СПОСОБ ВИЗУАЛИЗАЦИИ ПРОЦЕССА ПРОПИТКИ КАПИЛЛЯРНО-ПОРИСТЫХ ОБЪЕКТОВ Российский патент 2024 года по МПК G01N33/44 

Изобретение относится к контролю процесса проникания материалов в капиллярно-пористые объекты и управлению технологическими процессами промышленной переработки капиллярно-пористых материалов, и может быть использовано для определения диффузионного фронта при пропитке капиллярно-пористых материалов, например, кожи, меха, дерева, строительных материалов, текстиля, тканей, семян, имеющих нерегулярную и неупорядоченную структуру, материалами разной природы визуализацией на основе анализа цифровых изображений для получения более точного представления о процессе пропитки.

Известны способы визуализации пропитки таких материалов, которые разработаны на основе математических моделей процесса пропитки в различных средах, которые представляют собой симуляторы, основанные на случайном заполнении предполагаемого двух- или трехмерного объекта с заданным порогом вероятности заполнения

[URL: https://www.youtube.com/watch?v=5GG7qaJI66M дата обращения 05.10.2023]. Симуляторы - это программные и аппаратные средства, создающие впечатление действительности, отображая часть реальных явлений и свойств в виртуальной среде.

Однако эти способы не пригодны для визуализации процессов в неоднородных и нерегулярных по структуре капиллярно-пористых объектах, так как используют их абстрактные модели в виде трехмерных объектов или моделей с упорядоченной структурой [https://sunspire.site/ru/products/].

Известные математические модели кожи [Вознесенский Э.Ф. Теоретические основы модификации структуры материалов кожевенно-меховой промышленности в плазме высокочастотного разряда пониженного давления: дис… д-ра техн. наук. Казань, 2011. 376 с] не учитывают наличие в структуре кожи капилляров различной формы. В анизотропных телах, к которым можно отнести кожу, поры подразделяются на: открытые с обеих сторон (транспортные) и тупиковые [Кавказов Ю.Л. Тепло- и массообмен в технологии кожи и обуви. М.: Легкая индустрия, 1973. 270 с]. Каналы внутри кожи бывают трубчатыми с сужениями и расширениями, образованные с расширяющимися сферами, бутылкообразные и V-образные каналы. Однако в настоящее время не существует единой классификации пористой структуры кожевенных материалов по размерам. В работе [Думнов B.C. Проблемы интенсификации технологических процессов в производстве кожи и меха //Кожевенная промышленность: обзорная информация /ЦНИИТЭИлегпром. М, 1991. N1.34 с] отмечается, что пористость, образованная переплетением пучков волокон (горизонтально-волокнистую, ромбовидную и петлистую), представляет собой разветвляющиеся капилляры с кривой осью с сечением неопределенной формы, площадь поперечного сечения которых колеблется от 20 до 200 мкм. Более упорядоченная структура пор в пучках и волокнах, которые расположены параллельно оси волокна. Причем диаметр пор между волокнами в пучке 1-10 мкм.

Строение дерева также отличается неравномерностью и нерегулярностью, дополняемое наличием естественных дефектов: сучья, смоляные кармашки, отклонения волокон и т.п. Древесная ткань представляет из себя гетерокапиллярную систему, в которой присутствуют капиллярные пространства 1-го порядка- макрокапилляры, изучаемые на микроскопическом уровне, и более маленькие 2-го порядка - микрокапилляры разного размера, изучаемые на субмикроскопическом уровне [URL: http://www.technologywood.ru/stroenie-i-sostav-drevesiny/geterokapillyanaya-struktura-drevesiny.html, дата обращения 08.10.2023]. В работе [https://cyberleninka.ru/article/n/fizicheskaya-model-kolloidnoy-kapillyrno-poristoy-struktury-drevesiny/viewer, дата обращения 08.10.2023] отмечается, моделирование процессов гидротермической обработки осуществляется на математических моделях.

Однако разработка математической модели невозможна без различных допущений, что не позволяет получить адекватную математическую модель.

Таким образом, пористая структура капиллярно-пористых материалов является сложной, неоднородной и нерегулярной, что не позволяет получить ее математическое описание. В настоящее время не существует адекватной математической модели подобной структуры, что является препятствием для визуализации процесса проникания химических веществ в их структуру на основе математических моделей.

Известен способ визуализации процессов, например, роста растений путем выполнения видесъемки, затем демонстрации в ускоренном режиме [https://www.youtube.com/watch?v=PeNN04gPuVg, дата обращения 08.10.2023]. Однако такой способ не применим для визуализации проникания материалов во внутренную пористую структуру капиллярно-пористых материалов. Это связано с тем, что для выполнения съемок необходимо вскрывать, то есть разрезать объект, что нарушает непрерывность процесса. Кроме того, этот способ не позволяет выполнить количественную оценку процесса, то есть определить количество проникшего материала.

Наиболее близким способом к предлагаемому изобретению является способ наблюдения за процессом проникания дубителя в пикелеванное голье с использованием фотосъемки [Л.А. Бакулин, Е.И. Кузнецова, А. Джорба. Дубление с малым расходом соли и без серной кислоты. Сб. материалов VII Международной научно-практической конференции «Кожа и мех в XXI веке. Технология, качество, экология, образование». - Улан-Удэ: Издательство ВСГУТУ, 2011, - С. 76-85]. Способ осуществляют следующим образом: для наблюдения за процессом проникания дубителя в толщу кожи через определенные промежутки времени от начала процесса вырезают образцы в толстом участке кожи и получают изображения объектов и их срезов.

Однако этот способ наблюдения, несмотря на то, что является представлением проникания раствора хромового дубителя в капиллярно-пористый объект, является несовершенным и неточным, так как невозможно исследовать процесс проникания и определить параметры проникания дубителя в толщу пористого материала, например, определить границы соприкосновения обрабатываемого материала со структурными элементами капиллярно-пористого объекта (скорлупа, диффузионный фронт), момент соприкосновения двух диффузионных фронтов (с лицевой и бахтармянной сторон), а также характерные особенности процесса проникания и зависимость течения процесса от нерегулярной структуры капиллярно-пористого материала. Например, характерные особенности проникания растворов, например, дубителя, связанные со строением структуры кожи: лицевая поверхность кожи покрыта так называемой лицевой мембраной и входными отверстиями, образовавшимися от удаления волосяного покрова. Бахтармянная поверхность кожи представляет шероховатую поверхность после удаления подкожно-жировой клетчатки.

Таким образом, технической задачей заявляемого изобретения является разработка способа визуализации процесса проникания химических материалов в капиллярно-пористые объекты неоднородной нерегулярной структуры, определение границ диффузионного фронта.

Технический результат - способ визуализации процесса пропитки материалов в капиллярно-пористые объекты, позволяющий наблюдать процесс пропитки в капиллярно-пористых объектах неоднородной и нерегулярной структуры в удобном для зрительского восприятия виде и анализа, а также определять точные границы диффузионного фронта процессов в объектах со сложной структурой, получать количественные и качественные характеристики изменения объекта методами обработки цифровых изображений.

Технический результат достигается тем, что в способе визуализации процесса пропитки капиллярно-пористых объектов, заключающемся в том, что, для наблюдения за процессом проникания дубителя в толщу кожи через определенные промежутки времени от начала процесса вырезают образцы в толстом участке кожи и получают изображения объектов и их срезов, согласно изобретению цифровые изображения серии снимков обрабатывают с помощью компьютерной программы методами цифровой обработки изображений, выполняют операции бинаризации, нормализации, определяют границы диффузионного фронта на каждом снимке серии, вычисляют количественные характеристики процессов пропитки и на основе полученных данных запускают процесс визуализации с последовательным отображением стадий пропитки.

Отличительной особенностью предлагаемого изобретения является возможность фиксировать границу диффузионного фронта, определять его длину в пикселях, фиксировать момент появления перколяционного кластера, наблюдать за процессом пропитки в режиме видео. Кроме того, по можно определять геометрические характеристики объекта: площадь, периметр, координаты центра тяжести, координаты вершин минимального описанного четырехугольника (в пикселях), угол наклона объекта (в градусах), а также определять количество нанесенного материала на поверхность объекта (в пикселях).

Цифровые изображения снимков подвергают предварительной обработке, заключающейся в получении сначала бинарных (черно-белых) изображений в компьютерной программе. Затем выполняют нормализацию, заключающуюся в выравнивании краев изображений, что позволяет привести изображения к одному размеру и фиксировать изменения объекта в процессе технологической обработки. Из нормализованных снимков с помощью компьютерной программы получают визуализацию процесса проникания химических материалов в капиллярно-пористые объекты.

Способ визуализации процесса пропитки капиллярно-пористых объектов поясняется рисунками и фотографиями (фиг. 1 - фиг. 17).

На фиг. 1 изображены цифровые изображения исходных снимков срезов

кожи в процессе дубления через 10, 20, 30, 40 минут от начала дубления.

На фиг. 2 показаны бинарные цифровые изображения срезов кожи в

процессе дубления через 10, 20, 30, 40 минут от начала дубления.

На фиг. 3 показаны нормализованные цифровые изображения срезов кожи в процессе дубления через 10, 20, 30, 40 минут от начала дубления.

На фиг. 4 изображен общий вид программы с исходными и нормализованными цифровыми изображениями.

На фиг. 5 показаны кластеры и скорлупа диффузионного фронта с лицевой и бахтармянной сторон кожи: пропитка лицевой стороны показана сверху, бахтармянной - снизу.

На фиг. 6 изображен фрагмент работы программы, показывающий момент соприкосновения диффузионных фронтов с лицевой и бахтармянной сторон кожи.

На фиг. 7 показаны цифровые изображения снимков зерна пшеницы через 15, 25, 40, 60 мин обработки (дражирования) в биоактивном материале при температурах 20, 40, 60°С.

На фиг. 8 показаны цифровые изображения образца семени пшеницы и результаты работы программы по определению его геометрических характеристик.

На фиг. 9 показаны цифровые изображения зерна пшеницы округлой формы с выделением пикселей, окрашенных биоактивным материалом (выделен зеленым цветом).

На фиг. 10 показаны цифровые изображения зерна пшеницы вытянутой формы с выделением пикселей, окрашенных биоактивным материалом (выделен зеленым цветом).

На фиг. 11 показаны цифровые изображения зерна пшеницы с биоактивным материалом через 15, 25, 40, 60 мин от начала дражирования при температуре 20 град.

На фиг. 12. показано окно программы визуализации процесса дражирования семян.

На фиг. 13 показана количественная характеристика площади поверхности зерна, покрытой биоактивным материалом в пикселях через 15 мин от начала процесса дражирования.

На фиг. 14 показаны цифровые изображения поверхности зерна серии № 1, покрытых биоактивным материалом с вычисленным количественным содержанием закрашенных пикселей и их процентного соотношении.

На фиг. 15 показан фрагмент программы с цифровыми изображениями семян пшеницы серий № 1, № 2 и № 3, снятых при комнатной температуре (20 градусов) через 0, 15, 30, 45, 60 минут от начала процесса дражирования с процентным содержанием биоактивного материала на поверхности зерна пшеницы и количеством закрашенных пикселей.

На фиг. 16 показаны цифровые изображения закрашенных пикселей на срезах зерна пшеницы через 5, 10, 15, 25, 40, 60 минут от начала процесса дражирования при температурах 20, 40, 60°С.

На фиг. 17 - цифровое изображение срезов зерна пшеницы через 5, 10, 15, 25, 40, 60 минут от начала дражирования и количественные результаты обработки.

Сущность заявляемого способа визуализации процесса пропитки капиллярно-пористых объектов (см. фиг. 1-17) состоит в том, что цифровое изображение образца кожи снимают в условиях согласно патенту РФ № 2567510 от 10.11.2015 бюл. № 31. Срез кожи по толщине, закрепляют в фиксирующем устройстве, которое помещают на поверхность контрастного цвета, фиксируют на цифровую камеру путем дистанционного управления, которую устанавливают неподвижно на штативе, при этом цифровую камеру оснащают удлинительными кольцами для макросъемки и кольцевой вспышкой. Таким образом получают серию цифровых изображений снимков срезов через определенные промежутки времени от начала процесса. На фиг. 1 представлены цифровые изображения снимков срезов образцов кожи через 10, 20, 30, 40 мин. от начала процесса.

Цифровые изображения снимков открывают в компьютерной программе [Определение по цифровому изображению кластеров и скорлупы диффузионного фронта процесса перколяции в капиллярно-пористые тела, свидетельство о регистрации программы для ЭВМ 201766281, 17.11.201, заявка № 2017619799 от 02.10.2017]. С ее помощью выполняют предварительную обработку цифровых изображений снимков, так как края изображений срезов кожи неровные и их обработка затруднена. Предварительная обработка цифровых изображений снимков, заключается в получении бинарных (черно-белых) изображений. На бинарных изображениях края также неровные, поэтому выполняют нормализацию изображений, заключающуюся в выравнивании краев изображений, что позволяет привести изображения к одному размеру и фиксировать изменения объекта в процессе обработки. Процесс бинаризации поясняется фиг. 2, процесс нормализации поясняется фиг. 3.

С помощью компьютерной программы (фиг. 4) на нормализованных цифровых изображениях срезов определяют количество пикселей кластеров (кластер - это связные структурные области среза кожи, состоящие из группы отдельных элементов закрашенных областей и представляющие поры, которые пропитались материалом (дубителем)) пропитанных областей, и скорлупу (скорлупа диффузионного фронта - граница соприкосновения материала (дубителя) в срезе образца кожи) диффузионного фронта (фиг. 5, 6). В программе реализована возможность визуализации пропитки капиллярно-пористых материалов путем определения количества пикселей кластеров и скорлупы с обеих сторон (верхняя - лицевая сторона образца кожи, нижняя - бахтармянная сторона образца кожи).

При нажатии кнопки «Start» последовательно выполняют обработку файлов бинарных и нормализованных изображений с определением кластеров и скорлупы диффузионного фронта. При этом для отображения элементов - кластеров и/или скорлупы - выбирают галочкой с помощью check-box. Для каждого снимка выполняют суммарный подсчет пикселей кластеров и скорлупы верхнего и нижнего фронтов, которые показывают в отдельной области окна программы (Фиг. 5).

С помощью компьютерной программы автоматически определяют момент соприкосновения кластеров (пропитанных материалом структур образца кожи, соединяющих противоположные стороны исследуемой области (например, лицевая и бахтармянная стороны дермы кожи), таким образом получают перколяционный кластер (полное проникание материала по толщине образца) (фиг. 6). Положительным моментом предлагаемого изобретения является то, что для более детального исследования (большей наглядности) по компьютерной программе рассчитывают количественно площадь областей, пропитанных материалом структурных областей, в пикселях на разных временных отрезках от начала процесса. Причем площадь областей пропитанных материалов через разные промежутки времени окрашивают разными цветами (10 мин. - фиолетовый цвет, 20 мин. - синий, 30 мин. - зеленый, 40 мин. - голубой) (фиг. 6). На 40-й минуте программа показывает полное проникание материала по толщине кожи, то есть 100% перколяцию, когда происходит соединение верхнего и нижнего диффузионных фронтов и отображает это в окне количественных характеристик сообщением «Percolation 100%».

Также для лучшего понимания исследуемого процесса в программе реализована возможность настройки скорости визуализации пользователем. Количество одновременно закрашенных пикселей за одну итерацию устанавливают в верхней части окна программы как значение переменной Rows. Кроме того, для возможности наблюдения за процессом с разной скоростью устанавливают время задержки между отображением строк как значение переменной Delay в миллисекундах.

Примеры, подтверждающие способ визуализации процесса пропитки в капиллярно-пористых объектах.

Пример 1. В качестве капиллярно-пористого объекта используют голье после процесса пикелевания, полученное по [Методика производства кож хромового дубления разных толщин и ассортимента из шкур крупного рогатого скота, М., 1981]. Голье подвергают процессу дубления в соответствии с патентом [Патент № 2205226, МПК С 14 С 3/06, опубл. 27.05.2003, Бюл. №15]. Расход хромового дубителя, считая на оксид, составил 2,5% от массы золеного голья. Расход дубящего состава - 30% от массы пикелевенного голья. Длительность процесса 60 мин. Через определенные промежутки от начала процесса вырезают образец, получают его цифровое изображение. Полученные цифровые изображения обрабатывают с помощью компьютерной программы [«Определение по цифровому изображению кластеров и скорлупы диффузионного фронта процесса перколяции в капиллярно-пористые тела», свидетельство о регистрации программы для ЭВМ 201766281, 17.11.20, заявка №2017619799 от 02.10.2017].

На фиг. 1-6 показана последовательная обработка цифровых изображений образцов срезов кожи в процессе дубления. Для запуска процесса визуализации сначала устанавливают в области экрана «Пиксели» напротив слов «кластеры» и «скорлупа» галочки (фиг. 6). Для запуска процесса визуализации проникания дубителя в структуру кожи нажимают кнопку «Start» (фиг. 6). Программа отображает процесс проникания дубителя в нерегулярную структуру кожи. Способ визуализации позволяет определить характерные особенности проникания дубителя в нерегулярную структуру кожи (фиг. 5). На фиг. 5 видно, как характер проникания дубителя с лицевой стороны (фиг. 5) отличается от характера проникания дубителя с бахтармянной стороны. С лицевой стороны кожи в процессе дубления наблюдаются так называемые «вязкие пальцы» [Е. Федер. Фракталы: Пер. с англ. - М.: Мир, 1991 - 254 с], образование которых обусловлено наличием волосяных сумок, служащих своеобразной воронкой, которые ускоряют процесс проникания дубителя в структуру кожи. Визуализация позволила предложить механизм проникания дубителя в структуру кожи и предположить, что процесс ускоренного проникания дубителя в толщу кожи можно объяснить просачиванием дубящего состава (перколяцией), а не диффузией. Причем интенсивное просачивание наблюдается с лицевой стороны кожи. С бахтармянной стороны кожи так называемые пальцы отсутствуют, что можно объяснить отсутствием отверстий волосяных сумок и более рыхлой структурой со стороны бахтармянного слоя кожи (фиг. 5).

Способ визуализации позволяет также определить момент соединения диффузионных фронтов с лицевой и бахтармянной сторон кожи (фиг. 6), который произошел на 40-й минуте от начала процесса. Визуализация момента соединения диффузионных фронтов важна для исследования механизма проникания различных химических материалов не только в процессе дубления, но и в других технологических процессах кожевенного и мехового производств.

На основании программных данных получены количественные данные для определения кинетики пропитки кожи дубителем. А также определена разница пропитки дубителя в структуру кожи с лицевой и бахтармянной сторон. Зафиксировано время наступления перколяционного кластера - 40 минут.

Пример 2. В качества капиллярно-пористого объекта используют семена пшеницы. Известно, что для повышения всхожести и устойчивости семян сельскохозяйственных культур к условиям засухоустойчивости семена предварительно покрывают (дражируют) биоактивным материалом. Один из таких составов разработан на кафедре «Технология кожи, меха. Водные ресурсы и товароведение» Восточно-Сибирского государственного университета технологий и управления. Семена пшеницы обрабатывают биоактивным препаратом [Способы предпосевной обработки семян и эффективность их использования. Авторы Дерябин М.А., Шалбуев Д.В. В сборнике: Кожа и мех в XXI веке: технология, качество, экология, образование. Материалы XIV Международной научно-практической конференции. Улан-Удэ, 2019. С. 38-42; Исследование. Авторы Дерябин М.А., Шалбуев Д.В., Алехина В.А., Баданов В.В., Тон В.А. В сборнике: Пищевые технологии и биотехнологии, материалы XVI Всероссийской конференции молодых ученых, аспирантов и студентов с международным участием, посвященной 150-летию Периодической таблицы химических элементов: в 3 частях. 2019. С. 57-62.]. Для определения количественных характеристик процесса дражирования семян сельскохозяйственных культур семена погружают в биоактивный препарат и через 15, 25, 40, 60 минут вынимают и выполняют съемку (фиг. 7). Полученные снимки помещают в компьютерную программу [Дамдинова Т.Ц., Дерябин М.А., Раднаева В.Д., Шалбуев Д.В. Определение количественных характеристик процесса дражирования семян сельскохозяйственных культур. //Свидетельство об официальной регистрации программы для ЭВМ №2023668000, опубл. 22.09.2023 г]. Программа предназначена для определения методами цифровой обработки изображений количественных характеристик процесса дражирования семян биоматериалом для получения поверхностной оболочки. Для визуализации пропитки и покрытия в биоактивный материал добавляют краситель синего цвета. Предварительно каждый снимок обрабатывают в компьютерной программе [Дамдинова Т.Ц., Дерябин М.А., Раднаева В.Д., Шалбуев Д.В., Советкин Н.В. Определение геометрических характеристик семян сельскохозяйственных культур //Свидетельство об официальной регистрации программы для ЭВМ № 2018664087, опубл. 12.11.2018 г]. Программа предназначена для расчета геометрических характеристик семян сельскохозяйственных культур с целью подготовки данных для мониторинга процесса дражирования семян биоматериалом, полученного в результате рециклинга коллагенсодержащих отходов, при разных условиях внешней среды. На фиг. 8 показаны цифровые изображения образца семени пшеницы и результаты работы программы по определению геометрических характеристик зерна пшеницы. Для обработки каждый снимок поворачивают в графическом редакторе так, чтобы зародыш семени находился слева и определяют с помощью компьютерной программы геометрические характеристики: площадь, периметр, координаты центра тяжести, угол наклона, координаты вершин минимального прямоугольника, описанного вокруг объекта (фиг. 8). Затем поворачивают изображение согласно вычисленному значению угла поворота для того, зерно было расположено строго горизонтально. Цифровые изображения снимков семян приводят к единому размеру для того, чтобы была возможность сравнивать процесс дражирования на разных стадиях. Подготовленные таким образом цифровые изображения зерен пшеницы помещают в компьютерную программу [Дамдинова Т.Ц., Абатнин А.А. Определение цветов цифрового изображения для лабораторных исследований. // Свидетельство об официальной регистрации программы для ЭВМ №2021614042 от 11.03.2021. Заявка № 2021612919, внесена в реестр 18.03.2021 г.]. После старта программы загружают в программу файл из серии цифровых изображений, выбирают пиксели цвета красителя (синего, зеленого и черного цветов) и сохраняют файл с изображением с пикселями выделенных цветов (фиг. 9, фиг. 10). На фиг. 9 и фиг. 10 приведены зерна разной формы, что существенно осложняет сравнение зерен. Дальнейшую обработку по визуализации выполняют на основе обработки сохраненных файлов с выделенными цветами. Таким образом, получают серию цветных изображений (фиг. 11) которые снимают через определенные интервалы от начала процесса дражирования. Полученные серии цветных цифровых изображений обрабатывают компьютерной программой [Дамдинова Т.Ц., Дерябин М.А., Раднаева В.Д., Шалбуев Д.В. Определение количественных характеристик процесса дражирования семян сельскохозяйственных культур //Свидетельство об официальной регистрации программы для ЭВМ № 2023668000, опубл. 22.08.2023 г], в которой выбирают номер серии, после чего в окне программы появляется цифровое изображение зерен пшеницы до начала и до конца процесса дражирования (фиг. 12). На фиг. 13, фиг. 14 показан процесс постепенного покрытия поверхности зерна биоактивным препаратом. На фиг. 13 под изображением зерна показана количественная характеристика площади поверхности зерна пшеницы, покрытой биоактивным препаратом в пикселях через 15 мин от начала процесса дражирования. Установлено, что через 15 минут биоактивным препаратом покрыто 39% площади зерна пшеницы. На фиг. 14 показано цифровые изображения поверхности с рассчитанным количественным содержанием площади, в пикселях на протяжении 60 мин от начала процесса дражирования. В конце каждой итерации компьютерная программа выводит покрытые биоактивным препаратом площади зерна, их количественную характеристику в пикселях, под соответствующими изображениями зерен, которые составили для первой серии 39%, 57%, 77%, 82%. (фиг. 14). На фиг. 15 представлены результаты трех обработанных серий по дражированию семян. Таким образом вычисляются количественные данные процесса дражирования в зависимости от длительности и температуры обработки.

В результате реализации способа визуализации определены количественные характеристики зерна по его цифровому изображению: площадь, периметр, координаты центра тяжести, координаты вершин минимального прямоугольника, описанного вокруг объекта - в пикселях, угол наклона - в градусах. Например, площадь зерна - 66517, периметр -1325, координаты центра тяжести (х=251, у=132), координаты вершин минимального прямоугольника описанного вокруг объекта (х,у) ((38,25), (457,237)), угол наклона в градусах -0,77. Определена площадь поверхности зерна с нанесенным биопрепаратом через определенные промежутки времени и при разных температурах. Так, площадь зерна с нанесенным биопрепаратом через 60 минут обработки составила 82, 92 и 81%.

Пример 3. В качества капиллярно-пористого объекта используют семена пшеницы. Большое значение при обработке семян имеет глубина пропитки биоактивным препаратом, от которого зависит питание семян препаратом, позволяющим повысить их всхожесть и засухоустойчивость. Учитывая, что поверхность семян плотная, твердая, предположили, что биоактивный препарат практически не проникает в зерно, а лишь адсорбируется на поверхности. Предлагаемое изобретение позволило утверждать, что биоактивный препарат не только адсорбируется на поверхности, но проникает внутрь зерна. При этом предлагаемое изобретение позволило не только определить глубину проникания, но и рассчитать количество проникшего биоактивного препарата внутрь зерна. Для проведения опыта семя зерна пшеницы погружают в биоактивный препарат и через 5, 10, 15, 25, 40, 60 минут вынимают, затем его разрезают и выполняют съемку и после предварительно обработки с помощью компьютерной программы [Дамдинова Т.Ц., Дерябин М.А., Раднаева В.Д., Шалбуев Д.В. Определение количественных характеристик процесса дражирования семян сельскохозяйственных культур. //Свидетельство об официальной регистрации программы для ЭВМ № 2023668000, опубл. 22.09.2023 г. ] получают цифровые изображения срезов семян (фиг. 16). На фиг. 16 видно, как биоактивный препарат проникает внутрь зерна, причем глубина проникания зависит от условий дражирования. Из фиг. 16 видно, что глубина проникания биопрепарата внутрь зерна увеличивается с ростом температуры от 20 до 60°С. Особенно это заметно через 15 минут от начала дражирования. Наибольшая глубина проникания биоактивного препарата наблюдалась через 40- 60 минут от начала дражирования. На фиг. 17 показано цифровое изображение срезов зерна пшеницы через 5, 10, 15, 25, 40, 60 минут от начала дражирования и результаты обработки. Программа позволила определить количественные характеристики по глубине проникания биоактивного препарата внутрь зерна: через 15 мин от начала дражирования глубина пропитки биоактивным препаратом составила при 20°С - 7,45%, 40°С - 9, 83%, 60°С - 11,22%. Наибольшая глубина пропитки семян пшеницы биоактивным препаратом составила 31,27% при 60°С. Предлагаемое изобретение по визуализация этого процесса позволит выявить оптимальные способы и условия проведения экспериментальных работ по предпосевной обработке семян, выполнить предварительную оценку и минимизировать расходы биоматериалов, а также выбрать длительность обработки.

Данные по примерам 1 - 3 сравнивали с данными по прототипу (таблица 2).

Из таблицы 2 видно, что по предлагаемому изобретению можно точно фиксировать границу диффузионного фронта и определять его длину в пикселях, определять количество пропитанного материала в капиллярно-пористом объекте, фиксировать момент появления перколяционного кластера, наблюдать за процессом пропитки в режиме видео. Кроме того, по предлагаемому изобретению можно определять геометрические характеристики объекта: площадь, периметр, координаты центра тяжести, координаты вершин минимального описанного четырехугольника (в пикселях), угол наклона образца зерна и его среза (в градусах), а также определять количество нанесенного материала на поверхность объекта (в пикселях). По прототипу есть возможность наблюдать за процессом пропитки только по изображениям через определенные промежутки времени, путем их просмотра, однако, невозможен просмотр в режиме видео. Кроме того, по прототипу невозможно определять количественные и качественные характеристики объекта и процессов.

Предлагаемое изобретение ««Способ визуализации процесса пропитки капиллярно-пористых объектов» по сравнению с прототипом [Л.А.Бакулин, Е.И.Кузнецова, А. Джорба. Дубление с малым расходом соли и без серной кислоты. Сб. материалов VII Международной научно-практической конференции «Кожа и мех в XXI веке. Технология, качество, экология, образование». - Улан-Удэ: Издательство ВСГУТУ, 2011, - С.76-85] позволяет получить следующие преимущества:

- наблюдать за процессом пропитки в режиме видео;

- точно фиксировать границу диффузионного фронта и определять его длину в пикселях;

- фиксировать момент появления перколяционного кластера;

- определять условно с помощью программы количество пропитанного материала в капиллярно-пористом объекте;

- определять геометрические характеристики объекта: площадь, периметр, координаты центра тяжести, координаты вершин минимального описанного треугольника, в пикселях, угол наклона, град;

- определять количество нанесенного материала на поверхность объемного объекта;

- увеличить возможности исследования механизмов процессов, происходящих в капиллярно-пористых объектах;

- увеличить возможности получения математических моделей капиллярно-пористых объектов;

- расширить возможности управления процессами пропитки, нанесения материалов на поверхность капиллярно-пористых объектов, например, при деревообработке, производстве строительных материалов, обработке кожевенного и мехового сырья, производстве тканей и искусственных материалов;

- расширить возможности исследования объектов природообустройства при выполнении геологических и гидрогеологических исследований;

- расширить возможности исследования структуры капиллярно-пористых объектов с целью их идентификации при экспертизе товаров;

- расширить возможности оценки качества товаров.

Использование: для визуализации процесса пропитки капиллярно-пористых объектов. Сущность изобретения заключается в том, что для наблюдения за процессом проникания дубителя в толщу кожи через определенные промежутки времени от начала процесса вырезают образцы в толстом участке кожи и получают изображения объектов и их срезов, при этом цифровые изображения серии снимков обрабатывают с помощью компьютерной программы методами цифровой обработки изображений, выполняют операции бинаризации, нормализации, определяют границы диффузионного фронта на каждом снимке серии, вычисляют количественные характеристики процессов пропитки и на основе полученных данных запускают процесс визуализации с последовательным отображением стадий пропитки. Технический результат: обеспечение возможности наблюдать процесс пропитки в капиллярно-пористых объектах неоднородной и нерегулярной структуры в удобном для зрительского восприятия виде и анализа, а также определять точные границы диффузионного фронта процессов в объектах со сложной структурой, получать количественные и качественные характеристики изменения объекта методами обработки цифровых изображений. 17 ил., 2 табл.

Способ визуализации процесса пропитки капиллярно-пористых объектов, заключающийся в том, что для наблюдения за процессом проникания дубителя в толщу кожи через определенные промежутки времени от начала процесса вырезают образцы в толстом участке кожи и получают изображения объектов и их срезов, отличающийся тем, что цифровые изображения серии снимков обрабатывают с помощью компьютерной программы методами цифровой обработки изображений, выполняют операции бинаризации, нормализации, определяют границы диффузионного фронта на каждом снимке серии, вычисляют количественные характеристики процессов пропитки и на основе полученных данных запускают процесс визуализации с последовательным отображением стадий пропитки.