Способ обнаружения зеленых растений
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
СОЮЗ СОВЕТСНИХ
СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ
РЕСГ1УБЛИК
4 А1 (19) (11) 159 4 А 01 С 7 00
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР
ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 4098311/30-15 (22) 15.04.86 (46) 07.08.88, Бюл. 11 29 (71) Научно-исследовательский и проектно-технологический институт механизации и электрификации сельского хозяйства Нечерноземной зоны РСФСР (72) K.Ê. Полевицкий (53) 621.396.969.3(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР
И 1068070, кл. А Ol С 7/00, 1985; (54) СПОСОБ ОБНАРУЖЕНИЯ ЗЕЛЕНЫХ РАСТЕНИЙ (57) 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 полученных 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.
1414342
Изобретение относится к сельскому хозяйству, а именно рестениеводству,, и служит для обнаружения зеленых растений и распознавания их по оттенкам цвета, а также для распознавания
5 плодов по цвету, автоматического вождения, прореживания и пропалывания, Цель изобретения — повышение точ:ности обнаружения растений и распоз1 навания их.
На фиг. 1 представлены графики спектральных яркостей для почвы, листьев сахарной свеклы и сорняков .Р (осота и лебеды), на фиг. 2 — расчет-15 (Irrre граничные линии зон распоэнаваия этих растений в плоскостях ве1=овых коэффициентов х и у.
Сущность способа заключается в измерении интенсивности электромаг- >О с. итного излучения, отраженного от почвы и растений, в трех спектральных областях с последующей обработкой полученных сигналов. Способ включает нормирование чувствительности «5
>каналов по уровню сигнала от почвы, формирование двух промежуточных сигналов путем попарного суммирования ронормированных сигналов, взятых соответствующими весовыми коэффи.ЪО иентами, вычитание одного проме>куочного сигнала из другого и опрееление наличия и вида зеленого расения по знаку полученной разности.
Для исключения влияния изменчивости солнечно".î света на полезный
Зэ с гнал от источника излучения его п1>едварительно модулируют. Путем сравн1эния мощности отраженного излучения о г каждого объекта в различных об40 лфстях спектра по заранее определенным весовым коэффициентам промежуточных значений интенсивностей отраженнОго сигнала -.- этих областях можно заранее построить граничные линии для раз ных объек то в в плоск ос т не з а вйсимых параметров х и у с выцелением области различения культурных растеннй от сорняков.
Чувствительности каналов„ линейно из меряющих спектральные компоненты, ио рмируются таким образом, чтобы достигнуть и поддерживать равенс,во меж1ду собой соответствующих им сигналов, получаемых при наблюдении фона, т.е. почвы.
Эти сигналы группируют попарно и определяют их промежуточные значения посредством суммирования сигналов, Nj- Еа I p x
1=2 1,и1 (!)
N - I
1-3 з,п где
1=1 I
2,1
Ей,r
N ° г, Ез,1
1=з Е 1, ( (2) х и у — весовые коэффициенты, N. — нормирующие множители для
r коэффициентов передачи сигналов от почвы, напри.мер, к уровню зеленой компоненты от почвы; — номер спектральной зоны (i = 1 — зона a, i е 2 эона в, i = 3 — зона c) „ составляющих пару, с весовыми коэффициентами, которые могут принимать значения в интервале 0-1 так, чтобы сумма их неиэменйо составляла единицу. Промежуточные сигналы также попарно вычитают один из другого, образуя разностные сигналы, полярность которых служит для формирования признака различения зеленых растений разных видов, причем настройка производитс.я соответствующим выбором весовых коэффициентов. При этом, например, зеленая и синяя компоненты образуют один промежуточный сигнал, задаваемый соответственно весовыми коэффициентами х и (1-х), а зеленая и красная — другой, задаваемый аналогично коэффициентами у и (1-y).
Таким образом, зона, в которой возможно различение любой пары растений., располагается в.плоскости независимых параметров х и у, причем
О 4 х 41, и 0 у 6! . Эта эона представляет собой квадрат со стороной, равной
Для любого данного растения на осиове расчета или прямого измерения может быть построена граничная линия, разделяющая зону на две области, в которых разностный сигнал получает противоположные полярности. Вдоль ли-! нии, он обращается в О. Следова.тельно, зона различения двух данных растений есть та область, расположенная между соответствующими граничными линиями, где знаки сигналов оказываются разными.
Уравнение граничных линий для раз" личных растений имеет вид
Спек тр аль ные характеристики
680 750 800
400 450 500 550 600
Измеренные значения
Освещенность спектральная относительная, Е(Л ) 96 130
34 55
10 16 25
Спектральная яркость почвы, r „(Д } Ж
8,3 10,22
6,3 7,1
4,5 5,6
Спектральная яркость сахарной свеклы, r,(3) %
7,6 8,4 16,6 12,6 7,7 43,3 45,3
Спектральная яркость лебеды, r ()l) %
7,2 7,2 7,4 14,2 10,0 6,4 47,2 48,0 Спектральная яркость осота, r (Ë) %
Ъ
7 5 8 5 8,7 14,8 10 4 8,0 46,8 47,0 з 14143
I. — интенсивность сигнала на
1h приемнике от i-го канала от н-ro объекта.
П р и и е р. Для выделения спектральных зон используют узкополосные светофильтры, Приемники обладают постоянной чувствительностью в полосе пропускания фильтров ° Освещенность и яркость всех объектов в поле зрения приемника устанавливается постоянной. Исходные данные и расчетные коэффициенты сведены в таблицу.
Определение зеленых растений ведется по выбранным значениям спектральных характеристик, т.е. для длин волн Л = 500, 550 и 600 нм, и соответствует значениям 1 =1,2,3.
Данные для других волн не испрльэуются. Значения интенсивности для поч- 2р вы (n = 1) получены простым перемножением. Нормирующие множители рассчитаны по (2). Далее вычисляется интенсивность сигналов как для сигналов от почвы. Угловые коэффи- 25 диенты граничных линий по уравнению (1) и данным таблицы следующие:
= х 1,34 (сах.свекла);
=-х..1,04 (лебеда);
Е „= х 0,90 (осот) .
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 растение.
Таким образом, достигается повышение точности обнаружения растений и распознавание их между собой.
Формула изобретения
Способ обнаружения зеленых растений, включающий измерение интенсив ности 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 тл и ч а ю шийся тем, что, с це лью повьппения точности обнаружения растений 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 суммирования трех полученных сигналов, а.о наличии и виде зеленого растения судят по знаку,разности промежуточных сигналов, 14!4342
Спектральные характеристики
Ю Ю ФВ ° Ф
140 214 380
Сигнал от почвы относительный I!
Нормирующие множители N..
Сигнал от свеклы I1,т
Сигнал от лебеды
Сигнал от осота
Х!4
Рассчитанные величины
400 450 500 550 . 600
1,53 1,0 0,55
210,0 564,4 693,0
190,0 428,8 550,0
217,5 503,2 572,0
Продолжение таблицы
680 150 800
1414342
Составитель Г. Шарков
Техред И.Верес
Редактор Л. Зайцева
Корректор О. Кравцова
Заказ 3800/1
Тираж 66) ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий
113035, Москва, Ж-35., Раушская наб., д. 4/5
Подписное
Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4
