基于計(jì)算機(jī)視覺的廢物垃圾分析與識(shí)別探討

萬梅芬

摘要：將計(jì)算機(jī)視覺技術(shù)與廢物垃圾進(jìn)行有機(jī)融合具有重要的意義，可以更好地實(shí)現(xiàn)資源回收和利用。該文從此角度的重要性出發(fā)，對(duì)當(dāng)下這種技術(shù)發(fā)展所需的系統(tǒng)需求進(jìn)行了分析，并在此基礎(chǔ)上提出了廢物垃圾分析與其相關(guān)方案，期望通過這些意見可以給廢物垃圾識(shí)別和分類帶來實(shí)質(zhì)性幫助，從而保證資源能夠得到更好的回收和利用。

關(guān)鍵詞：計(jì)算機(jī)視覺;廢物垃圾識(shí)別;圖像采集

中圖分類號(hào)：TP18文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

文章編號(hào)：1009-3044（2020）24-0189-02

在環(huán)境保護(hù)與資源再利用的大環(huán)境下，將計(jì)算機(jī)視覺技術(shù)應(yīng)用到垃圾廢物識(shí)別和處理中具有積極地現(xiàn)實(shí)意義。通過這種技術(shù)應(yīng)用可以實(shí)現(xiàn)資源快速回收和利用，但是在實(shí)際生活中，由于軟硬件條件限制，使得這種技術(shù)在實(shí)際發(fā)展中受到了一定限制。因此，加強(qiáng)這方面的探究是非常有必要的，應(yīng)該提高自身在這方面的重視程度，促進(jìn)計(jì)算機(jī)視覺技術(shù)在廢物垃圾識(shí)別中能得到良好應(yīng)用。

1基于計(jì)算機(jī)視覺廢物垃圾分析與識(shí)別的意義

在未來發(fā)展過程中，利用計(jì)算機(jī)視覺技術(shù)對(duì)廢物垃圾進(jìn)行識(shí)別具有重要的意義。第一，通過該技術(shù)應(yīng)用可以降低資源回收的成本。在當(dāng)下，對(duì)于廢物垃圾的識(shí)別與分類更多依靠人工完成的。相對(duì)于計(jì)算機(jī)視覺技術(shù)的自動(dòng)識(shí)別與分類，人工識(shí)別的效率比較低下，無法在短時(shí)間內(nèi)進(jìn)行大量的廢物垃圾處理，而且隨著經(jīng)濟(jì)水平提高，人工成本費(fèi)用也逐漸地變高，給廢物垃圾識(shí)別、處理帶來了更高的成本和費(fèi)用。第二，通過計(jì)算機(jī)視覺技術(shù)，對(duì)于環(huán)境保護(hù)與資源回收再利用也具有重大的幫助。在這種背景下，資源回收和再利用將會(huì)得到更大的提升，實(shí)現(xiàn)了環(huán)境的良好保護(hù)。

2現(xiàn)有系統(tǒng)需求分析

2.1 計(jì)算機(jī)視覺技術(shù)在廢物垃圾中應(yīng)用現(xiàn)狀

對(duì)于計(jì)算機(jī)視覺技術(shù)的研究，國(guó)外的研究更成熟，早在20世紀(jì)50年代就提出了相關(guān)理念，并在20世紀(jì)90年代進(jìn)入高速發(fā)展，而在21世紀(jì)初，這種技術(shù)就被應(yīng)用到了廢物垃圾處理中，給廢物資源回收帶來了重要的意義。但在國(guó)內(nèi)，這方面還是比較薄弱，大部分還只是停留在理論研究階段，并沒有進(jìn)行一定的實(shí)際開發(fā)和應(yīng)用，這也給實(shí)際資源回收和利用帶來了不利的影響。因此加大這方面研究和應(yīng)用是未來發(fā)展的必要趨勢(shì)，相關(guān)部門應(yīng)在這方面加大資源投入，促進(jìn)計(jì)算機(jī)視覺技術(shù)在廢物垃圾處理中良好應(yīng)用[1]。

2.2 現(xiàn)有系統(tǒng)、軟硬件需求分析

對(duì)于計(jì)算機(jī)視覺技術(shù)的系統(tǒng)分析，現(xiàn)在做得比較成熟的主要還是西方的一些發(fā)達(dá)國(guó)家。以塑料為例，對(duì)于塑料顏色可以較準(zhǔn)確進(jìn)行識(shí)別的有德國(guó)Steinert公司的色選系統(tǒng)和法國(guó)Pellenc公司的色選系統(tǒng)。而對(duì)于硬件需求的分析，主要是基于視覺產(chǎn)品等基礎(chǔ)上提出的，硬件主要可以分為照明系統(tǒng)、圖像信息采集和圖像信息處理這幾個(gè)部分。通過照明系統(tǒng)可以對(duì)廢物垃圾的不同材質(zhì)進(jìn)行區(qū)分，同時(shí)為了能夠更準(zhǔn)確地進(jìn)行材質(zhì)分析，應(yīng)對(duì)照明系統(tǒng)進(jìn)行一定的遮光等優(yōu)化處理。軟件作為整個(gè)技術(shù)應(yīng)用的關(guān)鍵，給計(jì)算機(jī)視覺技術(shù)的應(yīng)用帶來巨大的影響。在對(duì)這方面進(jìn)行需求進(jìn)行分析時(shí)，相關(guān)人員可以從上位機(jī)軟件和下位機(jī)軟件這兩個(gè)方面入手[2]。

3系統(tǒng)檢測(cè)方案設(shè)計(jì)與分析

3.1 圖像采集與預(yù)處理

圖像采集與預(yù)處理作為計(jì)算機(jī)視覺技術(shù)在廢物垃圾識(shí)別應(yīng)用過程中的第一階段，直接影響著其識(shí)別的精準(zhǔn)性。在實(shí)際生活中，對(duì)于廢物垃圾圖像的采集，要全方位多角度進(jìn)行實(shí)時(shí)采集，并根據(jù)垃圾場(chǎng)、垃圾處理中心等提供的垃圾圖像，對(duì)整個(gè)廢物圖像信息進(jìn)行詳細(xì)的采集。

為了提高圖像信息采集的精準(zhǔn)性，相關(guān)管理人員可以根據(jù)廢物垃圾的圖像先進(jìn)行一些預(yù)處理。在實(shí)際處理過程中，由于外界一些環(huán)境因素，如亮度、溫度等，會(huì)對(duì)圖像信息采集和處理帶來一些影響。為了保證這個(gè)環(huán)節(jié)的良好進(jìn)行，處理人員可以采用直方圖修正和圖像濾波法兩個(gè)方法進(jìn)行相應(yīng)的預(yù)處理。所謂的直方圖修正，就是對(duì)圖像的灰概率分布變換進(jìn)行相應(yīng)的處理，使其變得更加均勻，從而使得前后的圖像信息對(duì)比變得更加明顯，有利于圖像信息采集人員的信息采集。圖像濾波應(yīng)用主要是基于排序了統(tǒng)計(jì)理論的基礎(chǔ)上，對(duì)一些非線性信號(hào)進(jìn)行相應(yīng)的處理，而且這種方式對(duì)于灰度值還具有一定的要求，要保證整體灰度值變化不是很大。同時(shí)為了使得信息采集更加精確，相關(guān)人員應(yīng)對(duì)信息采集窗口進(jìn)行合適的選取，通過相應(yīng)的試驗(yàn)可以知道，一般選取長(zhǎng)寬為5格的正方形窗口比較合適。

3.2 廢物垃圾與實(shí)際背景分割

在對(duì)廢物垃圾進(jìn)行圖像采集時(shí)，還需要將其與實(shí)際的背景進(jìn)行分割，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)廢物垃圾的識(shí)別。為了更好地進(jìn)行廢物垃圾與實(shí)際環(huán)境背景分割，相關(guān)人員可以從其顏色特征方面入手。因?yàn)椴煌馁|(zhì)的廢物垃圾，其表現(xiàn)出的顏色色值也是存在差別的。因此可以根據(jù)這些顏色特征進(jìn)行相應(yīng)選取，從而區(qū)分出不同材質(zhì)的廢物垃圾。在這過程中，信息處理人員還需要根據(jù)具體的場(chǎng)景來選取合適的分割方法。一般情況下對(duì)于圖像分割，是將其分割成多個(gè)小區(qū)域，然后進(jìn)行相應(yīng)的灰度轉(zhuǎn)換，得到相應(yīng)的灰度圖。然后在這基礎(chǔ)上，對(duì)閾值進(jìn)行選取，最后分離出相應(yīng)的背景。對(duì)于最佳閾值的選取，相關(guān)人員可以采用迭代法來進(jìn)行選取，其中具體的操作是計(jì)算出初始閾值，這個(gè)數(shù)取圖像最大與最小灰度值的平均值，然后再對(duì)相應(yīng)的灰度圖進(jìn)行處理，將其分成廢物垃圾與背景兩部分，計(jì)算出這其中的灰度平均值。最后再將這個(gè)值進(jìn)行算法處理，確定算法停止的條件，即新閾值與上一閾值相同。

3.3 廢物垃圾圖像紋理特征提取與識(shí)別

將計(jì)算機(jī)視覺技術(shù)運(yùn)用到廢物垃圾識(shí)別和分類中，不僅要做到廢物垃圾的快速識(shí)別，同時(shí)還需要為后期資源回收利用帶來相應(yīng)的便捷。因此針對(duì)廢物垃圾圖像特征提取和識(shí)別是至關(guān)重要的。圖像自身紋理特征使得其有別于其他的圖像，而且不同的組織結(jié)構(gòu)排列也使得這些物體在表面變化上存在著一定的區(qū)別。在這過程中，要提取圖像的紋理特征，可以采用灰度共生矩陣和數(shù)學(xué)統(tǒng)計(jì)量?jī)煞N結(jié)合的方式進(jìn)行選取，一般情況下是選取對(duì)比度、逆差距、熵、角二階距等這幾個(gè)相關(guān)量來進(jìn)行紋理特征的分析[3]。

同時(shí)為了更好地貼合實(shí)際情況，相關(guān)人員可以采用最接近領(lǐng)域分類方式來進(jìn)行不同垃圾種類的區(qū)分，其中具體操作是輸入一個(gè)相應(yīng)的特征量，然后再以不同的樣本進(jìn)行分析，通過各種圖像信息處理、灰度圖等轉(zhuǎn)換來提取樣本的特征量，從而實(shí)現(xiàn)不同材質(zhì)廢物垃圾的分類。

4計(jì)算機(jī)視覺的廢物垃圾分析與識(shí)別的發(fā)展趨勢(shì)

隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)發(fā)展與人工成本增高，計(jì)算機(jī)視覺技術(shù)在廢物垃圾分析和識(shí)別中將會(huì)成為未來的一個(gè)必然的發(fā)展趨勢(shì)，而且伴隨著技術(shù)的成熟，這種技術(shù)也將會(huì)得到更廣泛的應(yīng)用。在未來發(fā)展過程中，該技術(shù)也將會(huì)更加人性化，比如配備相應(yīng)的安全防護(hù)措施，保證操作人員的人身安全。同時(shí)對(duì)其中應(yīng)用到的算法進(jìn)行優(yōu)化和完善，使其圖像信息處理能力變得更加強(qiáng)大，從而提高相應(yīng)的識(shí)別效率。此外，在功能方面也將會(huì)變得更加智能和多樣化，可以實(shí)現(xiàn)不同種類的廢物垃圾的快速區(qū)分，而且對(duì)于一些細(xì)節(jié)之處也變得更加細(xì)致，比如對(duì)于顏色相近但存在差別的物質(zhì)能夠更加精準(zhǔn)的識(shí)別。

5結(jié)論

綜上所述，計(jì)算機(jī)視覺技術(shù)與廢物垃圾識(shí)別有機(jī)結(jié)合將會(huì)對(duì)垃圾處理工作帶來正面的積極的影響，促進(jìn)了有效資源更好地進(jìn)行回收和利用，對(duì)環(huán)境保護(hù)起到了更重要的作用。為了更好進(jìn)行這方面應(yīng)用，相關(guān)人員應(yīng)結(jié)合目前已有的系統(tǒng)和軟硬件需求，設(shè)計(jì)出一個(gè)良好的系統(tǒng)識(shí)別方案。同時(shí)，對(duì)計(jì)算機(jī)視覺算法進(jìn)行優(yōu)化和完善，提高其相應(yīng)的工作效率，實(shí)現(xiàn)不同種類的廢物垃圾快速識(shí)別。相信在未來“互聯(lián)網(wǎng)+科技”快速發(fā)展的背景下，計(jì)算機(jī)視覺技術(shù)將會(huì)得到更廣泛的應(yīng)用。

參考文獻(xiàn)：

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