[发明专利]一种辨别餐厨垃圾质地类型的装置及方法

说明书

本发明针对餐厨垃圾质地类型判别难的问题，提供了一种辨别餐厨垃圾质地类型的装置及方法，包括：剪切破碎装置，感应餐厨垃圾喂入的漫反射传感器，剪切破碎装置侧壁上的霍尔传感器，摄像头与麦克风阵列，用于处理摄像头与麦克风阵列采集的图像及声信号的信号处理模块。信号处理模块处理后形成的有效数据进入辨别程序模块并通过特定的处理流程对餐厨垃圾的质地类型进行分类。本发明采用声信号与图像信号交互判断餐厨垃圾质地类型的方法可有效避免采用图像识别方法难以克服的光线环境影响获得用于判别的有效数据。依据不同质地餐厨垃圾在处理过程中体现的特有属性为辨别依据并结合特定的信号处理过程和判别逻辑可实现较好的判别效果。

技术领域

本发明涉及餐厨垃圾处理技术领域，具体而言，涉及一种辨别餐厨垃圾质地类型的装置及方法。

背景技术

餐厨垃圾预处理时，需要应对多种质地类型的餐厨垃圾，如餐前后厨的尾菜垃圾和餐后的厨余垃圾。此外，不同地区的饮食习惯不同，产生的餐厨垃圾质地也差异较大。由于餐厨垃圾处理设备在应对这些质地差异较大的餐厨垃圾时工作参数的差异也较大，目前的应对方法主要是在收集环节就进行分类，造成了很大的人力及场地浪费。

针对目前采用颜色判别准确率差，采用图像识别受光线影响以及投料时图像遮挡影响较大的问题，本发明采用麦克风阵列收集声特性进行特征提取并与图像处理结果进行交互判别的装置及方法可有效解决上述问题。

发明内容

本发明的目的在于针对餐厨垃圾质地进行准确自动化判别难的问题，提供了一种辨别餐厨垃圾质地类型的装置及方法，实现对不同质地的餐后垃圾和烹饪前的尾菜垃圾进行准确的自动化判别。

一种辨别餐厨垃圾质地类型的装置及方法，采用的技术方案包括：餐厨垃圾剪切破碎装置，安装在剪切破碎装置上方投影区域内且距离剪切破碎装置1米范围内的漫反射传感器，安装在剪切破碎装置侧壁上的霍尔传感器，霍尔传感器的感应端与剪切破碎装置内破碎齿的齿尖距离小于3mm，摄像头与麦克风阵列安装在剪切破碎装置的上方，信号处理模块连接麦克风阵列采集声特性中的波形信号、频率信号、响度信号，信号处理模块连接摄像头采集图像信号，信号处理模块连接霍尔传感器采集高低电平，辨别程序模块连接信号处理模块。

信号处理模块包括：二值化单片机将摄像头采集的图像信号进行二值化处理，声信号采集器将麦克风阵列采集的声信号分离出波形信号、频率信号、响度信号，霍尔传感器在是否感应到破碎齿时发出高低电平，声源时空定位通过响度信号与高低电平进行餐厨垃圾破碎音的时空判断确保收集的音频为餐厨垃圾破碎发出。

声源时空定位对餐厨垃圾破碎音的时空判断的方法为：麦克风阵列中不同位置的麦克风采集到某位置发出的声音的响度不同，通过响度信号确定采集的声信号为餐厨垃圾破碎位置发出，剪切破碎装置内破碎齿的齿尖开始破碎餐厨垃圾的时，霍尔传感器感应到破碎齿发出高电平，声源时空定位以此为有效声源信号的起始/结束时间进行抑制。

辨别程序模块包括：二值化后的图像数据经分形处理后得到分形维度值，交互辨别流程利用分形维度值、波形信号、频率信号、响度信号为数据源采用特定的逻辑和流程对餐厨垃圾的质地类型进行辨别。

一种辨别餐厨垃圾质地类型的装置的辨别方法,其辨别程序模块所采用特定的逻辑和流程包括：

（1）经过声源时空定位处理后的声信号不但包括餐厨垃圾被破碎时发出的声音还包括该位置上相互啮合的破碎齿发出的摩擦碰撞音，对该声信号的频率特点进行判断，舍弃无效频率段保留餐厨垃圾破碎发出声信号的频率段获得有效音频数据。

（2）依据餐厨垃圾中的餐后垃圾普遍颗粒较小但尾菜垃圾的外形轮廓较大的特点，餐厨垃圾经分形分析得到分形维度值具有尾菜垃圾分形维度小餐后垃圾分形维度大的特点。

（3）依据脆硬物被剪切时声音响度较大而轮廓线简单的图像分形维度小的特点，以响度和分形维度为评价标准对有效音频数据和图像的分形维度值进行判断，响度大于设定值而分形维度小于设定值即可判定为质地脆硬的骨质或贝壳类垃圾。