本实用新型属于物体图像识别技术领域及废弃物智能回收技术领域，特别涉及了一种包装瓶等小型物品轮廓获取及识别的装置。
背景技术：
研制和推广废塑料瓶等垃圾的智能回收装置被认为是规范包装瓶的回收体系，减少“白色垃圾”污染的最有效的途经之一。在包装瓶的智能回收装置中，物品的识别技术是核心部件。高效、准备的识别可以有效地杜绝错误回收并防止回收欺诈行为，从而大大的提高机器的可靠性。
申请号为201220364458.1和200620092237.8的实用新型专利中公开了一种基于对包装瓶的条码扫描进行识别的方案；但是，由于条码容易被仿造，也易损毁。因此，导致基于条形码的识别方式阻碍了智能回收方式的推广。采用集成的物品识别手段是智能回收的发展趋势，其中物品的图像识别技术是最关键的技术之一。申请号为201410670766.0的发明专利申请公开了一种利用摄像头捕获不包含和包含物品的回收舱图像并作为底图和比较图，从而识别物品是否为可回收塑料瓶的方案，但该技术的识别精度依赖于图像的质量。申请号为200620092237.8的实用新型专利公开了一种在饮料瓶两侧分别放置发光源和光敏元件以判断饮料瓶大小的方案，但是这样做只能判断出物体的直径，很难对投入的饮料瓶外形进行精确地检测和判断。另外，在塑料瓶的外形图像识别方面的研究还有其他的一些进展，如机器视觉方法、RGB法、图像对比方法等，上述技术复杂、成本高，并且还未真正应用到回收机产品中。
如上所述，为了解决上述问题，并加快智能回收机的推广，特别需要发明一种高精度、低成本，适用于包装瓶等小型物品的图像、轮廓识别装置。
技术实现要素：
本实用新型的目的在于解决现有技术和产品中的问题，提供一种物品轮廓获取及识别的装置，精度高、成本低。
本实用新型所解决的技术方案是：
本实用新型提供了一种物品轮廓获取及识别的装置，包括光源、菲涅尔透镜、反光板、摄像头及微处理器；
所述光源设置在摄像头附近，两者位于待测物体同一侧；所述菲涅尔透镜位于光源和摄像头与待测物体之间；所述反光板设置在待测物体另一侧，与光源和摄像头相对。
所述摄像头和光源布置在菲涅尔透镜的焦距位置。
所述菲涅尔透镜用于将光源射出的光线整形成平行光，并把反光板反射回的光线(含有待测物体轮廓阴影)进行汇聚；
所述的反光板用于反射来自于菲涅尔透镜的平行光，可以由镜面反射镜或棱镜式反光膜(如3M工程级EGP反光膜、反光贴纸等)组成；
所述的摄像头用于捕获反光板反射回的光线并经由菲涅尔透镜汇聚形成的图像；
所述的微处理器与摄像头相连，用于将对摄像头输出的图像进行灰度化和二值化处理，并进行边缘检测、轮廓提取和轮廓匹配等。所述灰度化和二值化处理、轮廓提取和轮廓匹配等均为本领域成熟的现有技术。
本实用新型的工作原理为：
1)布置在摄像头附近的光源射出的光线通过菲涅尔透镜整形成平行光。
2)平行光通过待测物体，在反光板上留下与待测物体对应的轮廓阴影。
3)反光板反射回的光线(含有待测物体轮廓阴影)经过菲涅尔透镜汇聚，被摄像头捕获形成图像，捕获的图像含有待测物体的轮廓阴影，图像上待测物体的轮廓阴影区域之外为均匀、明亮的背景，与待测物体的轮廓阴影具有很强的反差；
4)通过微处理器对摄像头捕获的图像进行二值化和轮廓提取处理，得到待测物体的轮廓；
5)将该轮廓与轮廓样本库进行对比，识别待测物体。
所述的边缘检测是对二值化处理后的图像数据，使用图像边缘检测的Laplace或 Prewitt等算子，提取边界数据。
有益效果：
本实用新型提供的一种物品轮廓获取及识别的装置，特别适用于包装瓶等废弃物智能回收过程中的物品图像识别，具有结构简单，造价低廉的特点，可作为国内外类似图像识别传感器的替代产品，未来有应用到更多识别领域的潜力。具体技术特点表现在以下几点：
1)解决了当前市场上的包装瓶智能回收装置识别手段依赖于条码扫描的缺点。可通过对物品的轮廓提取和对比，有助于提高物品的识别准确率，提高智能回收装置的可用性。
2)创新的利用光学系统解决物品的轮廓提取和匹配的问题，该技术的造价成本低。区别于其他图像识别技术的是，本实用新型对图像识别的设备和安装条件要求较低，如只需采取普通的摄像头和光源即可达到目的。
3)本实用新型还可以应用到包装瓶智能回收之外的其他领域，如产品分拣、垃圾分类等领域。
附图说明
图1是本实用新型的物品轮廓获取及识别的装置基本原理示意图；
图2是本实用新型实施例1二值化处理后的图像；
图3是本实用新型实施例1得到的待测物体轮廓；
图4是本实用新型实施例2二值化处理后的图像；
图5是本实用新型实施例2得到的待测物体轮廓。
附图标记说明:
图中，1为微处理器、2为摄像头、3为光源、4为菲涅尔透镜、5为待测物体、6为反光板。
具体实施方式
图1是本实用新型的物品轮廓获取及识别的装置基本原理示意图。如图1所示，所述的物品轮廓获取及识别的装置，包括微处理器1、摄像头2、光源3、菲涅尔透镜4、待测物体5、反光板6。
所述的微处理器1用于将摄像头2输出的图像灰度化、二值化处理，并进行边缘检测、轮廓提取、轮廓匹配等。
所述的摄像头2用于捕获反光板反射回的光线并经由菲涅尔透镜4汇聚形成的图像。捕获的图像含有待测物体的轮廓阴影，图像阴影区域外为均匀、明亮的背景，与物品轮廓阴影具有很强的反差。摄像头2捕获的图像经由数据线传输给微处理器1。
所述光源3类似于点光源，用于射出光线。
所述菲涅尔透镜4用于将光源射出的光线整形成平行光，平行光通过待测物体，在反光板上留下与待测物体对应的轮廓阴影；另外，菲涅尔透镜4又用于把反光板反射回的光线(含有待测物体轮廓阴影)进行汇聚。
所述反光板6可以由镜面反射镜或棱镜式反光膜(如3M工程级EGP反光膜、反光贴纸等)组成，用于反射来自于菲涅尔透镜的平行光。
下面结合实施例对本实用新型作进一步的详细说明。
实施例1：
使用本实用新型的物品轮廓获取及识别方法，在一个实施例中，采用镜面反射镜作为反光板，以饮料瓶为待测物体。图2～图3为本实施例中的识别效果，具体按以下方法进行：
1)布置在摄像头附近的光源射出的光线通过菲涅尔透镜整形成平行光；
2)平行光通过待测物体，在反光板上留下与待测物体对应的轮廓阴影；
3)反光板(镜面反射镜)反射回的光线(含有待测物体轮廓阴影)经过菲涅尔透镜汇聚，被摄像头捕获形成图像，捕获的图像含有待测物体的轮廓阴影，图像上待测物体的轮廓阴影区域之外为均匀、明亮的背景，与待测物体的轮廓阴影具有很强的反差；
4)通过对微处理器对摄像头捕获的图像进行二值化和轮廓提取处理，得到待测物体的轮廓；
5)将该轮廓与轮廓样本库进行对比，识别待测物体。
在本实施例中，反光板采用镜面反射镜。此时，背景光强更高、较为均匀，背景与待测物体的图像反差大，易于处理。但对装置中各设备的相对位置要求较高。图2～图3表明，本实施例中饮料瓶的外轮廓提取效果完全满足识别要求。
实施例2：
使用本实用新型的物品轮廓获取及识别方法，在一个实施例中，采用棱镜式反光膜作为反光板，以饮料瓶为待测物体。图4～图5为本实施例中的识别效果，具体按以下方法进行：
1)布置在摄像头附近的光源射出的光线通过菲涅尔透镜整形成平行光；
2)平行光通过待测物体，在反光板上留下与待测物体对应的轮廓阴影；
3)反光板(棱镜式反光膜)反射回的光线(含有待测物体轮廓阴影)经过菲涅尔透镜汇聚，被摄像头捕获形成图像，捕获的图像含有待测物体的轮廓阴影，图像上待测物体的轮廓阴影区域之外为均匀、明亮的背景，与待测物体的轮廓阴影具有很强的反差；
4)通过对微处理器对摄像头捕获的图像进行二值化和轮廓提取处理，得到待测物体的轮廓；
5)将该轮廓与轮廓样本库进行对比，识别待测物体。
在本实施例中，反光板采用棱镜式反光膜。此时，背景与待测物体的轮廓阴影反差相对略低，图像处理更为复杂，图像二值化处理时需要仔细调节阈值，可采用最大类间方差法选取最佳阈值；但对装置各个部件的位置精度要求较低。图4～图5表明，本实施例中饮料瓶的外轮廓提取效果完全满足识别要求。
以上实施例仅是为了更加详细描述本实用新型的思想和工作原理，应理解的是，上述提到实施例不应限制本。凡是在本实用新型的精神和范围之内的所有改动和替换，均应在本实用新型的保护之列。