[發明專利]一種路面清潔度判定和自動清掃方法及自動清掃環衛裝置

有效

• 申請號: 202011172360.1
• 申請日: 2020-10-28
• 公開（公告）號: CN112257623B
• 公開（公告）日: 2022-08-23
• 發明（設計）人: 曹立波;廖家才;陳凱;王韜;趙青才
• 申請（專利權）人: 長沙立中汽車設計開發股份有限公司
• 主分類號: G06V20/58
• 分類號: G06V20/58;G06V20/70;G06V10/764;G06V10/422;G06V10/82;G06N3/04;G06N3/08
• 代理公司: 北京律譜知識產權代理有限公司 11457
• 代理人: 孫紅穎

本發明提供了一種基于語義分割的路面清潔度判定和自動清掃方法，具體包括以下步驟：步驟1、收集和標注路面垃圾識別和分割的數據集；步驟2、進行路面垃圾語義分割網絡訓練；步驟3、將網絡移植到嵌入式車載平臺，實現在線預測車載攝像頭輸入的實時路面數據；步驟4、根據路面垃圾預測結果，使用度量算法，對路面清潔度進行分級；步驟5、根據路面清潔度評估結果調整清掃車上裝機構的清掃力度，實現智能化清掃；步驟6、在垃圾語義實例分割的結果基礎上，根據垃圾類別，反饋給路面清潔人員，實現可利用垃圾回收。本發明可以使用到路面清潔車上，對識別的垃圾分類回收，實現路面清潔度判定和智能化路面清掃。

技術領域

本發明涉圖像分割、神經網絡、目標識別領域，尤其涉及一種路面清潔度判定和自動清掃方法及自動清掃環衛裝置。

背景技術

路面垃圾清掃是環衛車輛一項繁瑣、耗時、耗能的道路清潔任務，當前環衛車輛里面清掃主要依靠人工駕駛員觀察路面，判斷路面的垃圾種類和面積，控制清掃的力度和清掃的區域，這種方式的導致環衛車輛路面清掃效率低下，駕駛員容易疲勞駕駛，路面清潔度判定不準確，打掃的不干凈，環衛車輛工作能耗高。自動化的路面清潔度判定和清掃力度控制是智能環衛裝置急需解決的問題。現行的方案主要有以下六種：

第一種方案如中國發明專利201310115947.2。該方案是公布了一種高智能機器人道路清理系統，該系統包括：聲波測距單元用來檢測前方障礙物與道路的垃圾距離，控制處理距離數據和采集的方位數據，雙目攝像頭用于采集器前方圖像。超聲波測距單元數據判斷感興趣區域，使用雙目攝像頭的深度信息檢測感興趣區域的垃圾位置。決策模塊、垃圾清理模塊、自動駕駛模塊共同完成垃圾的清掃、路徑規劃等動作。但是該方案存在以下問題：第一，超聲波只能確定存在立體障礙物的感興趣區域，對于路面平鋪的泥土、沙子無法檢測到，這樣確定的感興趣區域后漏掉路面泥沙的地方。第二，雙目立體視覺使用深度信息也只能檢測到立體的垃圾，并且不能對垃圾種類進行分類。第三，無法判斷路面清潔度，只能檢測出立體障礙物，并不能判斷障礙物的種類和面積。使用立體視覺檢測障礙物容易將路邊其他的馬路牙子、綠化樹木誤檢測為垃圾。

第二種方案如中國專利發明200910111960.4。該方案是一種大型垃圾清理車。這種道路垃圾清理車包括清掃機構、垃圾輸送系統、垃圾箱和底盤。其特點是安裝在底盤底部的清掃機構由多個滾掃及其外罩構成，包括主滾掃、主滾掃外罩、副滾掃和副滾掃外罩，利用兩個滾掃滾動收集垃圾；其垃圾輸送系統由鏈條、帶垃圾斗的輸送帶、輸送帶電動機、驅動鏈輪、傳動鏈輪和調節鏈輪組成，可在凹凸不平的環境下完成清掃并將垃圾通過傳送帶倒入垃圾箱。該方案的優點是：道路清理效率高，清理速度較快，可以儲存大量清理上來的垃圾，是現行方案中最常見的一種。但該方案存在的缺點是：所使用的裝置需要人工操作，自動化程度低：不能主動進行路面清潔度判定，也不能識別路面垃圾種類和面積。

第三種方案如中國實用新型專利201120517848。該方案是一種微型道路清掃車，這種方案可以看做是普通道路清掃車的小型化版本。其由前車架、駕駛艙和后車架組成。前車架與后車架以鉸接相連，縮小車體轉彎半徑。前車架上有前垃圾箱、清掃裝置和吸塵裝置，可將垃圾通過清掃裝置掃入前垃圾箱內，并通過吸塵裝置吸收掃起的塵土。后車架上有后垃圾箱、水箱和出水裝置，可以對路面灑水，并儲存前垃圾箱收集的垃圾。該方案的優點是：有一定垃圾存儲量，清理效率較高，所用裝置體積相比第二種方案有所縮小，轉彎半徑小，使用場合有所擴展，可以作為第二種方案的補充使用，在特大型城市中有所使用。但該方案存在的缺點是：沒有主動的路面清潔度判定和垃圾識別的方法，無法自適應的調節清掃機構的上裝機構。