凌詩佳

摘? ?要：隨著人們生活水平的不斷提高和科技的不斷進步，人工智能在人們生活中的應(yīng)用越來越廣泛，各種智能產(chǎn)品大大提高了人們的生活質(zhì)量。眼下，為了更好地愛護環(huán)境，更積極地相應(yīng)國家節(jié)能減排的號召，各地紛紛開始實施垃圾分類政策。為使工作更高效，基于圖像識別的智能垃圾分類系統(tǒng)應(yīng)運而生。文章對此展開分析。

關(guān)鍵詞：圖像識別;人工智能;垃圾分類

智能電視除了可以觀看電視節(jié)目，還可以網(wǎng)上購物、玩虛擬游戲。智能燈會根據(jù)不同的生活場景和人不同的心情產(chǎn)生不同的燈光效果。智能體重秤可以和手機關(guān)聯(lián)，檢測出人體脂肪、水分、蛋白質(zhì)、肌肉等方面的數(shù)據(jù)，幫助用戶實時監(jiān)測身體健康情況。智能掃地機器人能自動測量工作空間，規(guī)劃合理路徑，使工作繁忙的上班族從家務(wù)中解放出來。越來越多的消費者已經(jīng)習(xí)慣了科技所帶來的高效便捷的生活方式。若能將人工智能中的圖像識別技術(shù)和垃圾分類相結(jié)合，便能使我國的垃圾分類政策更好、更快地推進，讓我國在低碳經(jīng)濟的發(fā)展道路上走得更遠(yuǎn)、更穩(wěn)。本文將就此技術(shù)，進行詳細(xì)闡述。

1? ? 圖像識別的原理和應(yīng)用

1.1? 圖像識別的定義

圖像識別的產(chǎn)生，是人工智能發(fā)展的產(chǎn)物，目的是為了能讓計算機代替人腦去識別圖像等一系列物理信息，從而將人從繁雜的信息處理識別中解放出來。隨著技術(shù)的發(fā)展，人們對圖像識別的應(yīng)用越來越熟能生巧。圖像識別技術(shù)的過程分為信息的獲取、預(yù)處理、特征抽取和選擇、分類器設(shè)計和分類決策等。

1.2? 圖像識別在人工智能領(lǐng)域的應(yīng)用

圖像識別是人工智能領(lǐng)域的一個重要組成部分。圖像識別經(jīng)歷了文字識別，數(shù)字圖像處理與識別和物體識別3個階段。圖像識別，就是對圖形進行分析篩選，最后鎖定想要的目標(biāo)。我們現(xiàn)在所說的圖像識別，已經(jīng)不僅僅局限于肉眼的識別，正是因為人類本身的功能已經(jīng)不能滿足我們的需要，所以才要借助計算機來幫助人們進行識別。如果說人類只是粗略觀測的儀器，那么基于計算機基礎(chǔ)的圖像識別則像是精密觀測的顯微鏡，可以幫助人們發(fā)現(xiàn)原本被忽視掉的許多細(xì)節(jié)，或是幫助人們解決無法解決的問題。

1.3? 圖像識別的原理

圖像識別的原理并不復(fù)雜，只是要處理的信息比較繁瑣，需要從大量的信息中篩選出可能只有一兩條有用的信息。研發(fā)者們通過對日常生活實踐的不斷模擬，最終設(shè)計出圖像識別程序。機器對圖像的識別原理，與人類對圖像的識別原理是相同的，區(qū)別只在于機器沒有對圖像的感受罷了。圖像識別的原理是先通過圖像的特征將圖像分類，然后通過其具有的特征再將圖像識別出來。機器的圖像識別技術(shù)，就是利用計算機，模擬了圖像識別過程，通過提取圖像中的關(guān)鍵信息來對圖像進行分類，進而識別各種圖像[1]。

1.4? 模式識別

模式識別是人工智能和信息技術(shù)的重要組成部分之一，是指對事物的形式進行分析，然后對其進行分類和識別。計算機的圖像識別技術(shù)就是模擬人類的圖像識別過程。而模式識別原本也是人類識別事物的方式，但是由于人類自身已經(jīng)滿足不了對于識別的需求，便讓計算機學(xué)習(xí)這種識別模式，為人類所用。模式識別主要分為3種：統(tǒng)計模式識別、句法模式識別、模糊模式識別。

1.5? 圖像識別的過程

圖像識別技術(shù)的過程分以下幾步：信息的獲取、信息預(yù)處理、特征抽取和選擇、分類器設(shè)計和分類決策。獲取信息時，通過傳感器，將光線或聲音通過傳感器轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘?，因為只有電信號才是機器能識別的信息。直接獲取的信息有時會不夠清晰，此時需要對信息進行去噪、平滑、變換等操作，便可以加強圖像的重要特征，其被稱之為信息的預(yù)處理。得到信息后需要將信息依據(jù)其特征進行分門別類，然后才能進行識別。將信息依據(jù)特征分類的過程，就是特征抽取和選擇。特征抽取是否正確，會導(dǎo)致信息分類是否準(zhǔn)確，因此其是圖像識別技術(shù)中關(guān)鍵的一步。最后設(shè)計分類器，可以理解為信息分類的規(guī)則，有了規(guī)則，信息就可以被劃分得井井有條。

2? ? 圖像識別技術(shù)的前景

隨著技術(shù)的不斷發(fā)展和進步，圖像識別的發(fā)展已經(jīng)大大超出了人們的預(yù)期。數(shù)據(jù)顯示，在圖形識別上，電腦系統(tǒng)識別能力已經(jīng)超越了人類，越來越多的科技公司加入圖形識別的研發(fā)行列。其中，F(xiàn)acebook簽下的人工智能專家Yann LeCun最重大的成就就是在圖像識別領(lǐng)域，其提出的LeNet為代表的卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，在應(yīng)用到各種不同的圖像識別任務(wù)時都獲得卓越成效;Google借助模擬神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)“DistBelief”通過對數(shù)百萬份YouTube視頻的學(xué)習(xí)自行掌握了貓的關(guān)鍵特征。2020—2024年中國機器視覺產(chǎn)業(yè)深度調(diào)研及投資前景預(yù)測報告顯示，未來在工業(yè)領(lǐng)域，消費領(lǐng)域，人工智能領(lǐng)域等，圖像識別都具有非常廣闊的發(fā)展前景[2]。而圖像識別與智能監(jiān)護的結(jié)合，就是人工智能領(lǐng)域的一次大膽創(chuàng)新。

3? ? 智能垃圾分類

3.1? 智能垃圾分類的背景

之所以要實行垃圾分類，是因為通過垃圾分類管理，可以實現(xiàn)最大限度地物質(zhì)循環(huán)利用，有效減少資源浪費，改善人們的生存環(huán)境。因此，如何高效準(zhǔn)確地將垃圾實施分類，是全世界共同關(guān)注的課題。根據(jù)目前我國的標(biāo)準(zhǔn)，生活垃圾被廣泛分為4類，分別是可回收物、廚余垃圾、有害垃圾和其他垃圾。可回收物表示可以回收和資源利用的垃圾，主要包括廢紙、塑料、玻璃、金屬和布料5大類。廚余垃圾包括剩菜剩飯、骨頭、菜根菜葉、果皮等食品類廢物，回收后經(jīng)生物技術(shù)處理，可以轉(zhuǎn)化為農(nóng)業(yè)肥料。有害垃圾，指含有對人體健康有害的重金屬、有毒的物質(zhì)或者對環(huán)境造成現(xiàn)實危害或者潛在危害的廢棄物。其他垃圾為除上述幾類垃圾之外的難以回收的廢棄物，如磚瓦陶瓷、渣土、塵土等。針對其他垃圾，通常采用衛(wèi)生填埋的處理方式，可以有效減少對地下水、地表水、土壤及空氣的污染。但是，由于我國剛剛實行垃圾分類，一方面，人們對于垃圾如何分類還不是特別了解，另一方面，生活中會出現(xiàn)的垃圾多種多樣，很多垃圾難以被準(zhǔn)確分類，如何對各類垃圾進行準(zhǔn)確分類，困擾著廣大群眾。因此，基于圖像識別并將垃圾正確分類的智能垃圾桶，非常切合大眾需求。

3.2? 基于圖像識別的智能垃圾分類的技術(shù)實現(xiàn)

基于圖像識別的智能垃圾分類垃圾桶，需要有攝像頭對垃圾的圖像進行采集，還需要有信息處理器來對圖像信息進行分析處理。此外，一個垃圾桶內(nèi)部，需要有多個小型垃圾桶與垃圾類別一一對應(yīng)，以及相對應(yīng)的提示燈。大致處理過程如下：首先，攝像頭拍攝垃圾照片，并將照片上傳至信息處理器，信息處理器對照片識別后，對垃圾進行分類;然后生成分類結(jié)果，再將結(jié)果發(fā)送到信號燈指示器;最后，對應(yīng)的垃圾類別的信號燈就會亮起，提示人應(yīng)該投入哪個投放口。需要注意的是，垃圾桶應(yīng)配備傳感器和感應(yīng)開關(guān)，并且應(yīng)當(dāng)設(shè)置在垃圾桶外殼與投放口相對應(yīng)的位置[3]。顯示屏最好選用觸摸屏，便于用戶操作和調(diào)整設(shè)置以及控制攝像頭。

3.3? 基于圖像識別的智能垃圾桶的發(fā)展現(xiàn)狀

我國是最早提出垃圾分類的國家之一，但是一直以來垃圾分類政策效果都不是非常明顯，隨著智能垃圾桶的出現(xiàn)，智能、高效的垃圾分類終于走進了人們的生活。2019年12月，在十堰茅箭區(qū)北京小鎮(zhèn)、名城港灣以及龔家灣社區(qū)，智能垃圾分類回收箱投入使用，吸引了許多居民前來體驗。這批智能垃圾分類回收箱采取“互聯(lián)網(wǎng)+”智能化管理模式，小區(qū)居民將垃圾分類后投入回收箱中，可以獲得積分兌換日常生活用品。與此同時，陜西西安、江蘇無錫等多個城市，基于圖像識別的智能垃圾桶也在社區(qū)投入使用，“垃圾分類換積分”的政策，大大提高了居民實施垃圾分類的積極性。

3.4? 基于圖像識別的智能垃圾桶的發(fā)展前景

由社區(qū)智能垃圾桶的成功推廣可以看出，智能垃圾分類這項技術(shù)值得大力推廣。目前，由于智能垃圾箱技術(shù)較為復(fù)雜、造價較高，基于圖像識別的智能垃圾分類技術(shù)，只應(yīng)用在了社區(qū)大型垃圾分類垃圾箱上，還未走入尋常百姓家。但是，正如曾經(jīng)的手機、電視一樣，隨著經(jīng)濟水平的不斷提高和技術(shù)的不斷精進，基于圖像識別的智能分類垃圾桶，在不久的將來，分類會越來越精準(zhǔn)，成本會越來越經(jīng)濟節(jié)約，垃圾箱的體型會越來越小，最后走進千家萬戶，成為人們生活中的日常必需品。這樣，足不出戶便可在家完成垃圾分類，既節(jié)約了時間，又做到了保護環(huán)境。

4? ? 結(jié)語

相比于人腦識別，圖像識別技術(shù)有著識別更精準(zhǔn)、反應(yīng)更快速的優(yōu)點。利用圖像識別技術(shù)進行垃圾分類，可以有效地節(jié)約時間，培養(yǎng)人們的垃圾分類意識。除此之外，垃圾分類的有效實施可以大大減少清潔人員的工作量。重視環(huán)保、垃圾分類已經(jīng)是全球大勢所趨，可以讓科技更好地為人們所用。還可以為這種垃圾桶附加一些其他的功能，比如實時監(jiān)控垃圾桶溫度、濕度和垃圾存放量等，可以更好地預(yù)防疾病，讓人們的生活更加健康，改善生活品質(zhì)。

[參考文獻]

[1]李觀發(fā).探究計算機圖像識別的智能化處理方法[J].數(shù)碼世界，2019（6）：111-112.

[2]崔瑞琳，曹寧.基于智能圖像識別的視頻處理方法及系統(tǒng).中國：CN201110414071.2[P].2011.

[3]江輝.基于RFID的智能垃圾分類系統(tǒng)的設(shè)計與實施[J].安徽電子信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)報，2018（4）：10-13.

Research on intelligent monitoring method of garbage bin based on image recognition

Ling Shijia

（Zhongshan Polytechnic， Zhongshan 528404， China）

Abstract：With the continuous improvement of people's living standards and the continuous advancement of science and technology， the application of artificial intelligence in our lives is becoming more and more widespread， and various intelligent products have greatly improved our quality of life. In order to make the work more efficient， an intelligent waste classification system based on image recognition came into being. This paper analyzes it.

Key words：image recognition; artificial intelligence; garbage classification