Способ цветового распознавания всходов свеклы и сорняков Советский патент 1993 года по МПК A01B41/06 

(Л

С

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.

Изобретение относится к области автоматизации и механизации технологических процессов сельскохозяйственного производства.

Целью изобретения является расширение функциональных возможностей, а именно повышение точности и эффективно-, сти 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 % (X) 1, то распознаваемое растение - свекла, а если Ј(Х) 0, то сорняк или фоновые помехи.

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 электромагнитное излучение в определенных узких диапазонах длин волн.

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 Xi, Х2. Х4, Хе на выходе фотоприемников, реагирующих на отраженное от распознаваемых объектов излучение в диапазонах длин волн 1,55 ,9- 0.75- 0,67 0,5 0,45 м. Данные измерений в виде трех шестимерных массивов ( QI - свекла, -сорняк, Оз - почва)были обработаны на ЭВМ для

00 Ю

о

со ч

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 из оставшихся поочередно исключали по одному признаку; при сохранении оставшейся мерности пространства, причем лучшим считался признак, 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. Минимизацией установлено,чтооптимальное описание при параметрическом подходе для всходов растений и почв - трехмерное пространство с координатами XV, Х2. Х4, а для всходов свеклы и сорняков Хз. Хд; при локальном (непараметрическом) подходе - соответственно Хг, Х4 и XL Хз, Хе. Класс распознаваемого растения определяется по.результату решения логического уравнения: Ј(Xi, Х2, Х4, Хб) (OgQ5 -i-QgtrnQe + Q iitTi2Q7)( Ф +QiO2Qe + Q2 ШО ю + Оз01зСГ15 + ОзО м) где . . : -.- . :, ;/:.; .:- .:..

Qi (Xi -ai)0; Cfc (Xi - 82) 0;

Оз (Xi - аз) 0; QA (Xi - 34) 0;

Qs (X2 - bi) 0; Qe ()0 ;

Q (X2 - Ьз) 0; Qs (X4 - ci) 0 ;

Qg (X4 - C2) 0; Q ю (fy - сз) О;

Qn (X4 - C4)0; Qi2 (X4 - cs) 0;

Qi3 (Xe - di) 0; Qi4 (Xe - ch) 0:

Qi5(X6-d3)0.

0

ai, bi, ci, di - экспериментальные константы.

Способ обеспечивает простой переход от аналогового сигнала к цифровому сигналу,

Ф о р м у л а и з о б р е т е н и я Способ цветового распознавания всходов свеклы и сорняков, включающий регистрацию отраженного от растений и почв электромагнитного излучения с последующей их обработкой, отличающийся тем, что, с цельй расширения функциональных возможностей, задают четыре диапазона; длин волн.облучают распознаваемые 5 объекты лучами видимой и ближней инфракрасной области спектра, выделяют полосы отраженного света с максимумами на опти мальных длинах волн 1,55 0,9 0,67 .б . после чего преобразуют интенсивности отраженного света в выделенных полосах от распознаваемых обьектов в электрические сигналы, а результирующий сигнал получают в соответствии с зависимостью::

Ј (X) (CfeQs + QganQe + Qnai2Q7)(Cri + + QitfeQe-t Q2O4Qio + РзСИзСПб + Qs-Qw) где Qi (Xi - ai) 0; Q2 (Xi - 32) 0; Оз Xi - аз) 0: Q4 - (Xi - 34) 0; Qs (X2 - bi) 0; Qe - (X2 - b2) 0; Q - (X2 - Ьз) 0; Qs - (X4 - ci) 0; Qg - C2) 0; Qio (X4 - сз) 0; Qii (X4 - C4) 0; Qi2 - (X4 - Сб) О; Qi3 (Xe - dij 0; Qi4 (Хб - d2) 0; Qis - (Xe - ds) 0; ai, bi, ci., di - экспериментальные константы;

,2,3,4.

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

0

0

5

0

5