Вы здесь

Обґрунтування методу та пристрою керування електрообладнанням потокової насіннєочисної лінії.

Автор: 
Коваленко Олександр Іванович
Тип работы: 
Дис. канд. наук
Год: 
2004
Артикул:
3404U000480
99 грн
(320 руб)
Добавить в корзину

Содержимое

РАЗДЕЛ 2
ПОСТРОЕНИЕ МАТЕМАТИЧЕСКИХ МОДЕЛЕЙ ВНЕШНЕЙ
ФОРМЫ СЕМЯН СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННЫХ КУЛЬТУР
2.1. Построение математических моделей внешней формы семян по классификации Н.Н. Ульриха

Для автоматизации научных исследований в семеноводстве, генетике, селекционной работе требуется создание комплекса математических моделей семян и соответствующего программно-аппаратного обеспечения. Примером могут служить задачи периодической оценки качества сепарации семян и управления технологическим процессом.
Метод распознавания, путем сравнения с эталоном, является одним из наиболее эффективных подходов, естественно при наличии изображений эталонов семян в банке данных или при задании их соответствующими математическими моделями. Поэтому для определения качества посевных семян, например с использованием принципов систем технического зрения [22, 24, 49, 69, 106, 110, 127, 130, 138, 145, 147], необходимо иметь математические модели эталонов соответствующих семян.
Вопросам описания геометрической формы семян уделялось большое внимание при определении их ФМС (формы, размеров, объема, веса, окраски, коэффициентов трения, коэффициентов восстановления при ударе и др.) для повышения качества технологического процесса сепарации семян. Однако эти вопросы рассматривались с точки зрения построения и дальнейшего использования профиля границы семян. Метод построения соответствующих уравнений основывался на аппроксимации семян сравнительно простыми геометрическими фигурами, или путем применения метода наименьших квадратов [3, 8, 42, 43, 77, 122, 125, 142].
Рассмотрим построение математических моделей эталонов семян для их дальнейшего использования в процессе решения задач распознавания и оценки качества семян в образце. В качестве математического аппарата для описания геометрической формы семян целесообразно воспользоваться методом теории R-функций В.Л. Рвачева [132]. Такой подход дает возможность в общем случае, в трехмерном пространстве, получить модель семени в едином аналитическом виде, что позволяет перейти к созданию банка эталонов семян сельскохозяйственных культур и семян сопутствующих сорняков.
Кроме того, такие модели позволяют иметь не только уравнения границ семян в едином аналитическом виде, но и соответствующие неравенства, которые однозначно определяют их внутренние точки. Последняя наиболее существенная особенность отличает этот подход от других и дает возможность эффективного совместного применения метода R-функций, метода распознавания образов, путем сравнения с эталоном, и систем технического зрения [22, 24, 49, 69, 89, 106, 110, 127, 130, 138, 145, 147].
Построение математических моделей внешней формы семян базируется на положениях теории R-функций [132, 158, 159], которые были разработаны первоначально для решения краевых задач математической физики в областях сложной формы и для задач оптимального раскроя материала [158].
Так при исследовании внешней формы семени S, интерес представляют его геометрические характеристики в целом и характеристики составляющих (базовых) фрагментов S1, S2,...,Sk. Пусть каждый из базовых фрагментов S1, S2,...,Sk семени определен соответствующим неравенством

Согласно работе [132], можно задать булеву функцию

которая определяется логикой построения области S (внешней формы семени). При этом значению истинности булевой функции будет соответствовать принадлежность произвольной точки T(x,y) области S, а значению ложности - не принадлежность точки T(x,y) области S.
Пользуясь неравенствами, определяющими фрагменты области S, возможно, согласно работе [132], построение неравенства вида

которое в аналитическом виде дает возможность описать область S, что и является ее математической моделью.
Проиллюстрируем этот подход для двумерного случая, поскольку в системах технического зрения с одной телекамерой, изображение семян воспринимается прибором с зарядовой связью (ПЗС-матрицей) в плоскости. В случае же применения нескольких телекамер, регистрирующих изображение семени в различных направлениях (проекциях) [103], идея построения математической модели семени в трехмерном пространстве остается прежней.
Существует довольно большое число классификаций семян в зависимости от интересующих исследователей свойств. Для специалистов, занимающихся определением качества посевных семян в процессе их производства, значительный интерес представляют ФМС семян. В связи с этим для сохранения общности подхода к построению математических моделей внешней геометрии семян возьмем за основу общепризнанную в семенном контроле классификацию Н.Н. Ульриха [42, стр. 6]. Согласно этой классификации семена основных культур разделены на пять типов в зависимости от соотношения их характерных размеров: толщины - А, ширины - В и длины - L.
К первому типу семян относятся шарообразные (семена гороха, проса, сорго и др.), для которых A = B = L.
Ко второму - чечевицеобразные (чечевица и др.), для которых A К третьему - эллиптические (эллипсоид вращения, это семена сои и ряда других бобовых культур), для которых A = B К четвертому - удлиненные (семена пшеницы, ржи, ячменя и некоторых других зерновых культур), для которых A К пятому - треугольные (семена гречишных культур), для которых
A В работе [42, стр.7] П.М. Заика ввел шестой тип семян, к которому относятся многие семена культурных и сорных растений, имеющие плоскую форму. Согласно этому дополнению, к шестому типу семян относятся семена, для которых A

2.1.1. Модели шарообразных и чечевицеобразных семян

Граница и внутренняя ч