Патент на изобретение №2307320
|
||||||||||||||||||||||||||
(54) СПОСОБ КОНТРОЛЯ И ОПРЕДЕЛЕНИЯ СРЕДНЕЙ ДЛИНЫ СТЕБЛЕЙ ЛЬНЯНОЙ ТРЕСТЫ И ИХ РАЗБРОСА ПО ВЕРШИНОЧНЫМ И КОМЛЕВЫМ КОНЦАМ
(57) Реферат:
Способ контроля и определения средней длины стеблей льняной тресты и их разброса по вершиночным и комлевым концам, включающий контроль и расчет параметров стеблей в ленте, в котором контроль производят путем получения совокупности по длине ленты цифровых черно-белых изображений стеблей и их анализа, включающем суммирование числа черных пикселей в каждой вертикальной строке по ширине изображения, построение кривой распределения полученных сумм, ее аппроксимацию полиномом и нахождение координат точек перегиба на восходящем и нисходящем участках кривой полинома, а определение средней длины осуществляют по разнице координат по оси абсцисс у найденных точек перегиба. Технический результат: упрощение способа контроля и повышение оперативности определения структурных параметров стеблей льняной тресты. 3 ил.
Изобретение относится к системам контроля свойств лубоволокнистых материалов и может быть использовано для контроля средней длины стеблей лубяных культур и их разброса по вершиночным и комлевым концам. Известен способ оценки вариации стеблей конопли по их длине в горсти, заключающийся в том, что подбирают горсть стеблей, измеряют их геометрические параметры и по полученным данным оценивают их вариацию по длине. При измерении геометрических параметров стеблей горсти замеряют расстояния от торца выровненных друг относительно друга с одной стороны концов стеблей горсти до их центра тяжести. Удаляя из горсти все стебли, длина которых меньше средней горстевой длины, повторно замеряют расстояние от торца выровненных друг относительно друга с одной стороны оставшихся стеблей горсти до центра тяжести и на основании предложенной формулы производят оценку вариации [1]. Недостатком указанного способа является необходимость значительных затрат ручного труда и невозможность определения средней длины стеблей при движущемся слое и автоматизации контроля их разброса по вершиночным и комлевым концам. Известен также способ контроля и определения средней длины стеблей льняной тресты и их разброса по вершиночным и комлевым концам. При этом контроль производится при движущемся слое путем определения его толщины в нескольких точках по ширине, затем совокупность значений толщины разделяют на две одинаковые группы, одна из которых включает измерения вблизи вершиночных концов стеблей, другая – комлевых, каждую из совокупностей аппроксимируют интегральной функцией нормального закона распределения с последующим расчетом средней длины стеблей и среднеквадратических отклонений по их вершиночным и комлевым концам [2]. Недостатком данного способа является необходимость создания механической системы контроля, а в этой связи – сложность реализации на практике и значительной стоимости системы. Указанный известный способ по своей технической сущности наиболее близок к заявляемому и поэтому предлагается в качестве прототипа. Задачей изобретения является упрощение способа контроля и повышение оперативности определения структурных параметров стеблей льняной тресты за счет использования принципов распознавания образов. Поставленная задача достигается тем, что при способе контроля и определения средней длины стеблей льняной тресты и их разброса по вершиночным и комлевым концам, включающем контроль и расчет параметров стеблей в ленте, согласно изобретению контроль производят путем получения совокупности по длине ленты цифровых черно-белых изображений стеблей и их анализа, включающего суммирование числа черных пикселей в каждой вертикальной строке по ширине изображения, построение кривой распределения полученных сумм, ее аппроксимацию полиномом и нахождение координат точек перегиба на восходящем и нисходящем участках кривой полинома, причем расчет средней длины осуществляют по разнице координат на оси абсцисс у найденных точек перегиба, а параметр разброса в виде среднеквадратических отклонений вершиночных
где XI, ХII – координаты на оси абсцисс точек перегиба на восходящем и нисходящем участках кривой полинома; Хн, Хкон – координаты на оси абсцисс крайних точек кривой. Суммирование числа единичных (черных) пикселей в каждой вертикальной строке по ширине изображения позволяет построить кривую распределения стеблей в слое по его ширине. Аппроксимация совокупности сумм, полученных при суммировании единичных пикселей, позволяет получить модель в виде полинома. Нахождение точек перегибов на восходящем и нисходящем участках позволяет определить исходные данные для расчетов: среднюю длину и среднеквадратические отклонения стеблей на участке ленты. Сущность изобретения поясняется чертежами. На фиг.1 представлено черно-белое фотоизображение участка ленты. На фиг.2 изображена кривая распределения сумм пикселей в вертикальных строках по ширине изображения. На фиг.3 изображена кривая распределения сумм пикселей и ее аппроксимирующая кривая со структурными параметрами слоя. Способ реализуется следующим образом. Каждое из совокупности по длине ленты черно-белое цифровое изображение (фиг.1) преобразуется в матрицу, состоящую из нулевых и единичных значений чисел, где ноль обозначает отсутствие стебля в данной точке (пикселе), а единица – наличие. Затем проводим последовательное суммирование единиц в каждой вертикальной строке в полученной матрице. Совокупность полученных сумм дает возможность построить кривую распределения сумм единичных пикселей, характеризующих расположение стеблей в слое по его ширине (фиг.2). Для дальнейшего анализа полученное распределение подвергается аппроксимации при помощи полинома n-степени (фиг.3), где степень полинома выбирается из условия его статистической значимости при 95% доверительной вероятности: Y(x)=b0+b1x+b2x2+…+bnxn. Для нахождения координат точек перегиба на восходящем и нисходящем участках полученной кривой используем равенство второй производной от Y(x) нулю, то есть: Y”(x)=2b2+6b3х+…+n(n-1)bnxn-2=0. Разница между двумя точками перегиба будет являться средней длиной стеблей L=ХII-XI. К тому же данные точки также являются центрами распределения концевых участков стеблей в вершиночной и комлевой зонах. Тогда, применяя известное в математической статистике правило «3 Пример конкретного выполнения. Полученное черно-белое цифровое изображение участка стеблей в виде файла с расширением *.bmp и размером 1516×466 обрабатывается в виде последовательного суммирования единичных пикселей в каждой вертикальной строке, при этом 1516 – количество вертикальных строк по ширине слоя; 466 – количество горизонтальных строк по длине участка слоя. По полученной совокупности строим график распределения сумм единичных пикселей (фиг.2). Эффективная его аппроксимация возможна полиномом 6-го порядка: Y(x)=52,633+2,514·x+0,025·x2-6,836·10-5·x3+8,308·10-8·x4-4,734·10-11·x5+1,021·10-14·x6. Точки перегиба и их координаты на восходящем и нисходящем участках полинома определяем при помощи производной второго порядка, приравненной к нулю: Y”(x)=0,05-41,02·10-5·x+99,69·10-8·x2-94,68·10-ll·x3+30,63·10-14·x4=0. Отсюда следует, что координаты точек перегиба по оси абсцисс, с учетом масштабирования, будут равны X1=21,1 см, Х2=132,3 см, а средняя длина стеблей L=X2-X1=111,2 м. Среднеквадратическое отклонение Предлагаемый способ контроля и определения средней длины стеблей льняной тресты и их разброса по вершиночным и комлевым концам достаточно прост в реализации, не требует значительных затрат времени и существенных капитальных вложений. Источники информации 1. Авторское свидетельство СССР 1320645, кл. G 01 В 5/02, 1985 г. Опубликовано 30.06.87. Бюл. №24. 2. Дроздов Ю.В., Лапшин А.Б., Пашин Е.Л. Способ контроля и определения средней длины стеблей льняной тресты и их разброса по вершиночным и комлевым концам: Патент РФ №2196986 МКИ 7 G 01 N 33/36, G 01 В 5/02, №2001100971/12.
Формула изобретения
Способ контроля и определения средней длины стеблей льняной тресты и их разброса по вершиночным и комлевым концам, включающий контроль и расчет параметров стеблей в ленте, отличающийся тем, что контроль производят путем получения совокупности по длине ленты цифровых черно-белых изображений стеблей и их анализа, включающем суммирование числа черных пикселей в каждой вертикальной строке по ширине изображения, построение кривой распределения полученных сумм, ее аппроксимацию полиномом и нахождение координат точек перегиба на восходящем и нисходящем участках кривой полинома, а определение средней длины осуществляют по разнице координат по оси абсцисс у найденных точек перегиба, причем параметры разброса в виде среднеквадратических отклонений вершиночных
где XI, ХII – координаты по оси абсцисс точек перегиба на восходящем и нисходящем участках кривой полинома; Хнач, Хкон – координаты по оси абсцисс крайних точек кривой полинома.
РИСУНКИ
MM4A – Досрочное прекращение действия патента СССР или патента Российской Федерации на изобретение из-за неуплаты в установленный срок пошлины за поддержание патента в силе
Дата прекращения действия патента: 14.04.2008
Извещение опубликовано: 20.03.2010 БИ: 08/2010
|
||||||||||||||||||||||||||
в и комлевых 
