СПОСОБ МАРКИРОВКИ И ИДЕНТИФИКАЦИИ ЛЕСОМАТЕРИАЛОВ
METHOD OF LABELLING AND IDENTIFYING TIMBER

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ
Изобретение относится к способам маркировки лесоматериалов, позволяющим идентифицировать промаркированные единицы лесоматериалов для различных целей, например, для проверки легальности их происхождения, и/или обеспечения контроля качества, и/или обеспечения контроля перемещений и т.п.
УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ
Из уровня техники известно множество способов, применимых к маркировке лесоматериалов для их дальнейшей идентификации, которые можно условно разделить на несколько групп.
К первой группе относятся способы, использующие для маркировки специальные метки, которые прикрепляются к объектам маркировки (например, к торцам бревен). Например, в патенте США US 20020170213, полное раскрытие которого приводится здесь посредством ссылки, описывается метка для маркировки древесины, в особенности стволов деревьев, обладающая, помимо элементов, позволяющих закрепить ее на объекте маркировки, также транспондером, позволяющим хранить данные и осуществлять их беспроводную передачу, а также имеющая на своей поверхности нанесенную специальным образом визуальную информацию в виде рисунков и/или букв и/или цифр и/или штрихкодов и т.п. В дальнейшем, основываясь на информации, нанесенной на метке и/или данных в памяти транспондера, реализуются соответствующие способы идентификации объектов маркировки. Например, в патенте РФ №2199781, полное раскрытие которого приводится здесь посредством ссылки, предлагается способ формирования данных для маркировки всех видов товаров, изделий или конструкций, выпускаемых в промышленности или получаемых в результате иной хозяйственной деятельности с возможностью проверки легальности их изготовления. Согласно предложенному в данном патенте способу и системе, маркировка товара, этикетка или иной носитель информации, например устройство памяти, предназначенное для снабжения им указанного товара, должны содержать кодированную по криптографическим алгоритмам информацию. Идентифицировать промаркированный объект и гарантировать подлинность маркировки можно с помощью устройства идентификации, выполненного с возможностью преобразовывать записанные указанные данные в сообщения, которые проверяют по криптографическим алгоритмам, при этом с результатами проверки может ознакомиться любой заинтересованный пользователь.
Ко второй группе относятся способы, которые предусматривают нанесение непосредственно на поверхность маркируемых объектов специальных идентифицирующих знаков и/или символов.
Например, в патенте РФ №2208307 «Способ лесозаготовок и валочная машина для его осуществления», полное раскрытие которого приводится здесь посредством ссылки, предметом изобретения является маркировочное устройство, предназначенное для нанесения на бревна маркировки при эксплуатации валочной машины. Блок управления, обычно компьютер, установленный на валочной машине для управления маркировочным устройством контактного (пробивка отверстий, резание, сверление, штамповка) или неконтактного (лучевая энергия, напыление красителя) типа, используется для нанесения на бревно маркировки с информацией, которая может в дальнейшем использоваться, по меньшей мере, для определения местоположения заготовки бревен, а при необходимости, для идентификации покупателя бревна, а также возможно и продавца.
В патенте РФ №2107945 от 27.03.1998, полное раскрытие которого приводится здесь посредством ссылки, описывается способ маркировки и идентификации объекта с помощью скрытой маркировки, которая наносится на поверхность объектов в виде некоторого рисунка невидимой краской, которая становится видимой в ультрафиолетовых или инфракрасных лучах. Однако для маркировки лесоматериалов данный способ применим на практике только при условии использования краски, которая не подвержена или слабо подвержена влиянию факторов внешней среды, например, не смывается дождем, не теряет своих свойств при интенсивном солнечном свете и т.п.
Способ, указанный в патенте РФ №2445700, полное раскрытие которого приводится здесь посредством ссылки, использует комбинацию двух указанных ранее для этой группы способов, сочетая нанесение механическим способом на поверхность объекта маркировки символьных меток прямого нанесения (СМПН) и нанесение на поверхность метки рисунка с помощью флуоресцентной краски.
Однако, вышеизложенные способы, принадлежащих к первой и второй группам имеют свои существенные недостатки.
В частности, общим недостатком способов, принадлежащим к первой и второй группе, является возможность подделки или дублирования меток злоумышленниками, занимающимися подобной деятельностью.
Также, к общим недостаткам для обеих групп можно отнести то, что для их реализации необходимо использовать достаточно сложные технические средства и специфические расходные материалы для маркировки, вследствие чего необходимо предусматривать соответствующее сервисное и логистическое обеспечение, что в конечном итоге приводит к существенным материальным затратам и проблемам для потребителей при их использовании.
Одним из вариантов выхода из ситуации и устранения вышеуказанных недостатков является способ идентификации уникальных природных объектов, описанный в патенте РФ №2206122, полное раскрытие которого приводится здесь посредством ссылки, который представляется наиболее близким к способу, который заявляется в настоящем изобретении.
Данный метод в значительной степени решает указанные выше недостатки способов, принадлежащих к первой и второй группам в части необходимости использования сложных технических средств, специфических расходных материалов и повышенных затрат на проведение маркировки, а также возможности подделки или дублирования. Недостатки устраняются за счет использования свойств поверхности уникального природного объекта, которой присущ конкретный неповторимый рисунок. Результат достигается благодаря тому, что при выборе каждого участка поверхности задают по случайному закону координаты точки, относительно которой задают форму и размер этого участка поверхности, и регистрируют информацию об этих координатах и форме вместе с упомянутыми сведениями об изображении данного участка поверхности, а при идентификации на идентифицируемом предмете по зарегистрированным координатам и форме находят соответствующий участок поверхности, после чего и фиксируют его изображение. Указанный способ вполне применим для идентификации лесоматериалов, т.к. их поверхность, безусловно, обладает необходимой природной уникальностью. Однако, указанный способ имеет несколько существенных недостатков. В частности, он практически не применим при идентификации большого количества промаркированных объектов, т.к. каждый раз перед проведением идентификации необходимо указывать точные геометрические параметры идентифицируемого объекта или всегда использовать один вариант его расположения, в противном случае не представляется возможным на основании зарегистрированных в базе данных определить точку отсчета для координат участка поверхности, изображение которого будет использовано для сравнения с эталоном из базы данных. Также, при идентификации лесоматериалов проблемы могут возникнуть, например, при определении точки отсчета в случае, если у бревна при транспортировке отлетит часть коры, к которой была привязана эта точка отсчета.
Также, к недостаткам указанного способа можно отнести необходимость хранения в базе данных большого объема информации, т.к. идентификация производится на основании сравнения изображений. Данное обстоятельство приводит также к тому, что поиск совпадений при идентификации объектов существенно замедляется, т.к. сравнение изображений требует существенных вычислительных ресурсов.
Также, указанный способ предусматривает хранение в базе данных информации о форме и размерах участка, которые могут выбираться при его регистрации по случайному закону. Данное обстоятельство приводит к тому, что при идентификации объекта необходимо указывать - какой объект идентифицируется, чтобы получить необходимые данные из базы данных, или перебирать все возможные варианты форм и размеров, использованных при регистрации, что приведет к существенному замедлению поиска, или использовать одну форму и один размер, что приведет к повышению вероятности коллизий и сбоев при идентификации.
СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Настоящее изобретение позволяет устранить недостатки и ограничения существующих способов, предлагая новый способ маркировки и идентификации лесоматериалов, основанный на использовании специального оптического маркера, размещаемого по случайному закону на поверхности единицы лесоматериала и определяющего участок поверхности, для которого формируется набор данных, характеризующий уникальную природную структуру древесины на этом участке, который потом может быть сохранен и будет использоваться в дальнейшем для идентификации промаркированной единицы лесоматериалов.
Необходимо отметить, что использование современных средств обработки информации с применением ЭВМ позволяет создать систему идентификации лесоматериалов согласно предлагаемому способу и использовать ее для различных целей, например, для проверки легальности происхождения, и/или обеспечения контроля качества и/или контроля перемещений и т.п.Набор идентифицирующих данных может быть сохранен в электронной базе данных и предоставлен по запросу при помощи средств электронных телекоммуникаций в любом пункте земного шара, что позволит идентифицировать промаркированную единицу лесоматериалов в любой точке земного шара. Важным преимуществом предлагаемого способа перед другими является использование для описания идентифицируемой единицы лесоматериалов сравнительно небольшого набора упорядоченных данных, что позволяет, во-первых, хранить меньше данных, а во-вторых, значительно ускоряет поиск в базе данных совпадений наборов данных в процессе идентификации за счет их систематизации и/или упорядочивания (индексации). Применение в этой системе современных средств и способов защиты электронной информации сделает эту систему высоконадежной применительно к технологии идентификации лесоматериалов.
Задачей, на решение которой направлено изобретение, является разработка простой, эффективной, удобной и малозатратной технологии маркировки лесоматериалов специальным оптическим маркером, которая позволяет за счет использования естественных особенностей природной структуры древесины сформировать для промаркированной единицы лесоматериалов набор идентификационных данных, обеспечивающий высокую степень достоверности и высокую скорость идентификации, а также позволяет создать систему для обнаружения нанесенной маркировки и идентификации промаркированной единицы лесоматериала.
Технический результат заключается в обеспечении возможности идентификации каждой единицы промаркированного лесоматериала на основании данных, характеризующих естественную природную структуру области, выделенной на ее поверхности специальным оптическим маркером, в минимизации объема данных, необходимых для проведения идентификации, а также ускорения процедуры идентификации.
Техническая новизна предлагаемого способа заключается в создании оригинального технического решения, позволяющего за счет использования свойства уникальности природной структуры древесины, использования специального оптического маркера и оригинального способа формирования набора идентифицирующих данных, предложить новый способ маркировки и идентификации лесоматериалов, который обеспечивает для потребителей эффективность, простоту и удобство использования, не требуя при этом значительных затрат финансовых, материальных и прочих ресурсов.
Предлагаемый в настоящем изобретении способ реализуется следующим образом.
В первую очередь, на единице лесоматериала, подлежащей маркировке, выбирается участок поверхности с выраженным природным рисунком структуры древесины.
При выборе участка поверхности желательно соблюдать следующие рекомендации, которые, однако, не предназначены для ограничения изобретения конкретными вариантами применения:
а) рекомендуется выбирать участок плоской поверхности единицы лесоматериала, например, но не ограничиваясь этим вариантом, для маркировки может быть выбран торец бревна или бруса.
б) рекомендуется выбирать участок в области, определенной заранее для всех единиц лесоматериалов, например, но не ограничиваясь эти вариантом, для маркировки может всегда выбираться тонкий торец бревна. Для специалистов в данной области техники очевидно, что следование данной рекомендации позволяет в дальнейшем облегчить организацию процессов проведения маркировки и идентификации.
в) рекомендуется выбирать участок на поверхности, которая не может быть легко отделена от единицы лесоматериала, например нежелательно наносить маркер непосредственно на кору лесоматериала.
После выбора участка поверхности производится маркировка единицы лесоматериала путем нанесения на этом участке по случайному закону специального оптического маркера, геометрическая форма и размеры которого заранее определены и/или подобраны эмпирическим путем (в зависимости от породы, категории древесины и других параметров), при этом обязательным условием является то, что с помощью наносимого маркера визуально и/или техническими средствами должна однозначно определяться область поверхности, для которой будет формироваться набор идентификационных данных.
На поверхность единицы лесоматериала маркер должен наносится с использованием материалов и/или технических средств, обеспечивающих возможность однозначного распознавания маркера на общем фоне поверхности визуально и/или с помощью технических средств, при этом способ нанесения маркера должен обеспечивать его различимость на поверхности единицы лесоматериала на всем временном интервале, в течении которого необходимо проводить идентификацию.
При использовании оптического маркера желательно соблюдать следующие рекомендации, которые, однако, не предназначены для ограничения изобретения конкретными вариантами применения:
а) рекомендуется проводить маркировку лесоматериалов, подлежащих учету, оптическим маркером единой для всех лесоматериалов геометрической формы и размеров, либо заранее определять параметры маркеров для различных категорий лесоматериалов. Специалистам в данной области техники очевидно, что следование этой рекомендации позволяет в дальнейшем облегчить процесс идентификации, а конкретно процесс визуальной идентификации оптического маркера, т.к. существующие алгоритмы распознавания работают более эффективно, если заранее известны размер и форма идентифицируемого объекта.
б) рекомендуется проводить идентификацию промаркированных лесоматериалов, а конкретно процесс визуальной идентификации оптического маркера, одинаковым способом для всех случаев. Специалистам в данной области техники очевидно, что существующие алгоритмы распознавания работают более эффективно, если, например, расстояние и угол наклона к поверхности идентифицируемого объекта в процессе визуальной идентификации оптического маркера будут постоянными.
После нанесения оптического маркера, с помощью соответствующих специализированных технических средств (например, цифровой камеры), осуществляется захват изображения области поверхности единицы лесоматериала, в границах которой находится оптический маркер и, соответственно, определение с его помощью области поверхности, для которой должен быть сформирован набор идентификационных данных.
Для получения наиболее четкого изображения характерных признаков и микроструктуры поверхности может использоваться, например, но не ограничиваясь этим вариантом, подсветка поверхности единицы лесоматериала с помощью инфракрасного прожектора и захват изображения соответствующим устройством, например, цифровой камерой, чувствительной к инфракрасным лучам.
Далее, после получения изображения участка производится формирование на его основе набора данных, идентифицирующих промаркированную оптическим маркером единицу лесоматериала.
Формирование набора данных производится на основании количества и/или перечня относительных координат пересечений воображаемых линий, соединяющих вершины и/или стороны выделенной области и элементов уникальной природной структуры, сформированных на поверхности естественным природным путем.
Сформированный набор данных представляет собой набор одномерных массивов данных переменной длины, каждый из которых содержит количество и/или перечень относительных координат пересечений с элементами уникальной природной структуры для одной воображаемой линии. При этом количество и расположение всех линий, расположение на них точек отсчета, а также последовательность добавления массивов в набор определяется заранее и является общим для всех единиц лесоматериала, промаркированных маркером одного типа.
Формирование каждого массива данных осуществляется следующим образом:
а) на полученном изображении, используя определенную ранее конфигурацию (геометрическая форма и размеры) маркера, расположение воображаемой линии относительно маркера и расположение точки отсчета, определяются начальная и конечная точки на границе участка, через которые проходит данная воображаемая линия;
б) отрезок, соединяющий начальную (точку отсчета) и конечную точки, разбивается на определенное заранее фиксированное количество равных частей;
в) последовательно, по направлению от начальной к конечной точке определяются и добавляются в массив относительные координаты (которые определяются как количество частей от начальной точки) пересечений воображаемой линии отрезка и характерных элементов уникальной природной структуры древесины;
Далее, полученный массив добавляется в набор и процедура формирования повторяется до тех пор, пока набор идентифицирующих данных не будет сформирован полностью, в соответствии с заранее определенной последовательностью его формирования.
После завершения формирования набор идентифицирующих данных может быть зарегистрирован в базе данных. В этом случае, база данных формируется из перечня наборов идентифицирующих данных, с каждым из которых в базе данных может быть сопоставлено описание, характеризующее объект маркировки (единицу лесоматериала), к которому также может добавляться дополнительная информация, характеризующая процесс маркировки (дата и/или временя маркировки, характеристики места маркировки (например, GPS-координаты), информация о сотрудниках и т.п.).
Необходимо отметить, что в настоящем изобретении предлагается общий способ формирования набора идентифицирующих данных для единицы лесоматериала в виде набора одномерных массивов переменной длины, каждый из которых указывает на количество и/или относительные координаты пересечений с элементами уникальной природной структуры для одной линии, имеющей заранее определенное относительно оптического маркера местоположение, при этом конкретное количество, расположение линий, расположение точек отсчета не регламентируется. Специалистам в данной области техники очевидно, что при конкретной реализации согласно предложенному способу можно гибко варьировать форму и размеры идентифицируемой области, а также количество, расположение линий и точек отсчета, что приводит к уменьшению или увеличению идентифицирующего набора, что в свою очередь дает потребителям возможность для оптимального подбора параметров, обеспечивающих необходимую им скорость и/или точность идентификации для различных категорий лесоматериалов.
Идентификация промаркированной единицы лесоматериала, для которой получен набор идентифицирующих данных, осуществляется следующим образом.
При проведения идентификации единицы лесоматериала должны использоваться правила, установленные при проведении маркировки и первоначальной регистрации, т.е. учитываться выбранные при маркировке геометрическая форма и размеры использованного оптического маркера, а также способ формирования набора идентифицирующих данных, в частности количество и расположение характеристических линий, расположение на них точек отсчета, а также последовательность добавления массивов данных в набор.
В начале процесса идентификации, вручную и/или с помощью соответствующих специализированных технических средств (например, цифровой камеры), осуществляется поиск на поверхности идентифицируемой единицы лесоматериала оптического маркера, соответствующего определенной при маркировке геометрической форме и размерам.
После определения местоположения оптического маркера вышеуказанное специализированное техническое средство, осуществляет захват изображения области поверхности единицы лесоматериала, в границах которой находится оптический маркер и, соответственно, определенная с его помощью область поверхности, для которой ранее был сформирован и зарегистрирован набор идентификационных данных.
Далее, после получения изображения участка производится формирование на его основе набора идентификационных данных, способом и по правилам, использованным при первоначальной регистрации наборов.
Далее, после получения сформированного набора идентификационных данных осуществляется поиск совпадения полученного набора с одним из зарегистрированных ранее наборов.
Поиск может осуществляться с помощью последовательного сравнения полученного набора со всеми полученными ранее наборами данных, а в случае, если используется база данных - с наборами, зарегистрированными в базе данных.
Для поиска могут быть использованы более эффективные алгоритмы, например, но не ограничиваясь данным вариантом, может быть использован предварительный поиск по количеству элементов в массивах данных наборов, а для наборов, отобранных при предварительном поиске дальнейший поиск будет осуществляться с помощью последовательного сравнения. Необходимо отметить, что в случае, если используется база данных, выбор конкретного алгоритма поиска набора в базе данных может зависеть от различных факторов (типа хранилища данных, разбиения данных по таблицам и т.п.), что, безусловно, относится к узкоспециализированной области технических знаний, не имеющей прямого отношения к предмету настоящего изобретения.
Сравнение наборов данных в процессе поиска должно осуществляться на основании комплексного критерия идентичности, который учитывает общую степень совпадения наборов данных, на основании чего делается вывод об их идентичности.
На практике, использование комплексного критерия идентичности может означать, например, что если в наборе идентификационных данных, полученном при первоначальной регистрации набора, координата пересечения имеет значение 50 (пятьдесят), а в наборе, полученном при идентификации, значение для данной координаты равно 51 (пятидесяти одному), то можно говорить о высокой степени совпадения координат, позволяющей продолжить сравнение по другим координатам и принимать решение об идентичности наборов, опираясь на общий уровень отклонений для нескольких координат.
Комплексный критерий может состоять из нескольких подкритериев, каждый из которых устанавливает свои требования при определении идентичности наборов идентифицирующих данных, однако не представляется возможным формализовать эти требования, т.к. они в значительной степени зависят от требований к системе, реализуемой согласно способу, предлагаемому в настоящем изобретении, и могут подбираться в зависимости от этих требований.
Таким образом, процедура идентификации завершается процедурой поиска соответствия искомого набора с одним из зарегистрированных ранее наборов. Соответствие наборов определяется согласно требованиям комплексного критерия идентичности и, в случае, если при сравнении искомого набора и одного из ранее зарегистрированных наборов выполняются требования установленного критерия - делается вывод об идентичности указанных наборов и, соответственно, успешном результате поиска.
Заявленный технический результат достигается по следующим причинам:
- возможность идентификации каждой промаркированной единицы лесоматериала обеспечивается тем, что для каждой единицы, за счет применения оригинального способа описания естественных особенностей уникальной природной микроструктуры древесины на участке поверхности, выделенном с помощью нанесенного по случайному закону специального оптического маркера, становится возможным получить уникальный, присущий только данной единице, набор идентификационных данных.
- приведенный в настоящем изобретении способ описания естественных особенностей уникальной природной микроструктуры древесины в виде набора одномерных массивов данных переменной длины, характеризующих выделенный с помощью специального оптического маркера участок поверхности, позволяет минимизировать объем данных, необходимых для идентификации единицы лесоматериала, по сравнению, например, с объемом данных графического изображения выделенного участка, а также позволяет существенно ускорить поиск при проведении идентификации, за счет того, что поиск ведется среди структурированных наборов идентификационных данных вместо поиска, например, среди набора графических изображений участков;
Существенным преимуществом предложенного способа является то, что нанесение оптического маркера по случайному закону в достаточной степени обеспечивается за счет естественных особенностей уникальной природной структуры древесины, что позволяет не использовать для этого сложные технические средства, при этом не исключая возможности их использования. Например, но не ограничиваясь данным вариантом, в случае нанесения оптического маркера вручную на торец бревна, за счет уникального рисунка годовых колец, а также вращения бревна вдоль своей оси при различных перемещениях, вероятность нанесения оптического маркера таким образом, чтобы произошло ложное срабатывание при идентификации, имеет крайне малую вероятность.
В случае использования сложных технических средств, производящих, например, массовую маркировку лесоматериалов на конвейере и необходимости дополнительного уменьшения вероятности ложного срабатывания - случайность нанесения оптического маркера может обеспечиваться с помощью дополнительных технических решений, что, однако, относится к узкоспециализированной области технических знаний и рассматривается как один из возможных вариантов реализации процесса маркировки, технические детали которого не принципиальны с точки зрения сути настоящего изобретения.
Существенным преимуществом предложенного способа является также то, что при маркировке единиц лесоматериала путем нанесения на их поверхность оптического маркера отсутствует необходимость в использовании, например, специализированных бирок, которые крепятся на поверхность с помощью специализированного оборудования, отсутствует необходимость использования дорогостоящих расходных материалов для нанесения маркера, что в совокупности, позволяет существенно ускорить и упростить процесс маркировки и минимизировать затраты на проведение маркировки.
Также, использование системы, организованной согласно настоящему изобретению, позволит реализовать дополнительно следующие новые возможности:
- за счет использования естественных особенностей уникальной природной структуры древесины, а в случае маркировки, например, на торце бревна, это особенность повторения годовых колец по длине бревна, возникает возможность идентификации промаркированной единицы лесоматериала даже при намеренной утрате маркировки. Для этого можно получить изображение всего торца бревна, далее для имеющихся наборов идентификационных данных создать визуальные модели промаркированных участков и с помощью компьютерного анализа определить было ли данное бревно зарегистрировано в базе данных;
- за счет использования оптического маркера, возникает возможность при осуществлении захвата изображения специализированными техническими средствами не проводить захват и обработку всего изображения торца, а захватывать и обрабатывать только область поверхности, границы которой определены с помощью маркера, что позволяет значительно ускорить обработку данных.
Вышеизложенные и другие дополнительные преимущества и цели настоящего изобретения будут очевидны специалистам в данной области техники с учетом приведенного описания предпочтительного варианта осуществления, взятые вместе с прилагаемой формулой изобретения и прилагаемыми чертежами.
Изобретение соответствует условию патентоспособности "промышленная применимость", поскольку осуществимо с использованием известных средств производства. Например, известны и в достаточной степени распространены упомянутые в настоящем изобретении технологии получения цифровых изображений, технологии распознавания на полученных изображениях оптических маркеров, технологии оптического распознавания уникальной природной структуры древесины (годичных колец) на торце бревна, системы технического зрения и т.п.
ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ПРЕДПОЧТИТЕЛЬНОГО ВАРИАНТА ВОПЛОЩЕНИЯ
Хотя данное изобретение может быть реализовано в различных вариантах воплощения, на чертежах показаны и в дальнейшем описаны предпочтительные в настоящее время варианты воплощения. При этом следует иметь в виду, что данное раскрытие следует рассматривать, как пояснение данного изобретения на примерах, наглядно демонстрирующих возможность достижения заявленного технического результата, которое не предназначено для ограничения изобретения конкретными иллюстрированными вариантами воплощения.
Достижение заявленной задачи изобретения и заявленного технического результата в рамках предпочтительного варианта воплощения осуществляется следующим образом.
В первую очередь, в рамках предпочтительного варианта воплощения, в качестве участка поверхности, на котором будет производиться нанесение оптического маркера для единиц лесоматериала, выбирается поверхность, расположенная на их тонком торце лесоматериала. Данный выбор обусловлен тем, что торец единицы лесоматериала (бревна или бруса) обычно представляет собой ровный срез или спил, имеющий плоскую поверхность, обладающую ярко выраженным природным рисунком структуры древесины в виде годовых колец. Безусловно, понятно, что данный выбор не в полной мере применим для маркировки древесины, не обладающей ярко выраженным рисунком годовых колец, например древесины гевеи, однако, так же понятно, что для маркировки подобной древесины могут выбираться другие участки с характерным природным рисунком и на основании этого выбора может быть предложен дополнительный вариант воплощения, по-другому иллюстрирующий настоящее изобретение, но не изменяющий его суть.
Также необходимо отметить, что при маркировке в торец единицы лесоматериала, естественным образом обеспечивается реализация случайного закона для нанесения оптического маркера за счет уникальности рисунка годовых колец, спонтанных вращений бревна вдоль своей оси при различных перемещениях и т.п. В рамках предпочтительного варианта воплощения рассматривается вариант нанесения маркера вручную с помощью специального инструмента, что обеспечивает дополнительное снижение вероятности совпадений за счет естественной недетерминированности процесса проведения ручной маркировки.
Во вторую очередь, в рамках предпочтительного варианта воплощения, для оптического маркера выбирается геометрическая форма в виде трех точек, образующих неравносторонний прямоугольный треугольник. Данная форма маркера позволяет однозначно определить область поверхности, для которой будет формироваться набор идентификационных данных промаркированной единицы лесоматериала, как область, к которой принадлежит гипотенуза треугольника, образованного точками оптического маркера.
В рамках предпочтительного варианта воплощения, область поверхности, для которой будет формироваться набор идентификационных данных, определяется в виде прямоугольника, стороны которого образованы катетами неравностороннего прямоугольного треугольника, образованного точками оптического маркера, и линиями, проходящими параллельно катетам упомянутого треугольника через вершины его острых углов.
Пример нанесения оптического маркера на торец бревна приведен на Фиг. 1.
Цифрами 1, 2 и 3 на данной иллюстрации показаны три точки нанесенного маркера. Пример, иллюстрирующий принцип определения области поверхности, естественная природная структура которой будет использована при формировании набора идентификационных данных, приведен на Фиг. 2. Указанная область на Фиг. 2 выделена заштрихованным прямоугольником.
В рамках предпочтительного варианта воплощения, предлагается наносить оптический маркер на торец единицы лесоматериала путем вдавливания поверхности ударным способом в трех точках с помощью специализированного инструмента в виде шаблона из твердого материала, например металла.
Шаблон может состоять из плоской поверхности с тремя выступающими штырями. Для удобства использования к шаблону может быть прикреплена рукоятка, и в этом случае нанесение маркировочный инструмент будет иметь форму молотка. Для обеспечения равномерности нанесения часть шаблона, обращенная к маркируемой поверхности может быть сделана из упругого материала, например, резины.
Нанесение маркера должно производиться с помощью однократного удара шаблоном в торец единицы лесоматериала таким образом, чтобы после этого на поверхности остались три вмятины одинаковой глубины и формы.
Примерная форма инструмента для нанесения оптического маркера с закрепленным на нем шаблоном, рассматриваемым в рамках предпочтительного варианта воплощения, представлена на Фиг. 3.
После нанесения оптического маркера на поверхности торца единицы лесоматериала, для области поверхности, границы которой определены с помощью маркера, осуществляется формирование набора идентификационных данных.
Формирование набора идентификационных данных, в рамках предпочтительного варианта воплощения, производится следующим образом.
Набор идентификационных данных состоит из шести одномерных массивов данных переменной длины, каждый из которых содержит набор относительных координат пересечений линий годовых колец и воображаемой линии вектора, проходящего через область поверхности, выделенную оптическим маркером.
Характеристики векторов, а также последовательность добавления массивов в набор идентификационных данных, принимаемые в рамках предпочтительного варианта воплощения отражены в Таблице 1. Для удобства обозначения характеристик векторов принимается, что у неравностороннего прямоугольного треугольника, образованного тремя точками оптического маркера, точка оптического маркера, расположенная на вершине прямого угла, обозначается цифрой «1» (один), точка оптического маркера, расположенная на вершине острого угла, образованного меньшим катетом и гипотенузой, обозначается цифрой «2» (два), а точка оптического маркера, расположенная на вершине острого угла, образованного большим катетом и гипотенузой, обозначается цифрой «3» (три). Цифрой «4» (четыре) обозначается точка пересечения воображаемых линий, проходящих через вершины острых углов параллельно катетам неравностороннего прямоугольного треугольника, образованного точками оптического маркера.
Определение относительных координат пересечений векторов с линиями годовых колец осуществляется следующим образом - каждый вектор разбивается на 100 (сто) равных частей и в качестве координаты пересечения указывается количество частей от начальной точки вектора до точки пересечения с линией годового кольца.
Пример, иллюстрирующий процесс формирования набора идентификационных данных, представлен на Фиг.4. Дополнительно, последовательность формирования набора для приведенного примера отражена в Таблице 2.
Таким образом, сформированный согласно способу, предложенному в настоящем изобретении, набор идентифицирующих данных для приведенного примера будет выглядеть следующим образом:
[7, 15, 35, 60]
[10, 38, 90]
[10, 19, 31, 50, 90]
[3, 9, 19, 40, 50, 90, 97]
[3, 10, 25, 45, 62, 90]
[10, 35, 50, 60, 72, 80, 88, 95]
После того, как набор идентифицирующих данных сформирован - он сохраняется, чтобы в дальнейшем обеспечить возможность проведения процедуры идентификации. Набор может быть сохранен в любом виде, в том числе и в электронном виде в электронной базе данных. Дополнительно каждому сохраняемому набору может быть сопоставлено описание, характеризующее промаркированную единицу лесоматериала, а также дополнительная информация, характеризующая процесс маркировки.
Процедура идентификации промаркированной единицы лесоматериала производится следующим образом.
Вначале определяется комплексный критерий, на основании которого будет производиться оценка степени совпадения набора идентифицирующих данных, полученного для идентифицируемой единицы, с одним из наборов идентифицирующих данных, которые ранее были получены и сохранены.
В рамках предпочтительного варианта воплощения, предлагается использовать комплексный критерий, состоящий из следующих подкритериев:
1) общее количество точек пересечений, зафиксированное во всех массивах идентифицируемого набора, не должно отличаться от исходного более чем на две позиции;
2) общее количество точек пересечений, зафиксированное в одном из массивов набора, не должно отличаться от такого же массива в исходном наборе более чем на одну позицию;
3) относительные координаты любой точки пересечения, полученные для идентифицируемой единицы, не должны отличаться от относительных координат аналогичной точки для исходной единицы измерения более чем на одну часть в меньшую и большую стороны;
Таким образом, согласно предложенному комплексному критерию, в случае соответствия наборов идентификационных данных по всем трем подкритериям, можно сделать вывод о том, что наборы совпадают до такой степени, что можно считать идентичными друг другу.
После определения комплексного критерия, для проведения идентификации любой из промаркированных единиц лесоматериала, для которых ранее были сформированы и сохранены наборы идентификационных данных, необходимо для промаркированной идентифицируемой единицы произвести процедуру повторного формирования набора идентификационных данных и процедуру сравнения полученного набора с сохраненными ранее наборами в соответствии с предложенным критерием.
Процедура повторного формирования набора идентификационных данных для идентифицируемой промаркированной единицы лесоматериала производится аналогично процедуре первичного формирования набора, после которого он был сохранен для дальнейшей идентификации.
После получения для идентифицируемой промаркированной единицы лесоматериала набора идентификационных данных производится его последовательное сравнение с сохраненными ранее наборами в соответствии с предложенным комплексным критерием.
При проведении процедуры сравнения, в случае совпадения идентифицируемого набора с одним из сохраненных ранее наборов по всем трем подкритериям комплексного критерия - делается вывод об успешном результате идентификации промаркированной единицы лесоматериала.
Необходимо отметить, что в случае необходимости дополнительного снижения вероятности сбоя при идентификации, после получения успешного результата сравнение может быть продолжено и проведено для всех сохраненных наборов и, если совпадение по комплексному критерию имеется у нескольких наборов, дополнительная идентификация может быть проведена путем анализа дополнительных параметров, например, соответствующего описания, характеризующего промаркированную единицу лесоматериала, а также дополнительной информации о процессе маркировки.
Процедура сравнения может быть проведена поэтапно, сначала по первому подкритерию, затем по второму, а в конце по третьему подкритерию. Таким образом, сначала для сравнения будут предварительно отобраны все сохраненные наборы, для которых общее количество точек пересечений не отличается от искомого более чем на две позиции, затем из полученного таким образом перечня будут отобраны наборы, для которых общее количество точек пересечений, зафиксированное в одном из массивов набора, не отличается от такого же массива в искомом наборе более чем на одну позицию, и в итоге, для усеченного таким образом перечня наборов будет произведено наиболее ресурсоемкое сравнение по относительным координатам точек пересечения. Такой подход позволяет значительно ускорить процедуру идентификации.
В качестве иллюстрации сравнения по комплексному критерию в Таблице 3 приведены примеры сравнения набора данных, полученного согласно Фиг.4 и Таблице 2 с другими наборами.
Из приведенного описания предпочтительного варианта воплощения и приведенных примеров, очевидно, что выбор в качестве поверхности для маркировки торца единицы лесоматериала, обладающего уникальным природным рисунком годовых колец, использование для маркировки оптического маркера геометрической формы в виде трех точек, образующих неравносторонний прямоугольный треугольник, использование предложенного варианта определения области поверхности, для которой будет формироваться набор идентификационных данных, нанесение маркера вручную с помощью специального шаблона и использование предложенного варианта формирования набора идентификационных данных из шести одномерных массивов данных переменной длины, каждый из которых содержит набор относительных координат пересечений линий годовых колец и воображаемой линии вектора, проходящего через область поверхности, выделенную оптическим маркером - позволяет получить набор идентификационных данных, который можно с высокой степенью вероятности считать уникальным и присущим только промаркированной единице лесоматериала.
Набор идентификационных данных, формируемый в рамках предпочтительного варианта воплощения, имеет минимальный размер и структуру, за счет которой можно получить существенное ускорение поиска, например за счет предварительной выборки данных по размеру набора и размеру отдельных элементов набора.
Предложенный в рамках предпочтительного варианта воплощения вариант нанесения маркера вручную способом вдавливания с помощью специализированного инструмента в виде шаблона из твердого материала не требует использования специализированных расходных материалов, не требует использования сложных технических приспособлений для маркировки и привлечения квалифицированного персонала, за счет чего обеспечивается низкая себестоимость маркировки единиц лесоматериала.
Предложенный в рамках предпочтительного варианта воплощения вариант формирования набора идентифицирующих данных может быть реализован с помощью уже существующих технологий технического зрения, что позволяет существенно снизить себестоимость создания системы для маркировки и идентификации лесоматериалов при ее практической реализации.
Таким образом, учитывая вышеизложенное, можно утверждать, что в рамках предпочтительного варианта воплощения достигается заявленный технический результат и решается задача, поставленная в рамках настоящего изобретения.
Конечно, модификации и адаптации предпочтительного варианта осуществления будут очевидны специалистам в данной области техники. Кроме того, специалистам в данной области техники должно быть понятно, что некоторые аспекты настоящего изобретения могут быть использованы также и без ссылки на соответствующее использования других аспектов. Соответственно, предшествующее описание предпочтительного варианта осуществления следует рассматривать только как иллюстративные осуществления настоящего изобретения, а не его ограничения.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ
Фиг. 1 - Иллюстрация нанесения оптического маркера на торец бревна в рамках предпочтительного варианта воплощения;
Фиг. 2 - Иллюстрация принципа определения области поверхности, естественная природная структура которой будет использована при формировании набора идентификационных данных, использованного в рамках предпочтительного варианта воплощения;
Фиг. 3 - Иллюстрация примерной формы инструмента для нанесения оптического маркера с закрепленным на нем шаблоном, рассматриваемая в рамках предпочтительного варианта воплощения;
Фиг. 4 - Иллюстрация примера формирования набора идентификационных данных, рассматриваемая в рамках предпочтительного варианта воплощения;