基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的家居智能分類垃圾桶

曹玉玉，鮑蓉，強(qiáng)旭艷，祖宏磊

摘要：垃圾分類是大勢(shì)所趨，目前，國(guó)家已經(jīng)在上海等地區(qū)強(qiáng)制實(shí)行垃圾分類，而很多人對(duì)垃圾分類意識(shí)薄弱，對(duì)于家庭產(chǎn)生的垃圾不能及時(shí)正確進(jìn)行垃圾分類處理，本項(xiàng)目通過(guò)對(duì)垃圾圖像和人工語(yǔ)音信號(hào)進(jìn)行去噪等預(yù)處理，后分別完成兩類數(shù)據(jù)的特征提取，最后利用特征融合算法完成兩種模態(tài)特征的融合，并輸入到分類器中完成垃圾的識(shí)別。從而給居民的生活帶來(lái)便利，提升居民生活質(zhì)量，推進(jìn)垃圾分類政策的實(shí)施。

關(guān)鍵詞：卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò);圖像語(yǔ)音雙模態(tài)識(shí)別;智能分類;遷移學(xué)習(xí);家居垃圾桶

中圖分類號(hào)：TP183? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

文章編號(hào)：1009-3044（2021）21-0114-04

開(kāi)放科學(xué)（資源服務(wù)）標(biāo)識(shí)碼（OSID）：

Household Intelligent Classification Trash Bin Based on Neural Network

CAO Yu-yu， BAO Rong，QIANG Xu-yan，ZU Hong-lei

（Information and Electrical Engineering College，Xuzhou Institute of Technology，Xuzhou 221000，China）

Abstract：Garbage classification is the general trend. At present， the country has enforced garbage classification in Shanghai and other areas. Many people have weak awareness of garbage classification. The garbage generated by households cannot be classified and processed in a timely and correct manner. This project uses garbage images and artificial voice signals. After preprocessing such as denoising， the feature extraction of the two types of data is completed， and finally the feature fusion algorithm is used to complete the fusion of the two modal features， and input into the classifier to complete the garbage identification. This will bring convenience to the lives of residents， improve the quality of life of residents， and effectively promote the implementation of garbage classification policies.

Key words：Convolutional neural network; image and speech bimodal recognition; intelligent classification; migration learning; household trash can

1 引言

2019年7月1日，上海市開(kāi)始強(qiáng)制施行《上海生活垃圾管理?xiàng)l例》，這個(gè)政策在當(dāng)時(shí)的上海對(duì)人們的生活造成了很大的影響。在上海，沒(méi)有正確地將垃圾進(jìn)行分類會(huì)被處置50元及以上的罰款，因此人們?cè)诰o張工作之余還要時(shí)刻擔(dān)心是否將垃圾正確分類。本項(xiàng)目通過(guò)尋找到這些痛點(diǎn)，并且為痛點(diǎn)找到合適的解決方案，提升用戶垃圾分類的便利性。接下來(lái)通過(guò)分析下面的痛點(diǎn)，來(lái)凸顯出我們產(chǎn)品的價(jià)值。主要的痛點(diǎn)被分為以下3類：

1）分類過(guò)程煩瑣，給生活帶來(lái)很多不便

根據(jù)國(guó)家規(guī)定的垃圾類別，主要被分為四類，人們需要按照規(guī)定將垃圾投入四種不同的垃圾袋中， 不僅占據(jù)家庭的空間大，而且消耗大量時(shí)間。

2）垃圾辨識(shí)度低，很難分清垃圾的屬性

垃圾種類多樣，人們不可能完全分清，因此在面對(duì)無(wú)法分清的產(chǎn)品類別，需要人們運(yùn)用軟件去搜索，這對(duì)于上班族、學(xué)生來(lái)說(shuō)是非常不方便。

3）家中會(huì)面臨衛(wèi)生問(wèn)題

現(xiàn)在普通的垃圾分類，家中都會(huì)選擇增加垃圾桶的數(shù)量，放置4到5個(gè)桶，會(huì)給用戶的家里環(huán)境衛(wèi)生造成一定的污染。

目前已經(jīng)存在的智能垃圾桶不僅價(jià)格昂貴，而且功能單一，不能很好地滿足用戶的需求。

基于這種背景下，研制家居智能分類垃圾桶具有很好的應(yīng)用價(jià)值和意義。

2 項(xiàng)目描述

當(dāng)前居民家中普遍使用的是普通垃圾桶，而這會(huì)存在空間占用大、衛(wèi)生狀況堪憂以及大多數(shù)居民對(duì)垃圾分類知識(shí)掌握程度不足以進(jìn)行正確的垃圾分類等問(wèn)題，本項(xiàng)目主要是通過(guò)家居型智能分類垃圾桶的智能分類功能，實(shí)現(xiàn)對(duì)家庭垃圾的正確分類，并利用多桶合一的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，將垃圾自動(dòng)投放到對(duì)應(yīng)的桶槽中。相較一般的智能分類垃圾桶只能利用圖像識(shí)別或者是語(yǔ)音識(shí)別來(lái)進(jìn)行垃圾分類，本項(xiàng)目研發(fā)的智能分類垃圾桶是采用圖像語(yǔ)音識(shí)別雙模態(tài)進(jìn)行分類，垃圾分類的精準(zhǔn)性大幅提高，解決了垃圾分類存在的辨識(shí)度低問(wèn)題。

垃圾桶本身是一個(gè)容易滋生細(xì)菌、病毒、飛蟲(chóng)和異味的地方，不及時(shí)處理會(huì)影響衛(wèi)生甚至健康，故在本項(xiàng)目中為解決此問(wèn)題設(shè)計(jì)了專門(mén)的異味處理系統(tǒng)和容量檢測(cè)系統(tǒng)，使垃圾桶變得干凈衛(wèi)生。此外，考慮到取垃圾袋和換垃圾袋的衛(wèi)生性和便捷性，還增加了自動(dòng)束口和自動(dòng)換袋功能，解放雙手。目前國(guó)家正在不斷地倡導(dǎo)、推行垃圾分類，故提高群眾的對(duì)垃圾分類的相關(guān)知識(shí)的了解也至關(guān)重要，因此我們?cè)O(shè)有垃圾分類顯示器，將每次分類的結(jié)果輸出到顯示器上，潛移默化地增強(qiáng)群眾的分類知識(shí)。