一种基于远红外宽带光谱成像的衣服异物检测方法及洗衣机

技术领域

本发明涉及洗衣机控制方法领域，尤其是一种基于远红外宽带光谱成像的衣服异物检测方法及洗衣机。

背景技术

伴随着人们生活水平的日益提高，洗衣机成为了人们家中必备的家用电器，洗衣机是利用电能产生机械作用来洗涤衣物的清洁电器，按其额定洗涤容量分为家用和集体用两类。家用洗衣机主要由箱体、洗涤脱水桶、传动和控制系统等组成，有的还安装有加热装置，洗衣机一般专指使用水作为主要的清洗液体，有别于使用特制清洁溶液清洗，以及由专人负责的干洗。由于人们日常生活节奏比较快，人们在使用洗衣机洗涤投放衣物时经常忘记检查衣服口袋中的物品，当带有异物的衣物放入洗衣机后，在后续的洗涤过程中，进水以及转桶洗涤会使得上述物品损坏，或者导致衣物划伤、磨损，甚至可能导致洗衣机的损坏。

现有技术中，在检测洗衣机中异物时利用机器视觉技术，但其不能识别衣服中相同形状和相同颜色的异物，以及不能识别隐藏在衣服中的异物；X射线异物检测在一定程度上弥补机器视觉的这一缺陷，但是它不能有效地识别低密度的异物，并且具有电离反应，给人体带来一定的伤害；而毫米波传感技术由于其较弱的穿透能力也限制了其应用，其只能检测衣服表面或者桶内表面的异物，无法对衣服兜内的异物进行检测。

因此，本发明提出了一种利用远红外宽带光谱成像检测异物的方法，采用远红外宽带光谱成像技术对衣服兜内的异物进行检测和识别，能够获得多种异物在远红外宽带光谱二维图像中的位置信息以及轮廓信息，有效地解决了人们洗衣时容易忘记将衣物口袋内的异物取出，衣服中隐藏异物无法检测的问题。

发明内容

为了解决现有技术中存在的上述问题，本发明提供一种基于远红外宽带光谱成像的衣服异物检测方法及洗衣机。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种基于远红外宽带光谱成像的衣服异物检测方法，包括：

在洗衣机内放置远红外光谱成像装置，在用户将待洗衣物放入筒内后且衣物进行洗涤运行前，远红外光谱成像装置发射宽带光谱扫描衣物，生成图像上传到服务器；

在服务器端进行图像处理及分类，判断是否存在异物，并将判断结果发送给洗衣机；

若存在异物，则在显示模块中显示异物图像，并且语音模块提示用户及时取出，若无异物存在，则洗衣机正常运行洗涤程序。

在上述的洗衣机异物检测方法中，利用远红外宽带光谱成像技术，可以有效地穿透衣服进行识别，并且能够准确地确定异物的位置；并且在本发明中利用显示模块和语音模块双重提示可以明确地告知用户洗衣机中是否有异物，并且当洗衣机中存在异物时一并告知异物的位置，便于用户及时进行处理，避免异物造成衣物损坏以及异物对洗衣机造成碰撞磨损。

进一步的，其中的宽带光谱为特高频宽带光谱，可提高检测图像的清晰度。

进一步的，远红外光谱成像装置与所述服务器连接，服务器根据内置/预存的算法或程序，对接收到的数据进行图像处理、特征提取、图像分类，并对处理结果进行存储、生成控制信息和异物信息，发送给洗衣机。

所使用的服务器能够将远红外光谱成像装置传送的信息进行高速处理，依次实现图像处理、特征提取、图像分类；普通服务器，也称伺服器，是提供计算服务的设备；由于服务器需要相应服务请求，并进行处理，因此一般来说服务器具备承担服务并且保障服务的能力。而云端服务器具有高度分布式、高度虚拟化等特点，利用内部的高速互联网络，可以实现高性能数据库和应用系统，使系统程序运行更稳定，运行更流畅。

进一步的，服务器为云端服务器。

在所述的云端服务器中处理图像，节省了部署设置远红外光谱成像处理装置的成本，提高了检测速度。

进一步的，显示模块和语音模块设置于洗衣机上。

显示模块一般设置于洗衣机的上盖，显示模块包括智能显示屏，智能显示屏能够清晰地显示出衣物中异物的形状以及异物的位置，便于用户能够准确地查找并取出异物。

进一步的，在衣服异物检测的过程中，可控制洗衣机内筒进行旋转。

洗衣机内筒旋转可以调整内筒中衣物和/或异物所在的位置，从而确保全部衣物被彻底穿透照射，避免衣物中的异物被遗漏，同时也可缩短洗衣机异物检测所使用的时间，提高衣物检测的效率。

进一步的，远红外光谱成像装置外设置有防水层。

远红外光谱成像装置具有光谱探测和几何成像的双重功能，能够在连续的谱段上或者特定的光谱范围内对同一目标成像，并从获得的光谱图像数据中反映出物质的存在状态和物理化学属性。远红外光谱成像装置将远红外光谱分析与红外成像技术相结合，远红外光谱能够利用其特征谱带有效地判定某一特定的物质，而红外成像技术可以使原本人眼无法看到的红外辐射空间分布状态成为可见的图像，这种结合以观察可视图像的方式，确定这一特定物质的存在及其所在的精确位置。

在远红外光谱成像装置外设置防水层，可以避免远红外光谱成像装置因洗衣机筒内返潮在远红外光谱成像装置的外部凝结水珠而渗入装置内部，提高远红外光谱成像装置的运行安全性，避免因渗水发生机器故障。

进一步的，远红外光谱成像装置能够进行多角度旋转扫描。

多角度旋转扫描可以确保对放入洗衣机内筒当中的衣物进行全面的穿透照射，避免衣物的某些地方被遗漏而造成异物留存，确保衣物内的异物被全部检出。

远红外光谱成像装置生成图像后上传至服务器，在服务器端处理远红外宽带光谱图像的过程如下：

S1.图像灰度化处理；

S2.进行高斯滤波以滤除噪声；

S3.进行边缘检测；

S4.提取物体的边缘特征；

S5.图像分类识别，得出结果。

进一步的，所述步骤S5中图像分类识别具体为将提取物体的边缘特征输入分类器中进行识别处理。

进一步的，所述分类器进行识别处理的过程包括：

接收物体的边缘特征信息；

将物体边缘特征信息与预存的图像特征集进行比对，得出比对结果。

图像特征集有根据不同物体的边界轮廓信息所对应的判定名称。

处理器处理远红外宽带光谱图像的过程能够去除图像中存在的噪声干扰，使提取的边缘特征更加准确，将边缘特征输入分类器中进行快速地对比识别处理，判断是否存在异物，若存在异物，得到异物的判定名称。云端服务器将异物的判定名称通过云连接输送给洗衣机语音模块进行播放和/或输送给洗衣机显示模块进行显示，同时云端服务器将异物边界轮廓信息、位置信息通过云连接输送给洗衣机显示模块进行显示；若不存在衣物，则洗衣机进入正常洗涤程序。

本发明申请还公开了一种洗衣机，应用上述任一的基于远红外宽带光谱成像的衣服异物检测方法。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

1.本发明提出了一种利用远红外宽带光谱成像检测异物的方法，采用远红外宽带光谱成像技术对衣服兜内的异物进行检测和识别，能够获得多种异物在远红外宽带光谱二维图像中的位置信息以及轮廓信息，有效地解决了衣服中隐藏异物无法检测的问题；

2.本发明在云端服务器中处理图像，节省了将图像处理装置设置于洗衣机当中的成本，提高异物检测的速度；

3.利用显示模块和语音模块两种方式明确告知用户洗衣机中是否有异物，以及有异物时异物存在的位置，便于用户进行及时处理。

附图说明

附图作为本发明的一部分，用来提供对本发明的进一步的理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，但不构成对本发明的不当限定。显然，下面描述中的附图仅仅是一些实施例，对于本领域普通技术人员来说，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他附图。在下列附图中：

图1为本发明中的衣服异物检测系统组成示意图；

图2为本发明中的远红外宽带光谱图像的处理过程示意图；

图3为本发明中的衣服异物检测的整体流程示意图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合；在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

红外线是波长介乎微波与可见光之间的电磁波，在光谱上位于红色光外侧，波长为0.75～1000um。红外线可分为三部分，即近红外线，波长为0.75～1.50um之间；中红外线，波长为1.50～6.0um之间；远红外线，波长为6.0～l000um之间。红外线具有很强热效应，并易于被物体吸收，通常被作为热源，透过能力比可见光强。

远红外光谱成像装置将远红外光谱分析与红外成像技术相结合，远红外光谱能够利用其特征谱带有效地判定某一特定的物质，而红外成像技术可以使原本人眼无法看到的红外辐射空间分布状态成为可见的图像，这种结合以观察可视图像的方式，确定这一特定物质的存在及其所在的精确位置。基于此，本发明提出一种基于远红外宽带光谱成像的衣服异物检测方法。

【实施例1】

一种基于远红外宽带光谱成像的衣服异物检测方法，包括：

在洗衣机内放置远红外光谱成像装置，在用户将待洗衣物放入筒内后且在衣物进行洗涤运行前，远红外光谱成像装置发射宽带光谱扫描衣物，生成图像上传到服务器；优选的，其中宽带光谱为特高频宽带光谱，可提高检测图像的清晰度；

在服务器端进行图像处理及分类，判断是否存在异物，并将判断结果发送给洗衣机；

若存在异物，则在显示模块中显示异物图像，并且语音模块提示用户及时取出，若无异物存在，则洗衣机正常运行洗涤程序。

远红外光谱成像装置与所述服务器连接，服务器根据内置/预存的算法或程序，对接收到的数据进行图像处理、特征提取、图像分类，并对处理结果进行存储、生成控制信息和异物信息，发送给洗衣机。需要进一步说明的是，服务器包括实体服务器设备以及云端服务器两类，在实际应用中可根据自身需求进行选择，当服务器为实体设备时，远红外光谱成像装置与服务器电连接，服务器与洗衣机控制系统电连接或与洗衣机控制系统中集成设置；当服务器选用云端服务器时，服务器与远红外光谱成像装置、洗衣机控制系统均为云连接。优选的，本实施例采用云连接的方式。云连接是云计算时代网络连接的综合表现，每一个用户等同为一个节点，用户只需要建立连接通道就可以随时通过各节点从任何地方安全高速地获取所需资源。云端服务器具有高度分布式、高度虚拟化等特点，利用内部的高速互联网络，可以实现高性能数据库和应用系统，使系统程序运行更稳定，运行更流畅。此外，本实施例中优选使用云端服务器，也节省了洗衣机部署设置硬件设备的成本。

显示模块和语音模块集成设置于洗衣机上。显示模块一般设置于洗衣机的上盖，显示模块包括智能显示屏，经过云端处理器处理后的成像信息传输至智能显示屏，智能显示屏能够清晰地显示出衣物中异物的形状以及异物的位置，便于用户能够准确地查找并取出异物。语音模块可播放提示语音进行提示，或者通过蜂鸣声进行提示；比如其中提示语音为“衣物口袋中有方形异物”、“洗衣机底盖上有非规则异物”。

远红外光谱成像装置具有光谱探测和几何成像的双重功能，能够在连续的谱段上或者特定的光谱范围内对同一目标成像，并从获得的光谱图像数据中反映出物质的存在状态和物理化学属性。而对于不同的物质，光谱范围以及谱段不同，辐射波长不同，所呈像的颜色也不同。

可选择的，远红外光谱成像装置外设置有防水层，防水层可以是在远红外光谱成像装置的表面贴覆的防水膜，也可以是在远红外光谱成像装置外部设置不影响透光性能的防护罩，本实施例中优选在远红外光谱成像装置的表面贴覆防水膜。

防水层的设置可以避免远红外光谱成像装置因洗衣机筒内返潮在远红外光谱成像装置的外部凝结水珠，并且防止水渗入装置内部，提高远红外光谱成像装置的运行安全性，避免因渗水发生机器故障。

红外光谱成像装置可进行多角度旋转扫描，可选择的，在远红外光谱成像装置上设置可自动多角度旋转的发射端，或者将远红外光谱成像装置与安装架可旋转连接。优选的，本实施例中在远红外光谱成像装置上设置可自动多角度旋转的发射端。

多角度旋转扫描可以确保对放入洗衣机内筒当中的衣物进行全面的扫描，避免衣物的某些地方被遗漏而造成异物留存，确保衣物内的异物被全部检出。

一般的，红外光谱成像装置配套安装有远红外辐射图像处理装置，远红外辐射图像处理装置被配置用于处理通过检测从对象所辐射的远红外线而拍摄的图像，远红外辐射图像处理装置包括：图像信号接收部分，被配置用于接收图像信号，该图像信号指示出由远红外辐射相机所拍摄的远红外辐射图像；区域指定接收装置，被配置用于接收区域指定信息输入，该区域指定信息输入用于指定远红外辐射图像的特定区域；和分辨率转换部分，被配置用于转换可用于远红外辐射图像中的、由区域指定信息所指定的特定区域的远红外线的量的分辨率，从而创建分辨率转换后的图像信息。而本发明中远红外辐射图像处理装置设置在服务器中，由服务器进行图像处理，节省了将处理装置设置于洗衣机当中的成本，同时在服务器端进行图像处理更加快速，提高异物检测的速度。

具体的，远红外光谱成像装置生成图像后上传至服务器，在服务器端处理远红外宽带光谱图像的过程如下：

S1.图像灰度化处理；

S2.进行高斯滤波以滤除噪声；

S3.进行边缘检测；

S4.提取物体的边缘特征；

S5.图像分类识别，得出结果。

其中步骤S5中图像分类识别具体为将提取物体的边缘特征输入分类器中进行识别处理。

分类器进行识别处理的过程包括：

接收物体的边缘特征信息；

将物体边缘特征信息与预存的图像特征集进行比对，得出比对结果。

分类器中存有异物图片的样本数据，这些样本数据构成图像特征集，图像特征集有根据不同物体的边界轮廓信息所对应的判定名称，例如可依据物体的边界轮廓形状将异物分为规则形异物和非规则形异物，其中规则形异物具体包括长方形异物、正方形异物、圆形异物、椭圆形异物。

关于图像特征集，用户可自行更新，把新入手的贵重物品或是锐物拍照后上传到图像集里，洗衣的时候重点关注，或者是图像集与厂家的云端连接，厂家定期维护更新图像集。

服务器处理远红外宽带光谱图像的过程能够去除图像中存在的噪声干扰，使提取的边缘特征更加准确，将边缘特征输入分类器中进行快速地对比识别处理，判断是否存在异物，若存在异物，得到异物的判定名称；云端服务器将异物的判定名称通过云连接输送给洗衣机语音模块进行播放和/或输送给洗衣机显示模块进行显示，同时云端服务器将异物边界轮廓信息、位置信息通过云连接输送给洗衣机显示模块进行显示；若不存在衣物，则洗衣机进入正常洗涤程序。

在安装远红外光谱成像装置时，需要使发射的远红外光的探测范围能覆盖整个内筒，并且不会随滚筒旋转的位置。远红外光谱成像装置的安装位置可以根据洗衣机设计的不同进行合理选择，例如将远红外光谱成像装置可设置于洗衣机投放口的封闭门上，可覆盖的探测范围较广。

在本实施例的洗衣机异物检测方法中，利用远红外宽带光谱成像技术，可以有效地穿透衣服进行识别，并且能够准确地确定异物的位置；并且在本发明中利用显示模块和语音模块双重提示可以明确地告知用户洗衣机中有异物，并且一并告知异物的位置，便于用户及时进行处理，避免异物造成衣物损坏以及异物对洗衣机造成碰撞磨损。

一种洗衣机，采用上述基于远红外宽带光谱成像的衣服异物检测方法。

【实施例2】

由于衣物投入洗衣机时的状态不同，投入的位置也不可控制，则衣物中所夹杂的异物有置于洗衣机角落未被扫描检出的可能性，为了避免此种可能性的发生，在洗衣机异物检测的过程中，可以选择洗衣机内筒进行旋转。

洗衣机内筒进行旋转时可以进行单一方式的正转、反转，也可以以多种方式旋转。

优选的，本实施例中洗衣机内筒以多种方式转动，具体包括在转动过程中改变内筒旋转方向和旋转速度；例如在启动时先顺时针旋转低速旋转，旋转一段时间后逐渐提高旋转速度，或者将旋转方向改为逆时针；或者是在转动过程中随机改变内筒的旋转速度和旋转方向，从而使衣物和/或异物更换位置，更容易被检测到。

洗衣机内筒旋转可以调整内筒中衣物和/或异物所在的位置，从而确保全部衣物被彻底穿透照射，避免衣物中的异物被遗漏，同时也可缩短洗衣机异物检测所使用的时间，提高衣物检测的效率。

一种洗衣机，采用上述基于远红外宽带光谱成像的衣服异物检测方法。

【实施例3】

在实际使用过程中，在检测洗衣机中异物时，往往会将衣服上自带的物品当做异物进行检出，比如：纽扣、装饰品等，造成异物的误检。

本实施例采用在服务器中设置自动滤除的方式，避免造成异物误判，同时提高异物的检测速度。用户也可以采用普通检测方式，将纽扣或装饰品图片与图像特征集对照，然而此种方式相对于自动滤除的方式会延长判别处理的时间。因此，本实施例优选在服务器中设置自动滤除纽扣、装饰品等衣物自带异物。

一种洗衣机，采用上述基于远红外宽带光谱成像的衣服异物检测方法。

通过上述实施例内容，可以得出本发明具有以下有益效果：

本发明提出了一种利用远红外宽带光谱成像检测异物的方法，采用远红外宽带光谱成像技术对衣服中夹杂的异物进行检测和识别，能够获得多种异物在远红外宽带光谱二维图像中的位置信息以及轮廓信息，有效地解决了衣服中隐藏异物无法检测的问题。

通过在云端服务器中处理图像，不但节省了处理装置设置于洗衣机当中的成本费用，还提高了异物检测的速度。利用显示模块和语音模块两种方式明确告知用户洗衣机中是否有异物，以及有异物时异物存在的位置，便于用户进行及时处理。

以上实施例仅为本发明的示例性实施例，不用于限制本发明，本发明的保护范围由权利要求书限定。本领域技术人员可以在本发明的实质和保护范围内，对本发明做出各种修改或等同替换，这种修改或等同替换也应视为落在本发明的保护范围内。