Способ определения длины стеблей лубяных культур

Авторы патента:

Пашина Лидия Владимировна (RU)

Голубев Виталий Николаевич (RU)

Дроздов Владимир Георгиевич (RU)

Пашин Евгений Львович (RU)

G01B11/03 - посредством определения координат точек

Владельцы патента RU 2414679:

Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Костромской государственный технологический университет" (RU)

Изобретение относится к области оценки качества лубоволокнистых материалов, а именно к устройствам для определения длины стеблей лубяных культур. Заявленный способ определения длины стеблей лубяных культур включает получение цифрового изображения стебля и его анализ путем подсчета пикселей с последующим определением длины стебля. При этом перед анализом стебель располагают на подложке синего цвета, получают его цветное изображение, выделяют путем фильтрации изображения пиксели, относящиеся к стеблю, всю их совокупность разделяют на участки по длине выделенного изображения стебля, для каждого участка подсчитывают сумму и среднюю ширину участка в пикселях, по которым определяют длину каждого участка, полученные значения длин всех участков суммируют. Длину стебля в единицах измерения длины определяют с учетом масштабирования изображения эталона длины. Технический результат - упрощение способа контроля и повышение оперативности определения длины стеблей лубяных культур вне зависимости от их формы на основе использования принципов распознавания образов. 4 ил.

Изобретение относится к системам контроля свойств лубоволокнистых материалов и может быть использовано для контроля длины одиночных стеблей лубяных культур.

Известен способ контроля и определения средней длины стеблей лубяных культур, а именно льна, включающий подготовку пробы и измерение горстевой длины с помощью прибора ДЛ [1]. Указанный способ обладает недостатками, обусловленными влиянием субъективных факторов, снижающих точность анализа.

Известен также способ определения длины стеблей лубяных культур, включающий получение цифрового изображения стебля и его анализ путем подсчета пикселей с последующим определением длины стебля [2].

Недостатком данного способа является необходимость анализа стеблей, имеющих прямолинейную форму. При наличии криволинейных стеблей метод подсчета пикселей приводит к значительным ошибкам, что снижает точность при определении длины стеблей.

Задачей изобретения является упрощение способа контроля и повышение оперативности определения длины стеблей лубяных культур вне зависимости от их формы на основе использования принципов распознавания образов.

Поставленная задача достигается тем, что в способе определения длины стеблей лубяных культур, включающем получение цифрового изображения стебля и его анализ путем подсчета пикселей с последующим определением длины стебля, согласно изобретению перед анализом стебель располагают на подложке синего цвета, получают его цветное изображение, выделяют путем фильтрации изображения пиксели, относящиеся к стеблю, всю их совокупность разделяют на участки по длине выделенного изображения стебля, для каждого участка подсчитывают сумму и среднюю ширину участка в пикселях, по которым определяют длину каждого участка, полученные значения длин всех участков суммируют, а длину стебля в единицах измерения длины определяют с учетом масштабирования изображения эталона длины.

Расположение перед анализом стебля на подложке синего цвета и фильтрация изображения позволяет более эффективно выделять контуры изображения стебля, что необходимо для последующего анализа его цветного изображения.

Разбивка всего изображения стебля на n-участков по длине с последующим подсчетом для каждого участка суммы пикселей, относящихся к его изображению и его средней ширины в пикселях, позволяет эффективно определить относительную длину каждого участка, то есть длину в пикселях.

Суммирование всех относительных длин и последующее масштабирование эталона длины позволяет рассчитать значение длины стебля в единицах измерения длины.

Сущность способа поясняется чертежами.

На фиг.1 изображена фотография стебля на синем фоне.

На фиг.2 представлена фотография стебля после фильтрации изображения.

На фиг.3 представлен результат разделения стебля на n-участков (50 шт).

На фиг.4 представлен единичный элемент участка стебля в виде параллели грамма и схема определения его высоты (диаметра стебля в пикселях).

Пример конкретного выполнения способа.

Единичный стебель располагают на подложке синего цвета. Затем с помощью фотокамеры, видеокамеры или иного оптического устройства получают цветное RGB изображение в формате JPG и размером 640×480. Полученное изображение стебля представляется в виде трех матриц с размерностью 640×480 элементов. Каждый элемент матрицы хранит значение цветовой составляющей для соответствующей точки полученного изображения. В первой матрице хранятся значения R (красных) цветовых составляющих, во второй - G (зеленых), а в третьей - B (синих). Затем при обработке матриц путем построчного сканирования производят фильтрацию изображения для более контрастного отличия элементов изображения стебля от элементов изображения фона. В итоге выделенные точки образуют собой совокупность точек, характеризующих изображение стебля.

Для последующего анализа выбирают 2 крайние точки стебля в кадре - A и B (фиг.4). Расстояние между ними - ширина обрабатываемой в дальнейшем области изображения. Данный размер можно определить, выделив координаты (в пикселях) по горизонтали для точек A и B (фиг.3). Для нашего примера он составляет 397 пикселей или примерно 400. Затем длину отрезка AB условно разделяют на мелкие участки. Для нашего примера - 50 шт. Ширину каждого из участков вычисляют путем деления округленной длины отрезка AB 400 пикселей на 50. Заметим, что части стебля в выделенных мелких участках приближенно представляют из себя разные геометрические фигуры: трапеции, параллелограммы, прямоугольники (в рассматриваемом примере (фиг.4) - параллелограмм). После этого для каждого из выделенных мелких участков необходимо найти среднюю его высоту в пикселях (средний диаметр стебля) как среднее арифметическое высот (пикселей) участка в каждом его вертикальном сечении. Для этого необходимо определить величину одного из острых углов в образованном прямоугольном треугольнике α и длину короткой стороны параллелограмма (фиг.4). Длина короткой стороны определяется методом вертикального сканирования стебля в данном сечении. Она будет являться гипотенузой прямоугольного треугольника, одним из катетов которого будет являться высота параллелограмма. Угол наклона стебля к горизонтали можно определить, если выбрать точку на границе стебля (на левой границе выделенной области) - точка L, провести из нее горизонтальную линию (для нашего примера вправо до крайней правой границы выделенной области - точка R). Затем, сканируя по вертикали правую границу выделенной области, находим разницу между положением стебля и точкой прохождения горизонтальной линии - отрезок SR (фиг.4). После этого вычисляют угол наклона стебля к горизонтали β, составляющий с искомым острым углом в прямоугольном треугольнике α прямой угол - 90 градусов.

Определив среднюю высоту каждого участка в пикселях, рассчитываем площадь каждого участка в пикселях. Далее, на основе имеющихся данных производим расчет длины в пикселях каждого из 50-ти участков (частное площади и высоты прямоугольника). Сумма длин участков в пикселях будет являться общей длиной стебля (в пикселях). Для данного примера общая длина стебля получилась 557 пикселей. Для нахождения длины стебля в единицах длины необходимо масштабирование. Для этого требуется знать сколько пикселей содержится в одном миллиметре. С этой целью требуется эталон длины и его изображение. После аналогичной (см. выше) фильтрации изображения фона подсчитываем, сколько пикселей соответствует одному миллиметру. Оказалось, что соотношение пикселей и миллиметров получилось равным 1:2,5, то есть одному миллиметру в кадре соответствует 2.5 пикселя.

Таким образом, полученная длина стебля в миллиметрах равна 220 миллиметрам. Использование предлагаемого способа не потребует значительных капитальных затрат, и поэтому может использоваться на практике при проведении материаловедческих исследований стеблей лубяных культур.

Источники информации

1. Авт. свид. СССР №977921. Способ определения средней длины стеблей лубяных культур и устройство для его осуществления. Авторы: Пашин Е.Л., Тимонин М.А. Бюл. 44, опубл. 30.11.1982.

2. Патент РФ №2307320. Способ контроля и определения средней длины стеблей льняной тресты и их разброса по вершиночным и комлевым конкам. Авторы: Румянцева И.А., Пашин Е.Л., Куликов А.В. Бюл. 27, опубл. 27.09.2007.

Способ определения длины стеблей лубяных культур, включающий получение цифрового изображения стебля и его анализ путем подсчета пикселей с последующим определением длины стебля, отличающийся тем, что перед анализом стебель располагают на подложке синего цвета, получают его цветное изображение, выделяют путем фильтрации изображения пиксели, относящиеся к стеблю, всю их совокупность разделяют на участки по длине выделенного изображения стебля, для каждого участка подсчитывают сумму и среднюю ширину участка в пикселях, по которым определяют длину каждого участка, полученные значения длин всех участков суммируют, а длину стебля в единицах измерения длины определяют с учетом масштабирования изображения эталона длины.

Похожие патенты:

Способ обнаружения объектов // 2395787

Изобретение относится к обнаружению объектов. .

Способ калибровки автомобильных площадок регулировочных стендов // 2352900

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано в автомобильной промышленности для определения отклонений от плоскостности и горизонтальности поверхности площадок, предназначенных для проверки технического состояния автотранспортных средств.

Способ калибровки автомобильных площадок // 2352899

Способ калибровки площадки стенда регулировки фар автотранспортных средств // 2352898

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано в автомобильной промышленности при калибровке площадок регулировочных стендов, предназначенных для проверки технического состояния автотранспортных средств, в частности для регулировки их внешних световых приборов.

Устройство калибровки автомобильной площадки регулировочных стендов // 2352897

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано в автомобильной промышленности для калибровки рабочих площадок регулировочных стендов, предназначенных для проверки технического состояния автотранспортных средств.

Устройство для измерения координат поверхности объекта сложной формы // 2309379

Изобретение относится к области измерительной техники и может быть применено в авиадвигателестроении, машиностроении и других областях техники для определения геометрических параметров профиля, в том числе координат точек поверхности объекта.

Способ контроля и определения средней длины стеблей льняной тресты и их разброса по вершиночным и комлевым концам // 2307320

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.

Устройство для определения положения плоскости // 2307319

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для определения положения плоскостей и измерения углов при координатных измерениях, а также при установке деталей перпендикулярно оси шпинделя станка.

Оптоэлектронный способ измерения ширины и серповидности движущегося листового материала // 2278355

Изобретение относится к области прокатного производства и предназначено для контроля ширины и серповидности листового материала, в частности для контроля размеров листового металлопроката.

Способ обнаружения движущихся транспортных средств // 2262661

Изобретение относится к области оптико-электронных систем обработки информации и предназначено для сбора информации о параметрах автотранспортных потоков. .

Оптический вычислитель координат // 2426068

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано в оптических устройствах измерения расстояний, отклонений и смещений, исчисляемых в линейных единицах

Способ измерения формы поверхности трехмерного объекта // 2472108

Изобретение относится к измерительной технике, а именно к профилометрии, топографии

Устройство для измерения формы поверхности трехмерного объекта // 2474787

Изобретение относится к измерительной технике, а именно к профилометрии, топографии

Способ субпиксельного контроля и слежения за перемещением удаленного объекта // 2506536

Изобретение относится к оптическим методам контроля и слежения за смещением координат контрольных точек удаленных объектов. Согласно способу оптический канал наблюдения реализуют в виде последовательно расположенных по оптической оси узла точечного источника, установленного на контрольной точке подвижной системы координат, длиннофокусного объектива и цифровой видеокамеры, которую подключают к персональному компьютеру. Центр ПЗС-матрицы видеокамеры совмещают с началом координат неподвижной системы координат. При формировании видеосигнала наблюдения используют экран и точечный источник с излучением на длине волны в красном спектральном диапазоне. Обработку информации о засветке ПЗС-матрицы от точечного источника осуществляют в персональном компьютере в два этапа. На первом этапе осуществляют поиск области изображения, в которой находится пятно засветки, и определяют координаты этой области. На втором этапе в найденной области определяют координаты центра тяжести пятна засветки и вычисляют его смещение от начала координат в неподвижной системе координат. В результате проводят перерасчет - преобразование этого смещения для контрольной точки на удаленной подвижной системе координат. Технический результат - повышение точности позиционирования удаленного объекта. 2 з.п. ф-лы, 8 ил.

Способ определения координат точек поверхности в трехмерной системе координат // 2515200

Изобретение может быть использовано для контроля крупногабаритных изделий, отладки и контроля стабильности и точности технологических процессов механической обработки, для определения отклонений формы и расположения деталей машин в полевых условиях. Способ осуществляют с использованием стандартизованных средств измерений, например измерительной линейки или штангенрейсмаса. Координаты точек поверхности определяют относительно плоскости отсчета, в качестве которой используют горизонтальную или вертикальную плоскости, каждая из которых построена лазерным лучом построителя плоскостей с устройством автоматического горизонтирования лазерного луча. Построитель плоскостей устанавливают непосредственно на измеряемую или любую другую поверхность, угол наклона которой по отношению к истинному горизонту не превышает угла наклона устройства автоматического горизонтирования. Координаты точки поверхности в вертикальной и горизонтальной плоскостях определяют по формулам, приведенным в формуле изобретения. Технический результат - повышение точности и удобства осуществления. 2 ил.

Способ пассивной локализации ребер прямоугольного металлического параллелепипеда в инфракрасном излучении // 2522775

Изобретение относится к бесконтактным пассивным методам обнаружения и локализации металлических объектов в инфракрасном (ИК) излучении, а именно к локализации металлических тел в форме прямоугольного параллелепипеда путем регистрации излучаемого ими теплового ИК-излучения, и может найти применение в системах спецтехники, предназначенных для обнаружения и установления точного местонахождения и расположения металлических предметов в непрозрачной для видимого света среде или упаковке, в системах поточного контроля служб безопасности, в контрольно-измерительной технике, в линиях связи и устройствах обработки информации на основе металлодиэлектрических планарных структур. Предложен способ пассивной локализации ребер прямоугольного металлического параллелепипеда в инфракрасном излучении, включающий измерение в дальней волновой зоне пространственного распределения интенсивности поляризованного излучения от параллелепипеда и определение координат ребер по результатам измерений, при котором параллелепипед термостатируют, а измерения выполняют в плоскостях, параллельных его граням, при этом детектируемое излучение поляризуют таким образом, чтобы оно имело отличную от нуля составляющую электрического поля, перпендикулярную к контролируемому ребру. Технический результат - повышение точности локализации ребер прямоугольного металлического параллелепипеда. 3 ил.

Способ установки объекта в проектное положение // 2537516

Изобретение относится к области измерения положения в пространстве различных неподвижных объектов. В указанном способе подготавливают монтажную площадку для установки объекта, создают 3D модель указанного объекта методом компьютерной графики и вводят ее теоретические координаты в электронный вычислитель (ЭВ), при этом теоретические координаты РОО (реперные оптические отражатели), размещенных на объекте, известны именно в той теоретической системе координат (3DK), в которой разработана 3D модель объекта. Далее на монтажную площадку в произвольном порядке стационарно устанавливают упомянутые оптические реперы, а затем в произвольную точку монтажной площадки устанавливают оптико-электронный измеритель углов и расстояний в виде электронного тахеометра (ЭТ), измеряют в произвольно ориентированной системе координат фактические координаты стационарно установленных оптических реперов и вводят эти координаты в вычислитель ЭВ, в котором уже содержатся координаты этих оптических реперов в БСК (базовая система координат). Для совмещения теоретической 3DK и фактической систем координат объекта устанавливают направляющие оптические реперы, определяющих базовую систему координат монтируемого объекта, затем измеряют координаты упомянутых направляющих оптических реперов, далее в ЭВ на основании данных измерений производят пересчет координат любой точки на монтажной площадке, в координаты системы 3DK, измеряя фактические координаты РОО, и направляют данные о них в ЭВ, определяя отклонения положения монтируемого объекта от его проектного положения. Технический результат - упрощение процесса определения фактического положения объекта сложной формы. 1 з.п. ф-лы, 4 ил.

Способ измерения уровня расплава и его скорости вращения при выращивании кристаллов // 2542292

Изобретение относится к области выращивания кристаллов. Расходящийся зондирующий лазерный световой пучок направляют на поверхность расплава под углом к вертикальной оси. Полученная узкая световая полоса ориентирована вдоль радиуса тигля. Затем определяют положение отраженного от расплава светового пучка с помощью двумерного фотоприемного устройства и оптической системы. При отсутствии вращения расплава отраженный пучок попадает на периферийную часть оптической системы, а при увеличении отклоняется к противоположной периферийной части. Плоскость фоторегистрации фотоприемного устройства оптически сопрягают с плоскостью, проходящей через ось зондирующего пучка и световую полосу на поверхности расплава. В плоскости двумерного фотоприемника формируют изображение фрагмента световой полосы, смещаемого в ортогональном к ней направлении при изменении уровня расплава, измеряемого по этому смещению. С увеличением скорости вращения расплава в плоскости двумерного фотоприемного устройства формируют следующий фрагмент световой полосы, расположенный ближе к периферии тигля. По величине смещения этого фрагмента вдоль световой полосы определяют угловую скорость вращения расплава. Изобретение может применяться в любой ростовой установке. 1 ил.

Устройство для измерения координат // 2548923

Изобретение относится к технике оптико-электронных систем и, в частности, к оптическим сенсорным панелям. Устройство измерения координат содержит первый и второй излучатели, фотоприемник, оптически сопряженный с ними и охватывающий часть периметра сенсорной поверхности и специализированный вычислитель, выходы которого подключены к первому и второму излучателям, а вход подключен к выходу фотоприемника. Причем устройство измерения координат дополнительно содержит третий излучатель, оптически сопряженный с фотоприемником, при этом фотоприемник выполнен в виде двух линейных наборов пикселей - верхнего и нижнего, причем первый и второй излучатели находятся в плоскости расположения верхнего набора, а третий - в плоскости расположения нижнего набора пикселей. Специализированный вычислитель, входящий в состав устройства, осуществляет поочередное включение каждого излучателя, ввод значений освещенности пикселей и измерение промежутка времени между затенением верхнего и нижнего наборов пикселей. По этим данным специализированный вычислитель определяет координаты и скорость пальца или стилуса, коснувшегося сенсорной панели. Технический результат - расширение функциональных возможностей, а именно в дополнение к координатам кончика пальца или стикера, определение и его скорости. 1 з.п. ф-лы, 8 ил.

Способ определения пространственной ориентации объекта с помощью оптико-электронной системы и уголкового отражателя // 2556282

Изобретение относится к дистанционному определению пространственной ориентации объекта. В способе определения пространственной ориентации объекта с помощью оптико-электронной системы уголковый отражатель жестко закрепляют на объекте, его входную грань освещают световым лучом вдоль линии визирования. При этом отраженный световой луч с помощью объектива ОЭС проецируют на фоточувствительный слой МФПУ для формирования изображения уголкового отражателя, по которому определяют пространственную ориентацию объекта в виде углов последовательного разворота уголкового отражателя относительно трех взаимно перпендикулярных осей. Кроме того, входную грань уголкового отражателя освещают световым лучом, проходящим через ограничивающую пропускание входной грани диафрагму, периметр которой не переходит в себя при развороте на угол 180°, отраженный световой луч с помощью объектива ОЭС проецируют на фоточувствительный слой МФПУ полностью, а пространственную ориентацию объекта определяют по форме периметра изображения уголкового отражателя. Технический результат - расширение функциональных возможностей определения пространственной ориентации объектов, расположенных в широком диапазоне расстояний. 5 ил.