一种基于视觉的道路垃圾目标识别算法的制作方法

[0001]
本发明涉及垃圾目标识别技术领域，具体为一种基于视觉的道路垃圾目标识别算法。


背景技术：

[0002]
垃圾是失去使用价值、无法利用的废弃物品，是物质循环的重要环节。是不被需要或无用的固体、流体物质。在人口密集的大城市，垃圾处理是一个令人头痛的问题。常见的做法是收集后送往堆填区进行填埋处理，或是用焚化炉焚化。算法是指解题方案的准确而完整的描述，是一系列解决问题的清晰指令，算法代表着用系统的方法描述解决问题的策略机制。也说，能够对一定规范的输入，在有限时间内获得所要求的输出。如果一个算法有缺陷，或不适合于某个问题，执行这个算法将不会解决这个问题。不同的算法可能用不同的时间、空间或效率来完成同样的任务。一个算法的优劣可以用空间复杂度与时间复杂度来衡量。
[0003]
传统的基于视觉的道路垃圾识别算法能够对一般的垃圾进行很好的识别，但是对于堆积在一起的固态垃圾(比如粘结在一起的纸壳等)识别能够力较低，并且不能对移动中的道路垃圾(比如被风吹动的纸壳)进行很好的识别。


技术实现要素：

[0004]
(一)解决的技术问题
[0005]
针对现有技术的不足，本发明提供了一种基于视觉的道路垃圾目标识别算法，解决了传统的基于视觉的道路垃圾识别算法能够对一般的垃圾进行很好的识别，但是对于堆积在一起的固态垃圾(比如粘结在一起的纸壳等)识别能够力较低，并且不能对移动中道路垃圾进行很好识别的问题。
[0006]
(二)技术方案
[0007]
为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：一种基于视觉的道
[0008]
路垃圾目标识别算法，其对应的道路垃圾目标识别系统包括道路垃圾识别系统、道路垃圾重叠识别模块、道路垃圾移动识别模块和道路垃圾分类对比识别模块，基于视觉的道路垃圾目标识别算法具体包括如下步骤：
[0009]
步骤1：电源供电，系统待机：对道路垃圾识别系统的各项功能进行检测，通过电源模块对道路垃圾识别系统供电，系统进入待机状态；
[0010]
步骤2：系统开机，对垃圾进行重叠识别：高速拍摄模块开始工作，相关信息通过显示模块显示，通过道路垃圾重叠确认模块对垃圾是否重叠进行分析判断，通过道路垃圾数据对比模块对当前垃圾信息与数据库中信息进行实时对比，通过道路垃圾个体解析模块将堆积的垃圾进行图片分解，并且重新对比，通过道路垃圾溯源模块对个体垃圾的来源进行判断，设定矩形框a、b分别为摄像机拍摄的图像上截取的可能包含物体，iou(intersection over union)衡量两个regions之间的重叠度，矩形框a、b的一个重合度iou计算公式为：
[0011]
iou＝(a∩b)/(a∪b)
[0012]
矩形框a、b的重叠面积占a、b并集的面积比例：
[0013]
iou＝si/(sa+sb-si)；
[0014]
步骤3：对移动垃圾进行识别：通过道路垃圾移动确认模块对移动的垃圾进行分析判断，通过人力移动确认模块对是否人力移动垃圾进行分析确认，通过自然力移动确认模块对是否自然力移动垃圾进行分析，通过垃圾移动历史对比模块对当前数据与历史数据进行对比；
[0015]
步骤4：对垃圾进行分类并识别：通过道路垃圾种类识别模块对垃圾种类分析归类，通过道路垃圾种类对比模块对垃圾种类进行对比合并，通过道路垃圾同类识别模块对同类垃圾进行识别，通过道路垃圾历史对比模块对垃圾的数据与历史数据进行对比；
[0016]
步骤5：报警并且将数据存入数据库：将上述对比产生的数据通过网络数据库和数据高速缓存模块保存，并且系统负载过高时，通过报警模块报警。
[0017]
优选的，所述道路垃圾识别系统的输入端与电源模块和高速拍摄模块的输出端电性连接，所述道路垃圾识别系统与道路垃圾重叠识别模块、道路垃圾移动识别模块和道路垃圾分类对比识别模块实现双向连接，所述道路垃圾识别系统与网络数据库和数据高速缓存模块实现双向连接，所述道路垃圾识别系统的输出端与显示模块和报警模块的输入端电性连接，所述道路垃圾重叠识别模块包括道路垃圾重叠确认模块、道路垃圾数据对比模块、道路垃圾个体解析模块和道路垃圾溯源模块。
[0018]
优选的，所述道路垃圾重叠确认模块的输出端与道路垃圾数据对比模块的输入端电性连接。
[0019]
优选的，所述道路垃圾数据对比模块的输出端与道路垃圾个体解析模块的输入端电性连接，所述道路垃圾个体解析模块的输出端与道路垃圾溯源模块的输入端电性连接。
[0020]
优选的，所述道路垃圾移动识别模块包括道路垃圾移动确认模块、人力移动确认模块、自然力移动确认模块和垃圾移动历史对比模块，所述道路垃圾移动确认模块的输出端与人力移动确认模块的输入端电性连接。
[0021]
优选的，所述人力移动确认模块的输出端与自然力移动确认模块的输入端电性连接，所述自然力移动确认模块的输出端与垃圾移动历史对比模块的输入端电性连接。
[0022]
优选的，所述道路垃圾分类对比识别模块包括道路垃圾种类识别模块、道路垃圾种类对比模块、道路垃圾同类识别模块和道路垃圾历史对比模块，所述道路垃圾种类识别模块的输出端与道路垃圾种类对比模块的输入端电性连接。
[0023]
优选的，所述道路垃圾种类对比模块的输出端与道路垃圾同类识别模块的输入端电性连接，所述道路垃圾同类识别模块的输出端与道路垃圾历史对比模块的输入端电性连接。
[0024]
(三)有益效果
[0025]
本发明提供了一种基于视觉的道路垃圾目标识别算法。与现有技术相比，具备以下有益效果：
[0026]
(1)、该基于视觉的道路垃圾目标识别算法，通过道路垃圾重叠识别模块包括道路垃圾重叠确认模块、道路垃圾数据对比模块、道路垃圾个体解析模块和道路垃圾溯源模块，道路垃圾重叠确认模块的输出端与道路垃圾数据对比模块的输入端电性连接，道路垃圾数
据对比模块的输出端与道路垃圾个体解析模块的输入端电性连接，道路垃圾个体解析模块的输出端与道路垃圾溯源模块的输入端电性连接，通过道路垃圾重叠识别模块的设置，使得道路表面的重叠垃圾通过拍摄分析，并且与历史数据进行对比，系统能够快速精准的对是否重叠的垃圾进行确认，通过对垃圾进行解析，系统将会迅速获得多种垃圾处理方案，方便后续处理，并且模块整体逻辑清晰，容易精准实施。
[0027]
(2)、该基于视觉的道路垃圾目标识别算法，通过道路垃圾移动识别模块包括道路垃圾移动确认模块、人力移动确认模块、自然力移动确认模块和垃圾移动历史对比模块，道路垃圾移动确认模块的输出端与人力移动确认模块的输入端电性连接，人力移动确认模块的输出端与自然力移动确认模块的输入端电性连接，自然力移动确认模块的输出端与垃圾移动历史对比模块的输入端电性连接，通过道路垃圾移动识别模块的设置，使得道路表面的移动垃圾能够通过高速拍摄，迅速确认，并且通过垃圾的移动方式(人力移动或自然力移动)迅速获得多种对应的垃圾处理方式，方便后续垃圾识别系统结合垃圾处理系统对垃圾进行精准处理，大大的提高了垃圾识别的精确度。
[0028]
(3)、该基于视觉的道路垃圾目标识别算法，通过道路垃圾分类对比识别模块包括道路垃圾种类识别模块、道路垃圾种类对比模块、道路垃圾同类识别模块和道路垃圾历史对比模块，道路垃圾种类识别模块的输出端与道路垃圾种类对比模块的输入端电性连接，通过道路垃圾分类对比识别模块的设置，使得道路中的多种垃圾被精准分类，方便后续垃圾识别系统在拍摄到从未见识过的物品时，能够迅速的判断出这种物品是不是垃圾，并且通过数据对比，进一步提高了判断成功的概率，另外通过种类之间的合并，缩短了垃圾种类对比时间。
附图说明
[0029]
图1为本发明的系统原理框图；
[0030]
图2为本发明道路垃圾重叠识别模块的系统原理框图；
[0031]
图3为本发明道路垃圾移动识别模块的系统原理框图；
[0032]
图4为本发明道路垃圾分类对比识别模块的系统原理框图。
[0033]
图中，1、道路垃圾识别系统；2、电源模块；3、高速拍摄模块；4、道路垃圾重叠识别模块；41、道路垃圾重叠确认模块；42、道路垃圾数据对比模块；43、道路垃圾个体解析模块；44、道路垃圾溯源模块；5、道路垃圾移动识别模块；51、道路垃圾移动确认模块；52、人力移动确认模块；53、自然力移动确认模块；54、垃圾移动历史对比模块；6、道路垃圾分类对比识别模块；61、道路垃圾种类识别模块；62、道路垃圾种类对比模块；63、道路垃圾同类识别模块；64、道路垃圾历史对比模块；7、网络数据库；8、数据高速缓存模块；9、显示模块；10、报警模块。
具体实施方式
[0034]
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，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他实施例，都属于本发明保护的范围。
[0035]
请参阅图1-4，本发明实施例提供一种技术方案：一种基于视觉的道
[0036]
路垃
[0037]
圾目标识别算法，其对应的道路垃圾目标识别系统包括道路垃圾识别系统1、道路垃圾重叠识别模块4、道路垃圾移动识别模块5和道路垃圾分类对比识别模块6，基于视觉的道路垃圾目标识别算法具体包括如下步骤：
[0038]
步骤1：电源供电，系统待机：对道路垃圾识别系统1的各项功能进行检测，通过电源模块2对道路垃圾识别系统1供电，系统进入待机状态；
[0039]
步骤2：系统开机，对垃圾进行重叠识别：高速拍摄模块3开始工作，相关信息通过显示模块9显示，通过道路垃圾重叠确认模块41对垃圾是否重叠进行分析判断，通过道路垃圾数据对比模块42对当前垃圾信息与数据库中信息进行实时对比，通过道路垃圾个体解析模块43将堆积的垃圾进行图片分解，并且重新对比，通过道路垃圾溯源模块44对个体垃圾的来源进行判断，设定矩形框a、b分别为摄像机拍摄的图像上截取的可能包含物体，iou(intersection over union)衡量两个regions之间的重叠度，矩形框a、b的一个重合度iou计算公式为：
[0040]
iou＝(a∩b)/(a∪b)
[0041]
矩形框a、b的重叠面积占a、b并集的面积比例：
[0042]
iou＝si/(sa+sb-si)；
[0043]
步骤3：对移动垃圾进行识别：通过道路垃圾移动确认模块51对移动的垃圾进行分析判断，通过人力移动确认模块52对是否人力移动垃圾进行分析确认，通过自然力移动确认模块53对是否自然力移动垃圾进行分析，通过垃圾移动历史对比模块54对当前数据与历史数据进行对比；
[0044]
步骤4：对垃圾进行分类并识别：通过道路垃圾种类识别模块61对垃圾种类分析归类，通过道路垃圾种类对比模块62对垃圾种类进行对比合并，通过道路垃圾同类识别模块63对同类垃圾进行识别，通过道路垃圾历史对比模块64对垃圾的数据与历史数据进行对比；
[0045]
步骤5：报警并且将数据存入数据库：将上述对比产生的数据通过网络数据库7和数据高速缓存模块8保存，并且系统负载过高时，通过报警模块10报警。
[0046]
道路垃圾识别系统1的输入端与电源模块2和高速拍摄模块3的输出端电性连接，道路垃圾识别系统1与道路垃圾重叠识别模块4、道路垃圾移动识别模块5和道路垃圾分类对比识别模块6实现双向连接，道路垃圾识别系统1与网络数据库7和数据高速缓存模块8实现双向连接，道路垃圾识别系统1的输出端与显示模块9和报警模块10的输入端电性连接，道路垃圾重叠识别模块4包括道路垃圾重叠确认模块41、道路垃圾数据对比模块42、道路垃圾个体解析模块43和道路垃圾溯源模块44，道路垃圾重叠确认模块41的输出端与道路垃圾数据对比模块42的输入端电性连接，道路垃圾数据对比模块42的输出端与道路垃圾个体解析模块43的输入端电性连接，道路垃圾个体解析模块43的输出端与道路垃圾溯源模块44的输入端电性连接，道路垃圾移动识别模块5包括道路垃圾移动确认模块51、人力移动确认模块52、自然力移动确认模块53和垃圾移动历史对比模块54，道路垃圾移动确认模块51的输出端与人力移动确认模块52的输入端电性连接，人力移动确认模块52的输出端与自然力移动确认模块53的输入端电性连接，自然力移动确认模块53的输出端与垃圾移动历史对比模
块54的输入端电性连接，通过道路垃圾重叠识别模块4的设置，使得道路表面的重叠垃圾通过拍摄分析，并且与历史数据进行对比，系统能够快速精准的对是否重叠的垃圾进行确认，通过对垃圾进行解析，系统将会迅速获得多种垃圾处理方案，方便后续处理，并且模块整体逻辑清晰，容易精准实施，道路垃圾分类对比识别模块6包括道路垃圾种类识别模块61、道路垃圾种类对比模块62、道路垃圾同类识别模块63和道路垃圾历史对比模块64，通过道路垃圾移动识别模块5的设置，使得道路表面的移动垃圾能够通过高速拍摄，迅速确认，并且通过垃圾的移动方式(人力移动或自然力移动)迅速获得多种对应的垃圾处理方式，方便后续垃圾识别系统结合垃圾处理系统对垃圾进行精准处理，大大的提高了垃圾识别的精确度，道路垃圾种类识别模块61的输出端与道路垃圾种类对比模块62的输入端电性连接，通过道路垃圾分类对比识别模块6的设置，使得道路中的多种垃圾被精准分类，方便后续垃圾识别系统在拍摄到从未见识过的物品时，能够迅速的判断出这种物品是不是垃圾，并且通过数据对比，进一步提高了判断成功的概率，另外通过种类之间的合并，缩短了垃圾种类对比时间，道路垃圾种类对比模块62的输出端与道路垃圾同类识别模块63的输入端电性连接，道路垃圾同类识别模块63的输出端与道路垃圾历史对比模块64的输入端电性连接。
[0047]
同时本说明书中未作详细描述的内容均属于本领域技术人员公知的现有技术。
[0048]
需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。
[0049]
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。