Способ обнаружения зеленых растений Советский патент 1988 года по МПК A01C7/00 

11

со

ю

Изобретение относится к сельскоь{у хозяйству, а иг-{енно рестениеводствуа и служит для обнаружения зеленых растений и распознавания их по оттенкам цвета, а также для распознавания плодов по цвету, автоматического вождения, прореживания и пропалывания.

Цель изобретения - повышение точ- iHocTH обнаружения растений и распоз- {навания их.

: На фиг. I представлены графики :спектральных яркостей для почвы, листьев сахарной свеклы и сорняков (осота и лебеды) J на фиг. 2 расчет граничш51е линии зон распоэнава- ия этих растений в плоскостях ве- toHbix коэффициентов хну. I Сущность способа заключается в Измерении интенсивности электромаг- итного излучения, отраженного от |1Очвы и растений, в трех спектраль- 1Х областях с последующей обработ- ой полученных сигналов. Способ вклю 4ает нормирование чувствительности Каналов по уровню сигнала от почвы, формирование двух промежуточных сиг- 1:алоз путем попарного суммирования гронормированных сигналов, взятых с соответствующими весовыми коэффициентами, вычитание одного промежуточного сигнала -из другого и определение наличия и вида зеленого рас- т|ения по знаку полученной разности.

I Для исключения влияния изменчивости солнечного света на полезный сигнал от источника излучения его предварительно модулируют. Путем сра мощности отраженного излучения oir каждого объекта в различных об- спектра по заранее определенным весовым коэффициентам промежуточных значений интенсивностей отраженного сигнала в этих областях можно заранее построить граничные линии для разных объектов в плоскост1§ независимых параметров х и у с выделением области различения культурных растений от сорняков.

Чувствительности каналов,, линейно измеряющих спектральные компоненты, но1рмируются таким образом, чтобы достигнуть и поддерживать равенство меж 1ДУ собой соответствующих им сигналов получаемых при наблюдении фона, т.е. почвы.

Эти сигналы группируют попарно и определяют нх промежуточные значения посредством сз ммирования сигналов,

5

0

5

0

5

0

составляющих пару, с весовыми коэффициентами, которые могут принимать значения в интервале 0-1 так, чтобы сумма их неизменно составляла единицу. Промежуточные сигналы также попарно вычитают один из другого, образуя разностные сигналы, полярность которых служит для формирования признака различения зеленых растений раэ- IUIX видов, причем настройка производится соответствующим выбором весовых коэффициентов. При этом, например, зеленая и синяя компоненты образуют один промежуточный сигнал, задаваемый соответственно весовыми коэффициентами X и (1-х), а зеленая и краёная - другой, задаваемьй аналогично коэффициентами у и (1-у).

Таким образом, зона, в которой возможно различение любой пары растений, располагается в плоскости неза- параметров х и у, причем , . Эта зона представляет собой квадрат со стороной, равной I .

Для любого данного растения на основе расчета или прямого измерения может быть построена граничная линия, разделяющая зону на две области, в которых разностный сигнал получает противоположные пс5лярности. Вдоль линии, он обращается в 0. Следова- .тельно, зона различения двух данных растений есть та область, расположенная между соответствузощими граничными линиями, где знаки сигналов оказываются разньв и,

Уравнение граничных линий для различных растений имеет вид

5

т - .,- Uil,n .т - N Т

,и )-Э ,п

где

(I)

N.

2,1

W - - т

-3,1

ЬЗ

13,1 2..

(2)

Q

X и у

N.

весовые коэффициенты, нормирующие множители для коэффивд1ентов передачи сигналов от почвы, например, к уровню зеленой компоненты от почвы; номер спектральной зоны (i 1 - зона а, 1 2 - зона в, i 3 --зона с),

31

I. - интенсивность сигнала на

1 П

приемнике от 1-го канала от п-го объекта.

Пример. Для вьщеления спектральных зон используют узкополосные светофильтры. Приемники обладают постоянной чувствительностью в полосе пропускания фильтров. Освещенность и яркость всех объектов в поле зре ния приемника устанавливается постояной. Исходные данные и расчетные коэфициенты сведены в таблицу.

Определение зеленых растений ведется по выбранным:значениям спектральных характеристик, т.е. для длин волн Д 500, 550 и 600 нм, и соответствует значениям 1 1,2,3. Данные для других волн не испрльзу- ются. Значения интенсивности для почвы (п 1) получены простым перемножением. Нормирующие множители рассчитаны по (2). Далее вычис тя- ется интенсивность сигналов как для сигналов от почвы. Угловые коэффициенты граничных линий по уравнению (1) и данным таблицы следующие:

Ij. х-1,34 (сах.свекла), Ij -х..1 ,04 (лебеда) ; 1 Х 0,90 (осот).

5

0

5

0

3А2

Зафиксировав значение х на уровне, отличном от нуля, получают возможность изменения х, т.е. только одного параметра, настраивать датчик на отделение сорняков и одним числом ха- |рактеризовать данное растениз.

Таким образом, достигается повышение точности обнаружения растений

О и распознавание их между собой.

Формула изобретения

Способ обнаружения зеленых растений , включающий измерение интенсивности электромагнитного излучения, отраженного от почвы и растений, в двух диапазонах волн, нормирование чувствительности каналов по уровню сигнала от почвы и по знаку разности уровней нормированных сигналов судят о наличии зеленых растений, о т- |Личающийся тем, что, с це- лью повышения точности обнаружения 1растений и распознавания их между собой, дополнительно измеряют интенсивность отраженного от почвы и растений электромагнитного излучения в третьем диапазоне волн, формируют два промежуточных сигнала путем попарного cyм иpoвaния трех полученных сигналов, а о наличии и виде зеленого растения судят по знаку разности промежуточных сигналов.

Изобретение относится к области сельского хозяйства, а именно к растениеводству и служит для обнаружения зеленых растений и распознавания их по оттенкам цвета, а также для распознавания плодов по цвету. Цель изобретения - повышение точности обнаружения растений и распознавания их. Способ обнаружения зеленых растений заключается в измерении интенсивности отраженного от почвы и растений электромагнитного излучения в трех спектральных областях с последующей обработкой полученньтх сигналов. Способ включает нормирование чувствительности каналов по уровню сигнала от почвы, формирование двух промежуточных сигналов путем попарного суммирования нормированных сигналов , взятых с соответствующими весовыми коэффициентами, вычитание одного промежуточного сигнала из другого и определение наличия и вида зеленого растения по знаку полученной разности. 2 ил., 1 табл. i (Л с

Измеренные значения

Освещенность спектральная относительная, Е(/)

Спектральная яркость почвы, г(} %

Спектральная яркость сахарной свеклы, г(} %

Спектральная яркость лебеды, Гз(/) %

Спектральная яркость осота, г(А) %

10 16 25 34

4,5 5,6

55

96 130

6,3 7,1 8,3 10,22

7,6 8,4 16,6 12,6 7,7 43,3 45,3

7,2 7,2 7,4 14,2 10,0 6,4 47,2 48,0

7,5 8,5 8,7 14,8 10,4 8,0 46,8 47,0

55

96 130

6,3 7,1 8,3 10,22

Рассчитанные В1аличины

Сигнал от почвы относительный I

140 214 380

.

1 ,53 1,0 0,55

210,0 564,4 693,0

190,0 428,8 550,0

217,5 503,2 572,0

-А-- Сахарная cde/f/ra

-K.Осот

о- /reseda

е -- ffovSa (чернозен)

20IS

W

50 500 7S 500

ив.1

650

700 750.ин

+

Фиг 2

1 К