Способ распознавания классов растений

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИРЕСПУБЛИК 119) 111) 174867 41/О 51)5 ГОСУДАРСТВЕННЫИ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИПРИ ГКНТ СССР ИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ(57) Изобретенции и механиз ПОЗНАВАНИЯ КЛАСС ие относи ации техн к автоматизаогических проАВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Изобретение относится. к автоматизации и механизации технологических процессов сельскохозяйственного производства и предназначено для распознавания растений на почве при выполнении различных сельскохозяйственных операций.Целью изобретения является повышение достоверности:На чертеже представлена схема осуществления способа.Электромагнитное излучение от источника 1 падает на распознаваемое растение 2 и отражается от него в направлении системы, состоящей из параллельно расположенных полупрозрачных пластин 3,3 каждая из которых делит световой поток на две части, идущие во взаимно перпендику/ лярных направлениях. Отраженные световые потоки попадают нэ соответствующиесветофильтры СФ (4,4 ), каждый из кото 1рых выделяет свою узкую полосу пропускания с максимумом в . А;. т е. весь поток делится на и потоков с различными длинами волн. Каждый из этих потоков после соотцессов сельскохозяиственного производства и предназначено для распознавания растений на почве при выполнении различных сельскохозяйственных операций. Целью изобретения является повышение достоверности распознавания, При осуществлении способа растения облучаются световым потоком в ИК-диапазоне и в других заданных диапазонах оптической части спектра, отраженные сигналы ласштабируют отно.- сительно заданного опорного сигнала, После чего по знакусуммы судят о классе распознаваемого растения. 1 ил, и ветствующего светофильтра регистрируется своими фотоприемниками 5,5причем1 в этом случае могут быть использованы фотоприемники разного типа, так как их чувст- ф вительность зависит от А света. Полученные от фотоприемников независимые электрические сигналы - импульсых 1, х 2, умножаются на соответствующие коэффициенты Аь значения которых устанавливаются переменными резисторами В 1, Й 2,. (р (коэффициенты А определяются путем ана лиза обучающих выборок статистическими методами по формулам, приведенным выше) и подаются на масштабный усилитель - сумматор 6, Этим самым электронной схемой производится вычисление результатирующего сигнала (значения функции д/х), поа знаку которого и определяется класс распознаваемого растения и котбрый подается в схему 7 управления,В оптическую схему(как перед попаданием света на Исследуемые растения, так и перед отдельными йли всеми фотоприемниками) могут быть введены поляроиды, что1748674 4 пользуется схема, приведенная на чертеже.Сеет Я от источника 1 падает на распознаваемое растение 2 и отражается от него в направлении системы из трех фотоприемников: с помощью двух полупрозрачных пластинок 3 и 3 свет разделяется на три составляющих, которые через три светофильтра 4,4 и 4 (СС, ПСи ТС) с полосами пропусканияЯр (4-5)10 м, а (6-7)10 и .аз(13 - 18)10 м поступают на три независимых фотоприемника 5, 5 и 5 (ФС, Ф 41 С, ФД), Электрические импульсы фотоприемников - сигналы Х 1, Х 2 и Хз через соответствующие переменные резисторы Я 1, В 2, Вз(с коэффициентами А 1=0,25; А 2 = =0,39 и Аэ = 1,26) подаются на 6-масштабный усилитель (сумматор), Этим самым электронной схемой реализуется линейная дискриминантная функция9 (Х) = А 1 Х 1+ А 2 Х 2 + АЗХэ + Ао.Свободный член этого уравнения Ао = -25, подаваемый через систему В 4-В 5 - .Вэ на масштабный усилитель (сумматор) 6, реализуется триггером Шмитта (формирователь импульса) 7, который запускается импульсом (сигналом) Хз от фотоприемника ФДпоследний на схему 7 подается через усилитель 8 напряжения. При попадании растения в поле зрения фотоприемников с помощью описанного устройства производится вычисление функции 9(Х), Если распознаваемое растение свекла, то функция 9(Х) имеет отрицательный знак и результирующий импульс проходит через диод 9 на первый исполнительный механизм 10. Если же распознаваемый объект сорняк, то д(Х) имеет положительный знак, который включает второй исполнительный механизм 10 через диод 9,Для уменьшения влияния изменяющейся во времени внешней освещенности и уменьшения влияния других помех, источник 1 света работает в импульсном режиме (с частотой ю= 10 Гц), что приводит к работе 5 всей схемы с этой же частотой. качество обрабатываемой информации, 5Однако рабочее пространство, достаточное для синтеза эффективного алгорит 10 20 30 35 40 50 также может оказывать влияние на различие коэффициентов поглощения или отражения в разных спектральных областях и,. таким образом, увеличивать количество и ма распознавания культурных растений,имеет размерность, равную нескольким единицам. При этом координаты такого пространства (т.е. признаки растений) должны быть самьми значимыми, информативными, весомыми, самыми существенными в распознавании растений. Главными (принципиальными) типами предпосылок, обеспечивающих возможность сокращения количества признаков описания, являются дублирование информации, несомой сильно взаимосвязанными признаками, возможность агрегирования, т.е. простого или взвешенного суммирования по некоторым признакам; малая вариэбельность признаков (неинформативность признаков, мало меняющихся при переходе от одного класса объектов к другому),Оптимальное количество признаков,наиболее существенных при распоэнава нии заданного культурного растения, может быть получено в процессе обучения путем повторения процедуры (схемы), предложенной выше, Сначала эта схема применяется для всевозможных комбинаций сигналов признаков по два с подсчетом вероятности ошибки классификации по каждой паре сигналов признаков. Наиболее информативной будет та пара признаков, для которой вероятность ошибки классификации будет наименьшей. Затем эту пару признаков просчитывают с каждым из оставшихся признаков, подсчитывают ошибки для каждой тройки (четверки, пятерки и т,д,) и определяют наиболее информативный третий (четвертый, пятый и т.д.) признак до получения полного распознавания классов растений. Погрешность классификации уточняется поконтрольной выборке из двух классов. непринимавших участие в обучении,При распознавании более двух классов растений обучение распознаванию производится по выше изложенной схеме, но с тем отличием. что сначала используется выборкэ одного класса, а к второму классу относится сумма всех остальных, и в результате обучения получается число дискриминантных функций равное гл - 1, где п 1 - общее число классов,Примером конкретного выполнения предложенного метода может служить способ распознавания всходов свеклы и сорняков на фоне почвы, С этой целью исФормула изобретения Способ распознавания классов растений, заключающийся в облучении световым потоком растений и регистрации величины сигнала отраженного светового потока ИК- диапазона, отлича ющийс я тем,что,с целью повышения достоверности, задают уровень опорного сигнала, задают диапазоны во всем интервале остальной оптической части спектра и в каждом осуществляют облучение растения и регистрацию величины сигнала отраженного светового потока, пол1748674 Составитель Г,ШарковТехред М,Моргентал Корректор О,Ципле дактор Г.Гербе аказ 2536 Тираж Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ ССС 113035, Москва, Ж, Раушская наб 4/5 роизводственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул,Гагарина, 10 ученные сигналы масштабируют относительно уровня опорного сигнала с последующим суммированием, а по знаку суммысудят о классе распознаваемого растения.