基于圖像處理的供料機器人及方法與流程

本發明是申請號為201710091418.1、申請日為2017年2月21日、發明名稱為“基于圖像處理的供料機器人及方法”的專利的分案申請。

本發明涉及圖像處理領域，尤其涉及一種基于圖像處理的供料機器人及方法。

背景技術：

對于馬桶最先做了詳細文字記載的是中國北宋時期歐陽修的《歸田錄二》中的“木馬子”，《辭源》中對其解釋為“木制的馬桶”。中國古代民間使用的馬桶是一種帶蓋的圓形木桶，用桐油或上好的防水朱漆加以涂抹。

1596年，英國貴族約翰·哈靈頓發明了第一個實用的馬桶——一個有水箱和沖水閥門的木制座位。

1778年，英國發明家約瑟夫·布拉梅改進了抽水馬桶的設計，采用了如控制水箱里水流量的三球閥，以及u形彎管等。

19世紀，英國政府制定法律，規定每幢房屋都必須安裝適當的污水處理機器人，馬桶才開始大幅改善。

1861年，英國一個管道工托馬斯·克萊帕發明了一套先進的節水沖洗機器人，廢物排放才開始進入現代化時期。

1885年，托馬斯·土威福在英國取得第一個全陶瓷馬桶的專利，其后每年都有數十項改善的專利授出。1914年由英國人在唐山開的啟新陶瓷廠(唐山陶瓷廠的前身)制造出中國第一件陶瓷馬桶。

19世紀六十年代抽水馬桶開始在歐美盛行，后來傳到日本、韓國等亞洲國家。

由此可見，馬桶的歷史悠久，其基本結構早已定型，然而，人們在使用時仍會遇到以下困擾：當馬桶堵塞時，不確定馬桶內部的堵塞程度以及堵塞材料，因此，在進行疏通時，不得不逐一選擇方案去進行人工處理，即時如此，還有可能實現不了疏通的效果。

技術實現要素：

為了解決上述問題，本發明提供了一種基于圖像處理的供料機器人及方法，首先將各種疏通力度不一的疏通材料預存在馬桶主體上的不同容納空間內，其次，確定平均水流速度和目標堵塞物類型為堵塞狀態決定要素，再次，采用高精度傳感器和圖像識別設備對上述要素進行準確檢測，并根據檢測結果確定需要的疏通材料并自動打開所需疏通材料所在的容納空間，從而實現馬桶的自動疏通。

根據本發明的一方面，提供了一種基于圖像處理的供料機器人，所述機器人包括：

存儲裝置，用于預先將不同化學構成的不同類型的管道疏通劑放置到馬桶上不同的容納空間內；

沖洗啟動裝置，用于將馬桶水箱內部的水自動泄放以對馬桶的座位內部空間進行沖洗；

平均水流檢測裝置，用于對馬桶的座位內部空間的水流速度進行實時檢測，獲取實時水流速度，并基于實時水流速度計算本次沖洗過程中的平均水流速度；

類型確定裝置，與所述平均水流檢測裝置連接，用于基于平均水流速度確定要釋放的管道疏通劑的類型；

自動釋放裝置，與所述類型確定裝置連接，用于將確定類型的管道疏通劑釋放到馬桶的座位內部空間以實現對馬桶的座位內部空間中管道的疏通；

其中，各種類型的管道疏通劑都包括：氫氧化鈉、二氯異氰尿酸鈉、次氯酸鈉、酒石酸、拉開粉bx-78、皂土和香精，管道疏通劑的不同化學構成在于氫氧化鈉的配料百分比不同，將各種類型的管道疏通劑基于氫氧化鈉的配料百分比的多少分為弱性管道疏通劑、一般管道疏通劑、強力管道疏通劑和快通管道疏通劑。

更具體地，在所述基于圖像處理的供料機器人中，所述類型確定裝置具體包括：

數據采集單元，用于對馬桶的座位內部空間進行高清圖像數據采集以獲得高清數字圖像；

第一濾波單元，與所述數據采集單元連接，用于對高清數字圖像進行邊緣保持濾波以去除高清數字圖像中的椒鹽噪聲或脈沖噪聲，獲得第一濾波圖像；

第二濾波單元，與所述第一濾波單元連接，用于對第一濾波圖像進行高斯濾波處理以去除第一濾波圖像中的高斯噪聲，獲得第二濾波圖像，所述高斯噪聲包括最大幅度值超過預設幅度值的大幅度值高斯噪聲和最大幅度值小于等于預設幅度值的小幅度值高斯噪聲；

二值化單元，與第二濾波單元連接，用于對第二濾波圖像進行二值化處理以獲得二值化圖像；

目標匹配單元，與二值化單元連接，用于對二值化圖像進行目標匹配處理以確定二值化圖像中的堵塞物的類型并作為目標堵塞物類型輸出，所述目標匹配處理包括將二值化圖像與各種類型堵塞物的基準圖案逐一進行形狀匹配以確定二值化圖像中的堵塞物的類型；

類型確定單元，分別與平均水流檢測裝置和目標匹配單元連接，用于基于平均水流速度和目標堵塞物類型確定要釋放的管道疏通劑的類型，其中，平均水流速度越小，確定類型的管道疏通劑中氫氧化鈉的配料百分比越大，目標堵塞物類型對應的腐蝕難度越大，確定類型的管道疏通劑中氫氧化鈉的配料百分比越大，當平均水流速度大于預設水流閾值時，確定類型的管道疏通劑為無；

其中，所述對第一濾波圖像進行高斯濾波處理以去除第一濾波圖像中的高斯噪聲包括：對第一濾波圖像進行自適應遞歸濾波處理以去除小幅度值高斯噪聲以獲得中間濾波圖像，對中間濾波圖像進行維納濾波處理以去除大幅度值高斯噪聲以獲得第二濾波圖像；

其中，各種類型堵塞物包括油污、菜葉、茶葉、毛發、衛生紙、糞便、廚余垃圾、塑料袋和布料。

更具體地，在所述基于圖像處理的供料機器人中，所述自動釋放裝置具體包括：

開關單元，用于打開確定類型的管道疏通劑所在容納空間的開口以自動釋放確定類型的管道疏通劑；

其中，當確定類型的管道疏通劑為無時，開關單元不打開任一類型的管道疏通劑所在容納空間的開口，發出人工沖洗信號。

更具體地，在所述基于圖像處理的供料機器人中，還包括：

沖洗次數確定裝置，與自動釋放裝置連接，用于基于平均水流速度確定需要人工沖洗的次數；

顯示裝置，分別與自動釋放裝置和沖洗次數確定裝置連接，用于顯示人工沖洗信號的同時，顯示需要人工沖洗的次數，以實現對馬桶用戶的提醒。

更具體地，在所述基于圖像處理的供料機器人中，還包括：

劑量檢測裝置，用于檢測各個容納空間內管道疏通劑的當前劑量；

劑量報警裝置，與劑量檢測裝置連接，用于當某一類型的管道疏通劑的當前劑量小于預設劑量時，發出劑量不足報警信號，以提醒馬桶用戶添加相應類型的管道疏通劑。

根據本發明的另一方面，提供了一種基于圖像處理的材料供給方法，所述方法包括：

預先將不同化學構成的不同類型的管道疏通劑放置到馬桶上不同的容納空間內；

將馬桶水箱內部的水自動泄放以對馬桶的座位內部空間進行沖洗；

對馬桶的座位內部空間的水流速度進行實時檢測，獲取實時水流速度，并基于實時水流速度計算本次沖洗過程中的平均水流速度；

基于平均水流速度確定要釋放的管道疏通劑的類型；

將確定類型的管道疏通劑釋放到馬桶的座位內部空間以實現對馬桶的座位內部空間中管道的疏通；

其中，各種類型的管道疏通劑都包括：氫氧化鈉、二氯異氰尿酸鈉、次氯酸鈉、酒石酸、拉開粉bx-78、皂土和香精，管道疏通劑的不同化學構成在于氫氧化鈉的配料百分比不同，將各種類型的管道疏通劑基于氫氧化鈉的配料百分比的多少分為弱性管道疏通劑、一般管道疏通劑、強力管道疏通劑和快通管道疏通劑。

更具體地，在所述基于圖像處理的材料供給方法中，所述基于平均水流速度確定要釋放的管道疏通劑的類型具體包括以下步驟：

對馬桶的座位內部空間進行高清圖像數據采集以獲得高清數字圖像；對高清數字圖像進行邊緣保持濾波以去除高清數字圖像中的椒鹽噪聲或脈沖噪聲，獲得第一濾波圖像；

對第一濾波圖像進行高斯濾波處理以去除第一濾波圖像中的高斯噪聲，獲得第二濾波圖像，所述高斯噪聲包括最大幅度值超過預設幅度值的大幅度值高斯噪聲和最大幅度值小于等于預設幅度值的小幅度值高斯噪聲；對第二濾波圖像進行二值化處理以獲得二值化圖像；

對二值化圖像進行目標匹配處理以確定二值化圖像中的堵塞物的類型并作為目標堵塞物類型輸出，所述目標匹配處理包括將二值化圖像與各種類型堵塞物的基準圖案逐一進行形狀匹配以確定二值化圖像中的堵塞物的類型；

基于平均水流速度和目標堵塞物類型確定要釋放的管道疏通劑的類型，其中，平均水流速度越小，確定類型的管道疏通劑中氫氧化鈉的配料百分比越大，目標堵塞物類型對應的腐蝕難度越大，確定類型的管道疏通劑中氫氧化鈉的配料百分比越大，當平均水流速度大于預設水流閾值時，確定類型的管道疏通劑為無；

其中，所述對第一濾波圖像進行高斯濾波處理以去除第一濾波圖像中的高斯噪聲包括：對第一濾波圖像進行自適應遞歸濾波處理以去除小幅度值高斯噪聲以獲得中間濾波圖像，對中間濾波圖像進行維納濾波處理以去除大幅度值高斯噪聲以獲得第二濾波圖像；

其中，各種類型堵塞物包括油污、菜葉、茶葉、毛發、衛生紙、糞便、廚余垃圾、塑料袋和布料。

更具體地，在所述基于圖像處理的材料供給方法中，所述將確定類型的管道疏通劑釋放到馬桶的座位內部空間以實現對馬桶的座位內部空間中管道的疏通具體包括以下步驟：

打開確定類型的管道疏通劑所在容納空間的開口以自動釋放確定類型的管道疏通劑；

其中，當確定類型的管道疏通劑為無時，不打開任一類型的管道疏通劑所在容納空間的開口，發出人工沖洗信號。

更具體地，在所述基于圖像處理的材料供給方法中，在所述將確定類型的管道疏通劑釋放到馬桶的座位內部空間以實現對馬桶的座位內部空間中管道的疏通之后，所述方法還包括以下步驟：

基于平均水流速度確定需要人工沖洗的次數；顯示人工沖洗信號的同時，顯示需要人工沖洗的次數，以實現對馬桶用戶的提醒。

更具體地，在所述基于圖像處理的材料供給方法中，還包括以下步驟：檢測各個容納空間內管道疏通劑的當前劑量；

當某一類型的管道疏通劑的當前劑量小于預設劑量時，發出劑量不足報警信號，以提醒馬桶用戶添加相應類型的管道疏通劑。

綜上可以得出，本發明的關鍵發明點在于：

首先，預存了各種疏通力度不一的疏通材料，并在疏通材料不足時進行報警；

其次，準確檢測出馬桶內部的堵塞狀態，并基于堵塞狀態選擇合適的疏通材料；

再次，放出合適的疏通材料進行自動疏通，整個過程不需要人工參與，實現了馬桶疏通的全自動化。

附圖說明

以下將結合附圖對本發明的實施方案進行描述，其中：

圖1為根據本發明實施方案示出的基于圖像處理的供料機器人的結構方框圖。

圖2為根據本發明實施方案示出的基于圖像處理的材料供給方法的步驟流程圖。

附圖標記：1存儲裝置；2沖洗啟動裝置；3平均水流檢測裝置；4類型確定裝置；5自動釋放裝置。

具體實施方式

下面將參照附圖對本發明的基于圖像處理的供料機器人的實施方案進行詳細說明。

馬桶的出現給人們帶來很多方便，然而，當馬桶出現堵塞情況時，這些方便之處全轉換成困擾。人們需要開動腦筋，根據自己觀察的有限的堵塞情況，人工進行方案的逐一常識。

常見的疏通方案有：

1、到雜物店買一個手動疏通器(樣子像根彈簧的東西)，手動疏通一下；

2、墩布法：首先把墩布放在馬桶口，然后放水，保證水把墩布淹沒。然后用力壓墩布，把它盡量塞進馬桶口里，最后用最快的速度把墩布提起，反復這樣的動作，馬桶中的東西就會被倒吸出來；

3、找一段長一點的塑料水管，一頭接自來水，一頭塞入馬桶口，然后把馬桶口用破布之類的東西堵住，然后打開自來水，這樣會利用水壓疏通管道；

4、如果馬桶被硬物堵塞，先用馬桶吸把污物揣下去，一邊放水一邊揣，使馬桶池里只有清水，然后用毛巾把水沾干，找一塊小境子，例如是化妝上的那種小鏡子，一個手電，把小鏡子放到坐便器的最底部，調整光源和鏡子的角度可以看到管道內部的一部分，通常小東西會卡在管道最里面要向下拐彎的地方，找一根比較合適的鐵絲，用鐵絲卡在小東西進行解決。

5、尋找專業的疏通公司或疏通工人進行人工疏通。

由此可見，所有的疏通操作都需要人工進行觀察，人工進行選擇疏通材料并親歷親為地進行疏通，一方面，耗時耗力，另一方面，很容易接觸到被疏通過程中的污物，更關鍵的是，如果方案不對，堵塞問題無法解決，馬桶無法繼續使用，給用戶的生活和工作帶來不便。

為了克服上述不足，本發明搭建了一種基于圖像處理的供料機器人及方法，采取全自動的疏通材料進行疏通材料的正確選擇以及自動泄漏疏通，同時在判斷不需要疏通材料的情況下，確定需要人工沖洗的次數，并將需要人工沖洗以及沖洗次數及時通知給用戶，從而避免疏通材料的浪費。

圖1為根據本發明實施方案示出的基于圖像處理的供料機器人的結構方框圖，所述機器人包括：

存儲裝置，用于預先將不同化學構成的不同類型的管道疏通劑放置到馬桶上不同的容納空間內；

沖洗啟動裝置，用于將馬桶水箱內部的水自動泄放以對馬桶的座位內部空間進行沖洗；

平均水流檢測裝置，用于對馬桶的座位內部空間的水流速度進行實時檢測，獲取實時水流速度，并基于實時水流速度計算本次沖洗過程中的平均水流速度；

類型確定裝置，與所述平均水流檢測裝置連接，用于基于平均水流速度確定要釋放的管道疏通劑的類型；

自動釋放裝置，與所述類型確定裝置連接，用于將確定類型的管道疏通劑釋放到馬桶的座位內部空間以實現對馬桶的座位內部空間中管道的疏通；

其中，各種類型的管道疏通劑都包括：氫氧化鈉、二氯異氰尿酸鈉、次氯酸鈉、酒石酸、拉開粉bx-78、皂土和香精，管道疏通劑的不同化學構成在于氫氧化鈉的配料百分比不同，將各種類型的管道疏通劑基于氫氧化鈉的配料百分比的多少分為弱性管道疏通劑、一般管道疏通劑、強力管道疏通劑和快通管道疏通劑。

接著，繼續對本發明的基于圖像處理的供料機器人的具體結構進行進一步的說明。

所述機器人中，所述類型確定裝置具體包括：

數據采集單元，用于對馬桶的座位內部空間進行高清圖像數據采集以獲得高清數字圖像；

第一濾波單元，與所述數據采集單元連接，用于對高清數字圖像進行邊緣保持濾波以去除高清數字圖像中的椒鹽噪聲或脈沖噪聲，獲得第一濾波圖像；

第二濾波單元，與所述第一濾波單元連接，用于對第一濾波圖像進行高斯濾波處理以去除第一濾波圖像中的高斯噪聲，獲得第二濾波圖像，所述高斯噪聲包括最大幅度值超過預設幅度值的大幅度值高斯噪聲和最大幅度值小于等于預設幅度值的小幅度值高斯噪聲；

二值化單元，與第二濾波單元連接，用于對第二濾波圖像進行二值化處理以獲得二值化圖像；

目標匹配單元，與二值化單元連接，用于對二值化圖像進行目標匹配處理以確定二值化圖像中的堵塞物的類型并作為目標堵塞物類型輸出，所述目標匹配處理包括將二值化圖像與各種類型堵塞物的基準圖案逐一進行形狀匹配以確定二值化圖像中的堵塞物的類型；

類型確定單元，分別與平均水流檢測裝置和目標匹配單元連接，用于基于平均水流速度和目標堵塞物類型確定要釋放的管道疏通劑的類型，其中，平均水流速度越小，確定類型的管道疏通劑中氫氧化鈉的配料百分比越大，目標堵塞物類型對應的腐蝕難度越大，確定類型的管道疏通劑中氫氧化鈉的配料百分比越大，當平均水流速度大于預設水流閾值時，確定類型的管道疏通劑為無；

其中，所述對第一濾波圖像進行高斯濾波處理以去除第一濾波圖像中的高斯噪聲包括：對第一濾波圖像進行自適應遞歸濾波處理以去除小幅度值高斯噪聲以獲得中間濾波圖像，對中間濾波圖像進行維納濾波處理以去除大幅度值高斯噪聲以獲得第二濾波圖像；

其中，各種類型堵塞物包括油污、菜葉、茶葉、毛發、衛生紙、糞便、廚余垃圾、塑料袋和布料。

所述機器人中，所述自動釋放裝置具體包括：

開關單元，用于打開確定類型的管道疏通劑所在容納空間的開口以自動釋放確定類型的管道疏通劑；

其中，當確定類型的管道疏通劑為無時，開關單元不打開任一類型的管道疏通劑所在容納空間的開口，發出人工沖洗信號。

所述機器人中，還包括：

沖洗次數確定裝置，與自動釋放裝置連接，用于基于平均水流速度確定需要人工沖洗的次數；

顯示裝置，分別與自動釋放裝置和沖洗次數確定裝置連接，用于顯示人工沖洗信號的同時，顯示需要人工沖洗的次數，以實現對馬桶用戶的提醒。

所述機器人中，還包括：

劑量檢測裝置，用于檢測各個容納空間內管道疏通劑的當前劑量；

劑量報警裝置，與劑量檢測裝置連接，用于當某一類型的管道疏通劑的當前劑量小于預設劑量時，發出劑量不足報警信號，以提醒馬桶用戶添加相應類型的管道疏通劑。

圖2為根據本發明實施方案示出的基于圖像處理的材料供給方法的步驟流程圖，所述方法包括：

預先將不同化學構成的不同類型的管道疏通劑放置到馬桶上不同的容納空間內；

將馬桶水箱內部的水自動泄放以對馬桶的座位內部空間進行沖洗；

對馬桶的座位內部空間的水流速度進行實時檢測，獲取實時水流速度，并基于實時水流速度計算本次沖洗過程中的平均水流速度；

基于平均水流速度確定要釋放的管道疏通劑的類型；

將確定類型的管道疏通劑釋放到馬桶的座位內部空間以實現對馬桶的座位內部空間中管道的疏通；

其中，各種類型的管道疏通劑都包括：氫氧化鈉、二氯異氰尿酸鈉、次氯酸鈉、酒石酸、拉開粉bx-78、皂土和香精，管道疏通劑的不同化學構成在于氫氧化鈉的配料百分比不同，將各種類型的管道疏通劑基于氫氧化鈉的配料百分比的多少分為弱性管道疏通劑、一般管道疏通劑、強力管道疏通劑和快通管道疏通劑。

接著，繼續對本發明的基于圖像處理的材料供給方法的具體流程進行進一步的說明。

所述方法中，所述基于平均水流速度確定要釋放的管道疏通劑的類型具體包括以下步驟：

對馬桶的座位內部空間進行高清圖像數據采集以獲得高清數字圖像；對高清數字圖像進行邊緣保持濾波以去除高清數字圖像中的椒鹽噪聲或脈沖噪聲，獲得第一濾波圖像；

對第一濾波圖像進行高斯濾波處理以去除第一濾波圖像中的高斯噪聲，獲得第二濾波圖像，所述高斯噪聲包括最大幅度值超過預設幅度值的大幅度值高斯噪聲和最大幅度值小于等于預設幅度值的小幅度值高斯噪聲；對第二濾波圖像進行二值化處理以獲得二值化圖像；

對二值化圖像進行目標匹配處理以確定二值化圖像中的堵塞物的類型并作為目標堵塞物類型輸出，所述目標匹配處理包括將二值化圖像與各種類型堵塞物的基準圖案逐一進行形狀匹配以確定二值化圖像中的堵塞物的類型；

基于平均水流速度和目標堵塞物類型確定要釋放的管道疏通劑的類型，其中，平均水流速度越小，確定類型的管道疏通劑中氫氧化鈉的配料百分比越大，目標堵塞物類型對應的腐蝕難度越大，確定類型的管道疏通劑中氫氧化鈉的配料百分比越大，當平均水流速度大于預設水流閾值時，確定類型的管道疏通劑為無；

其中，所述對第一濾波圖像進行高斯濾波處理以去除第一濾波圖像中的高斯噪聲包括：對第一濾波圖像進行自適應遞歸濾波處理以去除小幅度值高斯噪聲以獲得中間濾波圖像，對中間濾波圖像進行維納濾波處理以去除大幅度值高斯噪聲以獲得第二濾波圖像；

其中，各種類型堵塞物包括油污、菜葉、茶葉、毛發、衛生紙、糞便、廚余垃圾、塑料袋和布料。

所述方法中，所述將確定類型的管道疏通劑釋放到馬桶的座位內部空間以實現對馬桶的座位內部空間中管道的疏通具體包括以下步驟：

打開確定類型的管道疏通劑所在容納空間的開口以自動釋放確定類型的管道疏通劑；

其中，當確定類型的管道疏通劑為無時，不打開任一類型的管道疏通劑所在容納空間的開口，發出人工沖洗信號。

所述方法中，在所述將確定類型的管道疏通劑釋放到馬桶的座位內部空間以實現對馬桶的座位內部空間中管道的疏通之后，所述方法還包括以下步驟：

基于平均水流速度確定需要人工沖洗的次數；顯示人工沖洗信號的同時，顯示需要人工沖洗的次數，以實現對馬桶用戶的提醒。

所述方法中，還包括以下步驟：

檢測各個容納空間內管道疏通劑的當前劑量；

當某一類型的管道疏通劑的當前劑量小于預設劑量時，發出劑量不足報警信號，以提醒馬桶用戶添加相應類型的管道疏通劑。

另外，所述機器人中還可以包括：cdma通行設備，分別與自動釋放裝置和沖洗次數確定裝置連接，用于將人工沖洗信號和需要人工沖洗的次數無線發送到馬桶用戶手持的移動終端。

另外，所述方法中還可以包括以下步驟：

將人工沖洗信號和需要人工沖洗的次數無線發送到馬桶用戶手持的移動終端。

采用本發明的基于圖像處理的供料機器人及方法，針對現有技術中馬桶疏通需求人工操作全程參與的技術問題，通過對馬桶堵塞狀態的準確檢測、疏通材料的預先存儲、疏通材料定制選擇機制以及不需要疏通材料時的應對方式來完成馬桶的全自動疏通，同時，還在疏通材料不足時進行及時的劑量報警，從而提高整個馬桶的智能化水準。

可以理解的是，雖然本發明已以較佳實施例披露如上，然而上述實施例并非用以限定本發明。對于任何熟悉本領域的技術人員而言，在不脫離本發明技術方案范圍情況下，都可利用上述揭示的技術內容對本發明技術方案做出許多可能的變動和修飾，或修改為等同變化的等效實施例。因此，凡是未脫離本發明技術方案的內容，依據本發明的技術實質對以上實施例所做的任何簡單修改、等同變化及修飾，均仍屬于本發明技術方案保護的范圍內。