基于嵌入式人工智能的垃圾分类系统

成果编号：28924

价格：面议

完成单位：苏州科技大学

单位类别：其他高校

完成时间：2019年

成熟程度：研制阶段

服务产业领域：电子信息、能源环保

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发布人：徐树鹏离线

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''本项目计划完成一种采用图像识别的垃圾分类系统。该系统由摄像头，触摸显示器，嵌入式处理器、通信模块以及服务器组成。摄像头负责进行图像获取，嵌入式处理器负责进行识别模型的部署和图像的智能化处理，触摸显示器负责对进行标定后的垃圾图片进行显示以及对暂时无法识别的垃圾请求用户标定，通信模块负责嵌入式处理器与服务器之间的通信连接。服务器负责进行数据存储和根据用户对无法识别垃圾的标定进行模型训练和下发，负责垃圾分类数据的分析，可接入智慧城市系统，帮助政府组织了解系统部署区域的垃圾种类和数量的处理量帮助政府更加高速有效的开展相关的市政工作。本系统可适用于家庭垃圾分类、社区垃圾分类、垃圾站垃圾分类等需要进行垃圾分类处理的场景。考虑到数据隐私保护的问题，本系统可单独运行在嵌入式处理器上，此时仅能使用本地的识别模型，用户需手动从服务器更新识别模型。近年来，我国加速推行垃圾分类制度，全国垃圾分类工作由点到面、逐步启动。北京将推动学校、医院等公共机构以及商业办公楼宇、旅游景区、酒店等经营性场所开展垃圾强制分类，并逐步实现全覆盖。南京公布《南京市2019年城市管理工作实施意见》，明确规定该市今年将全面推进单位垃圾分类，实现各类党政机关、社团组织、公共机构垃圾分类全覆盖。河北省在2019年全面启动生活垃圾分类工作，制定工作实施方案，分别建成5个以上生活垃圾分类示范单位和示范社区。河南今年全面启动城市生活垃圾分类工作。其中省会郑州市作为全国试点，今年生活垃圾分类覆盖率、回收利用率将分别达到70%、30%。贵州省将创新体制机制，建立居民“绿色账户”“环保档案”奖励机制，对正确分类投放生活垃圾的居民给予可兑换积分奖励，以助推该工作开展，力争到2020年底，实现可回收生活垃圾回收利用率达35%以上。垃圾分类系统响应国家政策，具有极好的市场环境。''

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成果介绍

科技计划：其他：

成果形式：新技术、新产品、新标准

合作方式：技术转让、技术开发、技术咨询、技术服务、技术入股、人才培养

参与活动： 2021年高校院所服务苏北五市产学研合作对接活动首届江苏产学研合作对接大会

专利情况：未申请专利

成果简介

综合介绍

创新要点

''本项目采用图像处理技术进行垃圾分类引导、数据采集、在线模型训练以及对辅助执行机构的控制。对生活中常见的垃圾分别训练得到一个识别模型，训练过程为先在纯净的背景下收集同一物体各个角度的图片构成正例集，假设正例集为100副图片，在搜集生活场景图片（至少为正例数量的30%），通过正例和负例训练得到分类级联器。此级联器可以命名为塑料瓶分类器，并将它划分到可回收数据集。同理可以训练得到电池，贝壳，瓜果等的分类器。采用机器视觉进行分类，将训练得到的分类器布置到嵌入式处理器中，通过摄像头进行图片采集的时候，嵌入式处理器会对采集图片通过分类级联器进行识别，识别出图片中的物体种类并将标记后的图片通过显示器显示出来，同时，控制对应的垃圾桶打开。设备会对生活中常见的一些垃圾进行分类器训练和部署，对于训练以外的物体暂时无法识别，可以通过语音交互或显示器进行标记，当遇到无法识别的物体时，机器会发出提示，并请求用户进行标记，并对标记结果进行保存，当下次遇到该物体的时候就能识别出此体。（可以部署服务器，使设备联网，这样用户可以共享训练结果，提高用户体验）针对垃圾识别时会出现晃动、抖动的问题，采用不变矩算法实现防抖。针对户外阴雨、大雾等光线不良的天气，采用基于自动色彩均衡法的图像增强技术解决图像不清晰的问题。针对家庭用户可以将系统部署于手机端，采用手机APP或小程序的形式运行，帮助用户进行垃圾分类识别，同时可以根据用户的反馈自动进行模型优化；也可以运行于智能垃圾桶设备端，用户将待分类的垃圾置于摄像头下面，设备将会对垃圾进行分类识别并进行标定，同时将标定结果通过显示器显示出来，并自动打开对应的垃圾桶，在用户允许的情况下将优化信息同步到服务器。系统同时可以应用于社区垃圾分类及垃圾分类站，帮助用户进行垃圾分类，同时系统可以根据分类的工作量粗略的统计出区域垃圾的日常产生量，分析结果可以帮助政府机构展开对应的垃圾回收及处理工作。 ''

技术指标

''该垃圾分类系统采用YOLOfast目标检测模型，其体量仅1.3MB，相比于其他应用广泛的模型SSD减少了20倍。在通用设备树莓派3b（4核A53 1.2GHz）的表现其FPS可以达到16.7，比SSD快3倍以上，但在通用检测数据集Pascal VOC 320x320的图像上的检测精度map仍高达61.2，仅比SSD下降了10个点。在i5-5300处理器 4G内存的原型机上通过540x680像素的摄像头对28种目标进行检测的FPS可达35。系统可通过应用场景对桶盖的开关时间及等待时间进行自动设定，默认的设置为开关时间2S,等待时间5S。''

其他说明

完成人信息

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