智能垃圾柜无接触式控制方法、系统与流程

1.本发明涉及一种垃圾柜控制方法，尤其是涉及一种非接触式的智能垃圾柜控制方法和系统，属于环保技术领域。


背景技术：

2.目前，随着科学技术的不断发展，人工智能与人们的生活息息相关，也是未来发展的主旋律。如今市面上常见的普通垃圾柜也开始逐渐向智能化转变，如开始增加刷卡扫码装置，在屏幕上操作打开垃圾柜的投口进行垃圾投递等。但是，在实际使用场景中，由于人们大多数情况下，手上都拎有需投递的垃圾袋，需要先放下垃圾袋再进行刷卡或进行屏幕点击操作，从而使得人们的体验感较差；且由于屏幕、按键位于垃圾旁，再加上长期使用后将使得屏幕、按键比较脏，进一步降低了人们的体验感。为此，无接触式垃圾投递方式将成为解决上述痛点的实质性解决方案。


技术实现要素：

3.本发明的目的在于克服上述不足，提供一种智能垃圾柜无接触式控制方法、系统，通过无接触方式高效快捷的实现了对职能垃圾柜的操作，从而提高了用户体验。
4.本发明的目的是这样实现的：一种智能垃圾柜无接触式控制方法，所述控制方法的主要步骤为：s1、用户靠近感知：控制系统通过传感器探知是否有用户靠近，当有用户靠近时，进入s2激活人脸识别模块；s2、激活人脸识别模块，对靠近的用户进行识别人脸，若比对通过，则进入s3启动语音唤醒系统；s3、启动语音唤醒系统，当用户说话时，控制系统通过麦克风采集用户声音信息，并将该声音与服务器内预设的唤醒词比对是否匹配，若匹配则进入步骤s4可进行语音对话；s4、语音对话，用户与控制系统进行对话实现垃圾柜的柜门打开操作，控制系统按照用户语音命令打开对应的柜门，柜门打开后根据用户语音进行关闭，如若没有关闭语音输入则延时关闭。
5.一种智能垃圾柜无接触式控制系统，包含有位于远程端的服务器、以及安装于各个智能垃圾柜上的终端，终端包含有人体激光传感器、人机交互装置和工控机，人机交互装置包含有触摸屏、摄像头、麦克风和扬声器；工控机与服务器通讯相连，且工控机驱动触摸屏、摄像头、麦克风和扬声器，同时工控机驱动垃圾柜的柜门启闭机构。
6.优选的，服务器上运行有人脸识别模块、语音识别模块、语音训练模块，并存储有人脸信息库和语音模板库。
7.与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明通过激光、人脸识别、语音控制实现全程无接触的垃圾投递，极大的提高了
用户的体验感。
8.同时，随着算力的发展，大数据，存储，云计算的支持下，提高了生产力和效率。物联网下的产物智能分类垃圾箱的出现，使社区居民垃圾分类积极性有了明显提高。 智能垃圾分类箱具有触屏操作、自动称重、分类投放以及电子语音播报提示等功能，居民可以通过分类积分卡、手机扫码、人脸识别等多种方法开箱、分类投放，还可以记录积分。将这两点结合在一起，大大减轻了人工压力，解放了劳动力，也方便了人们的日常生活。
附图说明
9.图1为本发明一种智能垃圾柜无接触式控制方法的流程示意图。
10.图2为本发明中语音控制系统的流程示意图。
11.图3为本发明中人脸识别的流程示意图。
实施方式实施例
12.参见图1~3，本发明涉及的一种智能垃圾柜无接触式控制方法，本控制方法基于物联网智能垃圾柜，结合人工智能，人脸识别、语音识别技术、离线语音唤醒，结合语音对话的模型训练，实现语音问答，语音控制设备。通过，软硬件结合的情况下接入人体激光传感器实现人靠近激活人脸识别认证，验证通过后激活语音助手。
13.所述控制方法的主要步骤为：s1、用户靠近感知：控制系统通过人体激光传感器探知是否有用户靠近，若有用户靠近，进入s2激活人脸识别模块；s2、激活人脸识别模块，对靠近用户进行识别，若比对通过，则进入s3启动语音唤醒系统；对于人脸识别模块，具体的讲：控制系统对摄像头获取输入的人脸图像或者视频流进行处理，并给出每个脸的位置、大小和各个主要面部器官的位置信息，随后依据这些信息，提取每个人的人脸中所蕴含的身份特征，并将其与已知的人脸进行比对；且人脸识别模块在服务器端进行，不仅提升了效率，用户只需要系统中录入一次后就可在该系统下的所用设备中应用；服务器中的人脸特征信息，需要用户前期在网页端或手机app上注册时将人脸的特征信息录入（可以不登录就投递的，登录可关联用户拿积分换奖励，实名制也是为了满足政府的要求进行实名监管。（分析用户垃圾分类的准确性，规范性，给予惩罚或奖励）。
14.s3、启动语音唤醒系统，当用户说话时，控制系统通过麦克风采集用户声音信息，并将该声音与服务器内预设的唤醒词比对是否匹配，若匹配则进入步骤s4可进行语音对话；具体的讲，先通过在设备或软件（设备即为与服务器通讯相连的电脑或手机，通过再其上运行软件）中预置唤醒词，基于神经网络方案，声学模型建模从gmm转换为神经网络模型；当用户发出该唤醒词时，控制系统的android主机便从休眠状态中被唤醒，无需触碰，大大提升了人机交互的效率。
15.s4、语音对话，用户与控制系统进行对话进行操作，控制系统按照用户语音命令打开对应的柜门，柜门打开后根据用户语音进行关闭，如若没有关闭语音输入则延时关闭；具体的讲：按照语音识别、自然语言理解、对话管理、自然语言生成、语音合成的步骤将语言进
行转换，将声波转化成多维向量，形成一个矩阵，也就是观察序列，这样就将声音信号转化为明确的数字信号，再与数据库进行匹配，做出反应；语音训练模块的主要功能是将多次采集、提取的语音特征标准矢量进行概率统计，提取说话人的最佳语音特征标准矢量，防止因说话人心情、环境等因数引起提取特征参数不准确而影响语音识别效果，因此该模块主要包括概率统计、参数评估等处理过程，用隐马尔可夫模型（hmm模型）实现。对关键词进行自然语言的建模，当匹配到关键词时，触发硬件设备响应动作，语音模板库的主要功能是存储训练后的最佳标准语音特征矢量。集成垃圾分类识别库，当用户不清楚垃圾所属的分类类型时，可以询问语音助手，经过大数据匹配给出答案，极大方便了人和垃圾分类的推行。优选的，目前采用科大讯飞语音训练模块，后期可以考虑采集语音信号自己训练；s5、投递识别与奖励，控制系统通过摄像头识别用户投递垃圾的分类是否准确，若准确则进行相应的积分奖励；若错误，可通过扬声器进行现场提示，从而规范和引导用户进行正确的垃圾分类投递。
16.进一步的，本专利控制系统包含有位于远程端的服务器、以及位于各个智能垃圾柜终端的人体激光传感器、人机交互装置（基于android主机）和工控机，人机交互装置包含有触摸屏、摄像头、麦克风和扬声器；工控机与服务器通讯相连，且工控机驱动触摸屏、摄像头、麦克风和扬声器，同时工控机驱动垃圾柜的柜门启闭机构。
17.本专利控制系统的服务器上运行有人脸识别模块、语音识别模块、语音训练模块，并存储有人脸信息库和语音模板库；从而将人脸识别和语音识别运行于服务器上。
18.具体的讲，本专利控制系统包含但不限于上述物理硬件结构，只要能进行图像、声音信号、传感器的采集和柜门的控制即可。
19.并且摄像头的解码芯片选用瑞芯微rk3288芯片，具有支持4k、h265硬解码及4k视频的60帧输出能力。4k视频的像素可以大大提高获取人脸特征值的准确性，降低人脸识别的错误率。h265是最新的视频编、解码标准，是h264的升级版，在相同画质条件下，h265压缩率可以达到h264的双倍，这不仅可以节约存储空间，还能保持数据传输过程中的高效性。
20.选用硬解码的优势：硬件解码就是通过显卡的视频加速功能对高清视频进行解码。显卡的gpu/vpu要比cpu更适合这类大数据量的、低难度的重复工作。软解码是纯粹依靠cpu来解码的方式，将解压高清编码的任务交给cpu。选用硬编解码速度非常快且效率极高，cpu的占用率低，就算长时间高清录制视频设备也不会发烫，降低了功耗，从而节约了能源。
实施例
21.当用户为非注册用户时：本专利一种智能垃圾柜无接触式控制方法的主要步骤简化为：s01、用户靠近感知：控制系统通过人体激光传感器探知是否有用户靠近，若有用户靠近，进入s2激活人脸识别模块；s02、激活人脸识别模块，对靠近用户进行识别，当用户为非注册用户时识别失败；此时进入步骤s03；s03、语音对话，用户与控制系统进行对话进行操作，控制系统按照用户语音命令打开对应的柜门，柜门打开后根据用户语音进行关闭，如若没有关闭语音输入则延时关。
22.另外：需要注意的是，上述具体实施方式仅为本专利的一个优化方案，本领域的技术用户根据上述构思所做的任何改动或改进，均在本专利的保护范围之内。

技术特征：
1.一种智能垃圾柜无接触式控制方法，其特征在于：所述控制方法的主要步骤为：s1、用户靠近感知：控制系统通过传感器探知是否有用户靠近，当有用户靠近时，进入s2激活人脸识别模块；s2、激活人脸识别模块，对靠近的用户进行识别人脸，若比对通过，则进入s3启动语音唤醒系统；s3、启动语音唤醒系统，当用户说话时，控制系统通过麦克风采集用户声音信息，并将该声音与服务器内预设的唤醒词比对是否匹配，若匹配则进入步骤s4可进行语音对话；s4、语音对话，用户与控制系统进行对话实现垃圾柜的柜门打开操作，控制系统按照用户语音命令打开对应的柜门，柜门打开后根据用户语音进行关闭，如若没有关闭语音输入则延时关闭。2.一种智能垃圾柜无接触式控制系统，其特征在于：包含有位于远程端的服务器、以及安装于各个智能垃圾柜上的终端，终端包含有人体激光传感器、人机交互装置和工控机，人机交互装置包含有触摸屏、摄像头、麦克风和扬声器；工控机与服务器通讯相连，且工控机驱动触摸屏、摄像头、麦克风和扬声器，同时工控机驱动垃圾柜的柜门启闭机构。3.根据权利要求1所述一种智能垃圾柜无接触式控制系统，其特征在于：其特征在于：服务器上运行有人脸识别模块、语音识别模块、语音训练模块，并存储有人脸信息库和语音模板库。

技术总结
一种智能垃圾柜无接触式控制方法、系统，其步骤为：S1、用户靠近感知：当有用户靠近时，进入S2激活人脸识别模块；S2、激活人脸识别模块，对靠近的用户进行识别人脸，若比对通过，则进入S3启动语音唤醒系统；S3、启动语音唤醒系统，当用户说话的关键词匹配则进入步骤S4可进行语音对话；S4、语音对话，用户与控制系统进行对话实现垃圾柜的柜门打开操作，控制系统按照用户语音命令打开对应的柜门，柜门打开后根据用户语音进行关闭，如若没有关闭语音输入则延时关闭。一种智能垃圾柜无接触式控制方法、系统，通过无接触方式高效快捷的实现了对职能垃圾柜的操作，从而提高了用户体验。从而提高了用户体验。从而提高了用户体验。


技术研发人员：孙泽平 吴睿原 刘冠宇
受保护的技术使用者：江阴市富仁智能科技有限公司
技术研发日：2023.05.31
技术公布日：2023/10/11