Способ цветового распознавания всходов свеклы и сорняков

 

Изобретение относится к автоматике и механизации технологических процессов сельскохозяйственного производства. Цель изобретения - расширение функциональных возможностей. В четырех диапазонах длин волн регистрируют отраженные сигналы от растения. Сравнивая параметры отраженных сигналов, определяют вид растения и сорняка.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

1789087 А1 (я)л А 01 В 41/06

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

1 (21) 4677238/15 (22) 11.04.89 (46) 23.01,93. Бюл. N 3 (71) Полтавский инженерно-строительный институт (72) Н.B.Ãàëàé, Г.М.Лысенко и В.А,Демин (56) Авторское свидетельство СССР

N 810105, кл. А 01 В 41/06, 1981, Изобретение относится к области автоматизации и механизации технологических процессов сельскохозяйственного производства.

Целью изобретения является расширение функциональных возможностей, а именно повышение точности и эффективности распознавания всходов свеклы и сорняков на различных фонах.

Поставленная цель достигается тем, что в четырех оптимальных диапазонах длин волн, установленных минимизацией, измеряют амплитуду импульсов напряжения на выходе фотоприемников, реагирующих на отраженный от распознаваемых объектов свет, сравнивают результаты с экспериментальными константами, решают логическое уравнение и по результатам решения устанавливают класс распознаваемого растения: если ((Х) = 1, то распознаваемое растение — свекла, а если «(Х) = О, то сорняк или фоновые помехи. (54) СПОСОБ ЦВЕТОВОГО РАСПОЗНАВАНИЯ ВСХОДОВ СВЕКЛЫ И СОРНЯКОВ (57) Изобретение относится к автоматике и механизации технологических процессов сел ьскохоэя йствен ного производства. Цель изобретения — расширение функциональных возможностей. B четырех диапазонах длин волн регистрируют отраженные сигналы от растения. Сравнивая параметры отраженных сигналов, определяют вид растения и сорняка.

Из сформулированной абсолютной системы признаков, содержащих физические характеристики и свойства, которые максимально отражают видовые и качественные различия растений и максимум их невсхожести с различными почвами, выделяется способность растений отражать или поглощать, С» электромагнитное излучение в определен- QOI ных узких диапазонах длин волн. 4

Из всходов культурных и сорных растений, растущих на черноземе, глиноземе и песчаных почвах, была сформирована репрезентативная обучающая выборка. Используя искусственную подсветку были измерены амплитуды импульсов напряжения Х1, Х2. Х4, Хв на выходе фотоприемников, реагирующих на отраженное от распознаваемых объектов излучение в диапазонах длин волн 1,55 10; 0,9 10

0.75 10; 0,67 10: 0,5 10; 0,45 10 м.

Данные измерений в виде трех шестимерных массивов (И вЂ” свекла, Q — сорняк, ь  — почва)были обработаны на ЭВМ для

1789087 аь Ь1, сь di — экспериментальные константы

Составитель И,Маланин

Редактор Т.Полионова . Техред М.Моргентал Корректор П.Гереши

Заказ 30б Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб.. 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", r. Ужгород, ул.Гагарина, 101

3 минимизации числа признаков и нахождения алгоритма распознавания.

Минимизация выполнялась по специально разработанному иерархическому алгоритму, согласно которому на нижних ступенях отбрасываются признаки, которые практически не произвели одновременного разделения, а затем иэ оставшихся nooseредно исключали по одному признаку; при сохранении оставшейся мерности пространства, причем лучшим считался npt4знак, с исключением которого погрешность резко возрастала. В парной комбинации с оставшимися лучшему признаку находили пару и т.д, На верхней ступени исследовалось снижение погрешности разделения путем выравнивания распределений, раздвижения изображений и др. преобразований, Мийимизацией уСтановлено,что оптимальное описание при параметрическом подходе для всходов растений и почв — трехмерное пространство с координатами Х1, Хг, Х4, а для всходов свеклы и сорняков Х3, Х4, при л окал ьном (неп араметрическом) подходе — соответственно Хг, Х4 и Х1, Х4, Х6, Класс распознаваемого растения определяется по результату решения логического уравнения: ф(Х1, X2, Х4, Х6)=(09Q5 +09OttQ6. + О t tO1207)(01+

+Q102Q8+ 02 04Q 10+ Q3Q13015 + 03О 14) где

Q1 = (X1 — a t) >0; Ог = (X t — аг) > 0;

Оз = (Х t — аз) > 0; 04 = (Х1 — а4) > О:

05= (Х2 — Ь1) > 0: О6 =(Х2 — Ь2)>0;

О7 = (Хг — Ь3) > 0: О8 = (Х4 — с 1) > 0;

Qg = (X4 с2) > 0; О10 =(Х4 сз) > 0;

О11 =(Х4 — с4)>0; О12 =(Х4 — с5) > 0:

О13 =(Х6 dt) > 0; 014 =(Х6 — d2) > О:

015 =(Х6 — 03) >О.

Способ обеспечивает простой переход от аналогового сигнала к цифровому сигналу.

Формула изобретения

Способ цветового распознавания всходов свеклы и сорняков, включающий регистрацию отраженного от растений и почв

10 электромагнитного излучения с последующей их обработкой, о т л и ч à ю шийся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей, задают четыре диапазона длин волн,облучают распознаваемые

15 объекты лучами видимой и ближней инфракрасной области спектра, выделяют полосы

"отраженного света с максимумами на оптимальных длинах волн 1,55 10; 0,9 10

0,67 106и0,45 10 м. послечего преобра20 зуют интенсивности отраженного света в вь1деленных полосах от распознаваемых объектов в электрические сигналы, а результирующий сигнал получают в соответствии с зависимостью:

25 ф (Х) = (Q9Q5 + Q9011Q6 + Qt 10 12Q7)(0 t +

+ 0t02Q8+ Q204QtÎ + Q3Qt30t5+ Q3Q14) где Qt = (Х1 — а1) > О; Q2 - (X t — аг) > 0; Оз =

30 =(Х1 — аз) > О: О4 = (Xt — а4) > О; О5 = (Х2 — Ь1) >

> 0; 06 (Х2 — Ь2) > О; 07 = (Х2 — ЬЗ) > 0; 08 = 4 с1) > 0; 09 =(Х4 с2) > 0 010= (Х4 — сз) >

> О; О11 = (Х4 — с4) > 0; 012 = (Х4 — с5) > 0;

013 = (Х6 — 1) > О, 014 = (Х6 — d2) > 0; О15 =

=(Х6 — бз) > 0; аь Ьь с,, di — эксперименталь35 ные константы; ! = 1, 2, 3, 4.

-и при (Х) = 1 считают распознаваемое растение свеклой, а при (Х) = 0- сорняком,