[發(fā)明專利]一種基于視覺識別的鉛酸電池回收系統(tǒng)和方法

有效

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• 申請日: 2022-09-14
• 公開（公告）號: CN115187969B
• 公開（公告）日: 2022-12-09
• 發(fā)明（設計）人: 馮振;李泉;王殿輝;朱鳳榮;呂志強
• 申請（專利權）人: 河南工學院
• 主分類號: G06V20/60
• 分類號: G06V20/60;G06V10/82;B65F1/14
• 代理公司: 新鄉(xiāng)市挺立眾創(chuàng)知識產(chǎn)權代理事務所(普通合伙) 41192
• 代理人: 劉爽

一種基于視覺識別的鉛酸電池回收系統(tǒng)和方法，克服了傳統(tǒng)的視覺識別方法無法識別復雜模塊，無法對電池進行精細化分類的問題。首先利用圖像處理方法進行電池類別區(qū)分，后根據(jù)視覺可見光圖像的高維信息、多尺度信息利用專門的神經(jīng)網(wǎng)絡對鉛酸電池局部外觀進行檢測識別，并識別電池部件的質量問題，根據(jù)電池類別、是否存在問題實施分類回收，實現(xiàn)了自動化電池分類，是應用于鉛酸電池高效精細化回收過程的重要方法。

技術領域

本發(fā)明主要涉及鉛酸電池領域，特別地，涉及一種基于視覺識別的鉛酸電池回收系統(tǒng)和方法。

背景技術

鉛酸電池含有大量的鉛金屬，電池使用周期較短，廢棄不用的鉛酸電池中含有大量的鉛氧化物、硫酸、砷等物質，如果不進行回收處理不僅浪費資源且會造成生態(tài)環(huán)境污染。目前國內對廢舊鉛酸電池回收仍主要采用人工分揀與回收處理的方法，處理效率較低，并且容易出現(xiàn)環(huán)境污染和危害人體健康。

為了解決上述問題，采用無人智能化回收處理技術成為行業(yè)需求。而機器視覺技術作為現(xiàn)階段較成熟的智能處理方案在其它工業(yè)行業(yè)領域得到廣泛應用，具有非接觸、效率高、精度高、適用性好、成本相對較低的優(yōu)勢，因此也適用于鉛酸電池回收的應用場景。

現(xiàn)有基于機器視覺的鉛酸電池回收方法從視覺光源性質上來分可分為兩大類，一類是基于X射線等的特種頻譜光源，一類是基于可見光的一般頻譜光源。采用X射線的特種頻譜光源相機采集視覺圖像并實施識別，其圖像樣本清晰度更高，電池各區(qū)域輪廓顯著，易于算法識別；但X射線圖像采集設備價格昂貴，且具有輻射隱患。隨著可見光相機采集分辨率的提高和圖像識別方法的進步，采用可見光光源相機的識別方法能夠達到特種光源相似的識別性能，且成本更低，安全性更好。

現(xiàn)有基于可見光光源的視覺識別方法通過識別電池的幾何特征信息實現(xiàn)電池尺寸、槽數(shù)檢測，但該類方法僅可以識別電池的外輪廓，對鉛酸電池上的不規(guī)則部件及一些物理瑕疵無法檢測，不能滿足回收的更高要求。現(xiàn)有技術中也有人提出使用神經(jīng)網(wǎng)絡的方式進行檢測，但網(wǎng)絡模型使用的現(xiàn)有的ResNet等網(wǎng)絡結構（或是進行簡單改良），檢測效率和準確度都難以實際應用，只能作為實驗室研究使用。而且，現(xiàn)有神經(jīng)網(wǎng)絡模型的方式是直接針對采集的電池圖像進行，而電池種類眾多，僅依靠神經(jīng)網(wǎng)絡模型進行檢測對模型要求較高，系統(tǒng)代價很大，這也是目前使用神經(jīng)網(wǎng)絡方式進行檢測回收不成功的原因之一。

發(fā)明內容

本發(fā)明提出一種基于視覺識別的鉛酸電池回收系統(tǒng)和方法，克服了傳統(tǒng)的視覺識別方法無法識別復雜模塊，無法對電池進行精細化分類的問題。首先利用圖像處理方法進行電池類別區(qū)分，后根據(jù)視覺可見光圖像的高維信息、多尺度信息利用專門的神經(jīng)網(wǎng)絡對鉛酸電池局部外觀進行檢測識別，并識別電池部件的質量問題，根據(jù)電池類別、是否存在問題實施分類回收，實現(xiàn)了自動化電池分類，是應用于鉛酸電池高效精細化回收過程的重要方法。

一種基于視覺識別的鉛酸電池回收方法

步驟1：鉛酸電池的規(guī)格類型檢測識別

采集電池的可見光圖像X，并利用RGB值計算圖像色調h；建立圖像色調識別模型：

其中、為識別參數(shù)；

根據(jù)式(2)獲得的圖像記為，將圖像實施中值濾波，獲得濾波后圖像，將中值濾波后圖像與原圖像X進行如下運算：

將乘積圖像作主成分分解，獲得主成分的前16個分量作為高維信息特征值組成向量；根據(jù)電池圖像的樣本數(shù)據(jù)建立電池類別識別模型，對獲得的電池圖像的特征值進行歸類；

步驟2：鉛酸電池的局部外觀檢測識別

表示X與R之間的互相關度量，R是根據(jù)上一步確定的圖像X對應歸類的參考模板圖像；為圖像的幾何變換映射，為映射參數(shù)，映射定義如下：