通剂为无；

其中，所述对第一滤波图像进行高斯滤波处理以去除第一滤波图像中的高斯噪声包括：对第一滤波图像进行自适应递归滤波处理以去除小幅度值高斯噪声以获得中间滤波图像，对中间滤波图像进行维纳滤波处理以去除大幅度值高斯噪声以获得第二滤波图像；

其中，各种类型堵塞物包括油污、菜叶、茶叶、毛发、卫生纸、粪便、厨余垃圾、塑料袋和布料。

更具体地，在所述基于图像处理的供料机器人中，所述自动释放装置具体包括：

开关单元，用于打开确定类型的管道疏通剂所在容纳空间的开口以自动释放确定类型的管道疏通剂；

其中，当确定类型的管道疏通剂为无时，开关单元不打开任一类型的管道疏通剂所在容纳空间的开口，发出人工冲洗信号。

更具体地，在所述基于图像处理的供料机器人中，还包括：

冲洗次数确定装置，与自动释放装置连接，用于基于平均水流速度确定需要人工冲洗的次数；

显示装置，分别与自动释放装置和冲洗次数确定装置连接，用于显示人工冲洗信号的同时，显示需要人工冲洗的次数，以实现对马桶用户的提醒。

更具体地，在所述基于图像处理的供料机器人中，还包括：

剂量检测装置，用于检测各个容纳空间内管道疏通剂的当前剂量；

剂量报警装置，与剂量检测装置连接，用于当某一类型的管道疏通剂的当前剂量小于预设剂量时，发出剂量不足报警信号，以提醒马桶用户添加相应类型的管道疏通剂。

根据本发明的另一方面，提供了一种基于图像处理的材料供给方法，所述方法包括：

预先将不同化学构成的不同类型的管道疏通剂放置到马桶上不同的容纳空间内；

将马桶水箱内部的水自动泄放以对马桶的座位内部空间进行冲洗；

对马桶的座位内部空间的水流速度进行实时检测，获取实时水流速度，并基于实时水流速度计算本次冲洗过程中的平均水流速度；

基于平均水流速度确定要释放的管道疏通剂的类型；

将确定类型的管道疏通剂释放到马桶的座位内部空间以实现对马桶的座位内部空间中管道的疏通；

其中，各种类型的管道疏通剂都包括：氢氧化钠、二氯异氰尿酸钠、次氯酸钠、酒石酸、拉开粉bx-78、皂土和香精，管道疏通剂的不同化学构成在于氢氧化钠的配料百分比不同，将各种类型的管道疏通剂基于氢氧化钠的配料百分比的多少分为弱性管道疏通剂、一般管道疏通剂、强力管道疏通剂和快通管道疏通剂。

更具体地，在所述基于图像处理的材料供给方法中，所述基于平均水流速度确定要释放的管道疏通剂的类型具体包括以下步骤：

对马桶的座位内部空间进行高清图像数据采集以获得高清数字图像；对高清数字图像进行边缘保持滤波以去除高清数字图像中的椒盐噪声或脉冲噪声，获得第一滤波图像；

对第一滤波图像进行高斯滤波处理以去除第一滤波图像中的高斯噪声，获得第二滤波图像，所述高斯噪声包括最大幅度值超过预设幅度值的大幅度值高斯噪声和最大幅度值小于等于预设幅度值的小幅度值高斯噪声；对第二滤波图像进行二值化处理以获得二值化图像；

对二值化图像进行目标匹配处理以确定二值化图像中的堵塞物的类型并作为目标堵塞物类型输出，所述目标匹配处理包括将二值化图像与各种类型堵塞物的基准图案逐一进行形状匹配以确定二值化图像中的堵塞物的类型；

基于平均水流速度和目标堵塞物类型确定要释放的管道疏通剂的类型，其中，平均水流速度越小，确定类型的管道疏通剂中氢氧化钠的配料百分比越大，目标堵塞物类型对应的腐蚀难度越大，确定类型的管道疏通剂中氢氧化钠的配料百分比越大，当平均水流速度大于预设水流阈值时，确定类型的管道疏通剂为无；

其中，所述对第一滤波图像进行高斯滤波处理以去除第一滤波图像中的高斯噪声包括：对第一滤波图像进行自适应递归滤波处理以去除小幅度值高斯噪声以获得中间滤波图像，对中间滤波图像进行维纳滤波处理以去除大幅度值高斯噪声以获得第二滤波图像；

其中，各种类型堵塞物包括油污、菜叶、茶叶、毛发、卫生纸、粪便、厨余垃圾、塑料袋和布料。

更具体地，在所述基于图像处理的材料供给方法中，所述将确定类型的管道疏通剂释放到马桶的座位内部空间以实现对马桶的座位内部空间中管道的疏通具体包括以下步骤：

打开确定类型的管道疏通剂所在容纳空间的开口以自动释放确定类型的管道疏通剂；

其中，当确定类型的管道疏通剂为无时，不打开任一类型的管道疏通剂所在容纳空间的开口，发出人工冲洗信号。

更具体地，在所述基于图像处理的材料供给方法中，在所述将确定类型的管道疏通剂释放到马桶的座位内部空间以实现对马桶的座位内部空间中管道的疏通之后，所述方法还包括以下步骤：

基于平均水流速度确定需要人工冲洗的次数；显示人工冲洗信号的同时，显示需要人工冲洗的次数，以实现对马桶用户的提醒。

更具体地，在所述基于图像处理的材料供给方法中，还包括以下步骤：检测各个容纳空间内管道疏通剂的当前剂量；

当某一类型的管道疏通剂的当前剂量小于预设剂量时，发出剂量不足报警信号，以提醒马桶用户添加相应类型的管道疏通剂。

综上可以得出，本发明的关键发明点在于：

首先，预存了各种疏通力度不一的疏通材料，并在疏通材料不足时进行报警；

其次，准确检测出马桶内部的堵塞状态，并基于堵塞状态选择合适的疏通材料；

再次，放出合适的疏通材料进行自动疏通，整个过程不需要人工参与，实现了马桶疏通的全自动化。

附图说明

以下将结合附图对本发明的实施方案进行描述，其中：

图1为根据本发明实施方案示出的基于图像处理的供料机器人的结构方框图。

图2为根据本发明实施方案示出的基于图像处理的材料供给方法的步骤流程图。

附图标记：1存储装置；2冲洗启动装置；3平均水流检测装置；4类型确定装置；5自动释放装置。

具体实施方式

下面将参照附图对本发明的基于图像处理的供料机器人的实施方案进行详细说明。

马桶的出现给人们带来很多方便，然而，当马桶出现堵塞情况时，这些方便之处全转换成困扰。人们需要开动脑筋，根据自己观察的有限的堵塞情况，人工进行方案的逐一常识。

常见的疏通方案有：

1、到杂物店买一个手动疏通器(样子像根弹簧的东西)，手动疏通一下；

2、墩布法：首先把墩布放在马桶口，然后放水，保证水把墩布淹没。然后用力压墩布，把它尽量塞进马桶口里，最后用最快的速度把墩布提起，反复这样的动作，马桶中的东西就会被倒吸出来；

3、找一段长一点的塑料水管，一头接自来水，一头塞入马桶口，然后把马桶口用破布之类的东西堵住，然后打开自来水，这样会利用水压疏通管道；

4、如果马桶被硬物堵塞，先用马桶吸把污物揣下去，一边放水一边揣，使马桶池里只有清水，然后用毛巾把水沾干，找一块小境子，例如是化妆上的那种小镜子，一个手电，把小镜子放到坐便器的最底部，调整光源和镜子的角度可以看到管道内部的一部分，通常小东西会卡在管道最里面要向下拐弯的地方，找一根比较合适的铁丝，用铁丝卡在小东西进行解决。

5、寻找专业的疏通公司或疏通工人进行人工疏通。

由此可见，所有的疏通操作都需要人工进行观察，人工进行选择疏通材料并亲历亲为地进行疏通，一方面，耗时耗力，另一方面，很容易接触到被疏通过程中的污物，更关键的是，如果方案不对，堵塞问题无法解决，马桶无法继续使用，给用户的生活和工作带来不便。

为了克服上述不足，本发明搭建了一种基于图像处理的供料机器人及方法，采取全自动的疏通材料进行疏通材料的正确选择以及自动泄漏疏通，同时在判断不需要疏通材料的情况下，确定需要人工冲洗的次数，并将需要人工冲洗以及冲洗次数及时通知给用户，从而避免疏通材料的浪费。

图1为根据本发明实施方案示出的基于图像处理的供料机器人的结构方框图，所述机器人包括：

存储装置，用于预先将不同化学构成的不同类型的管道疏通剂放置到马桶上不同的容纳空间内；

冲洗启动装置，用于将马桶水箱内部的水自动泄放以对马桶的座位内部空间进行冲洗；

平均水流检测装置，用于对马桶的座位内部空间的水流速度进行实时检测，获取实时水流速度，并基于实时水流速度计算本次冲洗过程中的平均水流速度；

类型确定装置，与所述平均水流检测装置连接，用于基于平均水流速度确定要释放的管道疏通剂的类型；

自动释放装置，与所述类型确定装置连接，用于将确定类型的管道疏通剂释放到马桶的座位内部空间以实现对马桶的座位内部空间中管道的疏通；

其中，各种类型的管道疏通剂都包括：氢氧化钠、二氯异氰尿酸钠、次氯酸钠、酒石酸、拉开粉bx-78、皂土和香精，管道疏通剂的不同化学构成在于氢氧化钠的配料百分比不同，将各种类型的管道疏通剂基于氢氧化钠的配料百分比的多少分为弱性管道疏通剂、一般管道疏通剂、强力管道疏通剂和快通管道疏通剂。

接着，继续对本发明的基于图像处理的供料机器人的具体结构进行进一步的说明。

所述机器人中，所述类型确定装置具体包括：

数据采集单元，用于对马桶的座位内部空间进行高清图像数据采集以获得高清数字图像；

第一滤波单元，与所述数据采集单元连接，用于对高清数字图像进行边缘保持滤波以去除高清数字图像中的椒盐噪声或脉冲噪声，获得第一滤波图像；

第二滤波单元，与所述第一滤波单元连接，用于对第一滤波图像进行高斯滤波处理以去除第一滤波图像中的高斯噪声，获得第二滤波图像，所述高斯噪声包括最大幅度值超过预设幅度值的大幅度值高斯噪声和最大幅度值小于等于预设幅度值的小幅度值高斯噪声；

二值化单元，与第二滤波单元连接，用于对第二滤波图像进行二值化处理以获得二值化图像；

目标匹配单元，与二值化单元连接，用于对二值化图像进行目标匹配处理以确定二值化图像中的堵塞物的类型并作为目标堵塞物类型输出，所述目标匹配处理包括将二值化图像与各种类型堵塞物的基准图案逐一进行形状匹配以确定二值化图像中的堵塞物的类型；

类型确定单元，分别与平均水流检测装置和目标匹配单元连接，用于基于平均水流速度和目标堵塞物类型确定要释放的管道疏通剂的类型，其中，平均水流速度越小，确定类型的管道疏通剂中氢氧化钠的配料百分比越大，目标堵塞物类型对应的腐蚀难度越大，确定类型的管道疏通剂中氢氧化钠的配料百分比越大，当平均水流速度大于预设水流阈值时，确定类型的管道疏通剂为无；

其中，所述对第一滤波图像进行高斯滤波处理以去除第一滤波图像中的高斯噪声包括：对第一滤波图像进行自适应递归滤波处理以去除小幅度值高斯噪声以获得中间滤波图像，对中间滤波图像进行维纳滤波处理以去除大幅度值高斯噪声以获得第二滤波图像；

其中，各种类型堵塞物包括油污、菜叶、茶叶、毛发、卫生纸、粪便、厨余垃圾、塑料袋和布料。

所述机器人中，所述自动释放装置具体包括：

开关单元，用于打开确定类型的管道疏通剂所在容纳空间的开口以自动释放确定类型的管道疏通剂；

其中，当确定类型的管道疏通剂为无时，开关单元不打开任一类型的管道疏通剂所在容纳空间的开口，发出人工冲洗信号。

所述机器人中，还包括：

冲洗次数确定装置，与自动释放装置连接，用于基于平均水流速度确定需要人工冲洗的次数；

显示装置，分别与自动释放装置和冲洗次数确定装置连接，用于显示人工冲洗信号的同时，显示需要人工冲洗的次数，以实现对马桶用户的提醒。

所述机器人中，还包括：

剂量检测装置，用于检测各个容纳空间内管道疏通剂的当前剂量；

剂量报警装置，与剂量检测装置连接，用于当某一类型的管道疏通剂的当前剂量小于预设剂量时，发出剂量不足报警信号，以提醒马桶用户添加相应类型的管道疏通剂。

图2为根据本发明实施方案示出的基于图像处理的材料供给方法的步骤流程图，所述方法包括：

预先将不同化学构成的不同类型的管道疏通剂放置到马桶上不同的容纳空间内；

将马桶水箱内部的水自动泄放以对马桶的座位内部空间进行冲洗；

对马桶的座位内部空间的水流速度进行实时检测，获取实时水流速度，并基于实时水流速度计算本次冲洗过程中的平均水流速度；

基于平均水流速度确定要释放的管道疏通剂的类型；

将确定类型的管道疏通剂释放到马桶的座位内部空间以实现对马桶的座位内部空间中管道的疏通；

其中，各种类型的管道疏通剂都包括：氢氧化钠、二氯异氰尿酸钠、次氯酸钠、酒石酸、拉开粉bx-78、皂土和香精，管道疏通剂的不同化学构成在于氢氧化钠的配料百分比不同，将各种类型的管道疏通剂基于氢氧化钠的配料百分比的多少分为弱性管道疏通剂、一般管道疏通剂、强力管道疏通剂和快通管道疏通剂。

接着，继续对本发明的基于图像处理的材料供给方法的具体流程进行进一步的说明。

所述方法中，所述基于平均水流速度确定要释放的管道疏通剂的类型具体包括以下步骤：

对马桶的座位内部空间进行高清图像数据采集以获得高清数字图像；对高清数字图像进行边缘保持滤波以去除高清数字图像中的椒盐噪声或脉冲噪声，获得第一滤波图像；

对第一滤波图像进行高斯滤波处理以去除第一滤波图像中的高斯噪声，获得第二滤波图像，所述高斯噪声包括最大幅度值超过预设幅度值的大幅度值高斯噪声和最大幅度值小于等于预设幅度值的小幅度值高斯噪声；对第二滤波图像进行二值化处理以获得二值化图像；

对二值化图像进行目标匹配处理以确定二值化图像中的堵塞物的类型并作为目标堵塞物类型输出，所述目标匹配处理包括将二值化图像与各种类型堵塞物的基准图案逐一进行形状匹配以确定二值化图像中的堵塞物的类型；

基于平均水流速度和目标堵塞物类型确定要释放的管道疏通剂的类型，其中，平均水流速度越小，确定类型的管道疏通剂中氢氧化钠的配料百分比越大，目标堵塞物类型对应的腐蚀难度越大，确定类型的管道疏通剂中氢氧化钠的配料百分比越大，当平均水流速度大于预设水流阈值时，确定类型的管道疏通剂为无；

其中，所述对第一滤波图像进行高斯滤波处理以去除第一滤波图像中的高斯噪声包括：对第一滤波图像进行自适应递归滤波处理以去除小幅度值高斯噪声以获得中间滤波图像，对中间滤波图像进行维纳滤波处理以去除大幅度值高斯噪声以获得第二滤波图像；

其中，各种类型堵塞物包括油污、菜叶、茶叶、毛发、卫生纸、粪便、厨余垃圾、塑料袋和布料。

所述方法中，所述将确定类型的管道疏通剂释放到马桶的座位内部空间以实现对马桶的座位内部空间中管道的疏通具体包括以下步骤：

打开确定类型的管道疏通剂所在容纳空间的开口以自动释放确定类型的管道疏通剂；

其中，当确定类型的管道疏通剂为无时，不打开任一类型的管道疏通剂所在容纳空间的开口，发出人工冲洗信号。

所述方法中，在所述将确定类型的管道疏通剂释放到马桶的座位内部空间以实现对马桶的座位内部空间中管道的疏通之后，所述方法还包括以下步骤：

基于平均水流速度确定需要人工冲洗的次数；显示人工冲洗信号的同时，显示需要人工冲洗的次数，以实现对马桶用户的提醒。

所述方法中，还包括以下步骤：

检测各个容纳空间内管道疏通剂的当前剂量；

当某一类型的管道疏通剂的当前剂量小于预设剂量时，发出剂量不足报警信号，以提醒马桶用户添加相应类型的管道疏通剂。

另外，所述机器人中还可以包括：cdma通行设备，分别与自动释放装置和冲洗次数确定装置连接，用于将人工冲洗信号和需要人工冲洗的次数无线发送到马桶用户手持的移动终端。

另外，所述方法中还可以包括以下步骤：

将人工冲洗信号和需要人工冲洗的次数无线发送到马桶用户手持的移动终端。

采用本发明的基于图像处理的供料机器人及方法，针对现有技术中马桶疏通需求人工操作全程参与的技术问题，通过对马桶堵塞状态的准确检测、疏通材料的预先存储、疏通材料定制选择机制以及不需要疏通材料时的应对方式来完成马桶的全自动疏通，同时，还在疏通材料不足时进行及时的剂量报警，从而提高整个马桶的智能化水准。

可以理解的是，虽然本发明已以较佳实施例披露如上，然而上述实施例并非用以限定本发明。对于任何熟悉本领域的技术人员而言，在不脱离本发明技术方案范围情况下，都可利用上述揭示的技术内容对本发明技术方案做出许多可能的变动和修饰，或修改为等同变化的等效实施例。因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化及修饰，均仍属于本发明技术方案保护的范围内。