Способ определения качества заделки пожнивных остатков в почву в реальном времени
METHOD FOR DETERMINATION OF QUALITY OF TILLAGE IN SOIL IN REAL TIME

Изобретение относится к области распознавания данных и может быть использовано в сельском хозяйстве.
Известен способ определения степени покрытия поверхности рабочей жидкостью по патенту 2290693 МПК G06K 9/52, Цыбулевский В.В. Параметры процесса обработки приствольной зоны плодовых деревьев гербицидами, диссертация на соискание ученой степени канд. техн. наук / Кубанский ГАУ. Краснодар, 2007; Цыбулевский В.В. Параметры процесса обработки приствольной зоны плодовых деревьев гербицидами, автореферат диссертации на соискание ученой степени канд. техн. наук / Кубанский ГАУ. Краснодар, 2007, включающий нанесение капель на подложку, их обработку, получение матрицы с данными, характеризующими размеры капель, и определение степени покрытия по соотношению площади, занятой каплями, к общей площади подложки, предварительно получают четкое изображение следов капель на подложке, затем сканируют с разрешающей способностью не ниже 300 dpi на дюйм, получают исходные данные, которые подвергают компьютерной обработке и получают матрицу с данными, где изображение площади подложки и следов капель на ней выражают в пикселях.
Недостатком данного способа является низкая разрешающая способность.
Известен способ определения количества объектов на плоской поверхности по патенту 2420801 МПК G06K 9/52 (прототип), включающий плоскую поверхность вместе с объектами в цветном изображении с расширением файла jpg и разрешающей способностью не ниже 600 dpi на дюйм подвергают компьютерной обработке, затем после получения трех матриц компонентов этой поверхности по цветам выбирают матрицу компонента одного цвета и один объект в виде матрицы выделяют в этом же цвете, после в этом объекте рассчитывают среднюю яркость выбранного цвета и площадь объекта в пикселях, затем определяют общую площадь всех объектов на плоской поверхности путем суммирования всех значений матрицы компонентов одного цвета в пикселях в интервале от 0 до 255 (яркости данного цвета), после деления которой на площадь одного объекта получают общее их количество.
Недостатком прототипа является ограниченные технологические возможности.
Техническим результатом изобретения является расширение технологических возможностей, и повышение качества оценки процесса заделки пожнивных остатков в почву.
Технический результат достигается тем, что в способе определения качества заделки пожнивных остатков в почву в реальном времени, включающий определение количества объектов на плоской поверхности, ее компьютерную обработку с помощью программы Mathcad вместе с объектами в цветном изображении с расширением файла jpg и разрешающей способностью не ниже 600 dpi на дюйм, выбор матрицы плоской поверхности одного цвета и одного объекта в виде матрицы в этом же цвете, определение площади объекта в пикселях и общей площади всех объектов на плоской поверхности, согласно изобретению в качестве объекта используют количество пожнивных остатков на плоской поверхности почвы, для выделения которой используют рамку с соотношение сторон 2:3, затем выделенную рамкой плоскую поверхность почвы фотографируют с пожнивными остатками после их заделки в почву и для компьютерной обработки полученного изображения в программу Mathcad вводят площадь внутренней поверхности рамки в миллиметрах, средний размер пожнивных остатков их длину и диаметр в миллиметрах, а также общее количество пожнивных остатков внутри рамки до их заделки, после оцифровки изображения выбирают матрицу в синем цвете и определяют масштабный коэффициент для корреляции размеров плоской поверхности почвы, пожнивных остатков выраженных в миллиметрах с матрицей плоской поверхности и одного объекта выраженных в пикселях, и из соотношения количества пожнивных остатков на плоской поверхности до и после заделки их в почву определяют степень ее качества.
Сопоставительный анализ заявляемого технического решения с прототипом позволяет сделать вывод, что заявляемый способ определения качества заделки пожнивных остатков в почву в реальном времени отличается от известного способа тем, что в качестве объекта используют количество пожнивных остатков на плоской поверхности почвы, для выделения которой используют рамку с соотношение сторон 2:3, затем выделенную рамкой плоскую поверхность почвы фотографируют с пожнивными остатками после их заделки в почву и для компьютерной обработки полученного изображения в программу Mathcad вводят площадь внутренней поверхности рамки в миллиметрах, средний размер пожнивных остатков их длину и диаметр в миллиметрах, а также общее количество пожнивных остатков внутри рамки до их заделки, после оцифровки изображения выбирают матрицу в синем цвете и определяют масштабный коэффициент для корреляции размеров плоской поверхности почвы, пожнивных остатков выраженных в миллиметрах с матрицей плоской поверхности и одного объекта выраженных в пикселях, и из соотношения количества пожнивных остатков на плоской поверхности до и после заделки их в почву определяют степень ее качества.
Таким образом, заявляемое техническое решение соответствует критерию патентоспособности НОВИЗНА.
Заявляемое техническое решение соответствует критерию патентоспособности ПРОМЫШЛЕННАЯ ПРИМЕНИМОСТЬ, т.к. оно относится к области распознавания данных, и может быть использовано в сельском хозяйстве.
Сущность изобретения поясняется чертежами, где на фиг. 1 изображена плоская поверхность с объектами пожнивных остатков до заделки в почву; на фиг. 2 изображена плоская поверхность с объектами пожнивных остатков после заделки в почву; на фиг. 3 - изображение выделенного объекта (соломинка); на фиг. 4 - информация о пожнивном остатке синего цвета в виде цифровой матрицы объекта.
Способ определения качества заделки пожнивных остатков в почву в реальном времени, осуществляют следующим образом.
В качестве объекта используют количество пожнивных остатков на плоской поверхности почвы (фиг. 1), для выделения которой используют рамку с соотношение сторон 2:3. Затем выделенную рамкой плоскую поверхность почвы фотографируют с пожнивными остатками после их заделки в почву (фиг. 2). Для компьютерной обработки вместе с объектами в цветном изображении с расширением файла jpg и разрешающей способностью не ниже 600 dpi на дюйм в программу Mathcad вводят площадь внутренней поверхности рамки в миллиметрах, средний размер пожнивных остатков их длину и диаметр в миллиметрах, а также общее количество пожнивных остатков внутри рамки до их заделки. После оцифровки изображения (фиг. 3) выбирают матрицу плоской поверхности в синем цвете и одного объекта (фиг. 4) в этом же цвете. Определяют масштабный коэффициент для корреляции размеров плоской поверхности пожнивных остатков почвы выраженных в миллиметрах с матрицей плоской поверхности и одного объекта выраженных в пикселях. Из соотношения количества пожнивных остатков на плоской поверхности до и после заделки их в почву определяют степень ее качества.
Конкретный пример осуществления способа определения качества заделки пожнивных остатков в почву в реальном времени. В качестве объекта исследования используют поле со стерней озимой пшеницы, которое было убрано комбайном Дон-1500 и заделано дисковой бороной. Для выделения количества пожнивных остатков в почве использую рамку с соотношение сторон 2:3. Затем выделенную рамкой пожнивные остатки на поле после их заделки в почву фотографируют. Используют программу MathCad для обработки цветного изображения плоской поверхности почвы с объектами.
Для компьютерной обработки вместе с объектами в цветном изображении с расширением файла jpg и разрешающей способностью не ниже 600 dpi на дюйм в программу вводят площадь внутренней поверхности рамки в миллиметрах, среднюю длину стерни, которая соответствует высоте среза комбайна Дон-1500 и ее диаметр в миллиметрах, а также общее количество пожнивных остатков внутри рамки до их заделки. После оцифровки изображения выбирают матрицу плоской поверхности в синем цвете и одного объекта (фиг. 4) в этом же цвете с помощью функции submatrix:
Bc1:=submatrix(Bc,5,14,10,49)
Для дальнейшей работы требуется матрица одного исследуемого цвета - синий. Синий цвет наиболее приемлем, так как при предварительных исследованиях пожнивных остатков и почвы яркость синего цвета (0...255) имеет разные полигоны расположения цветовой гаммы, что способствует наиболее качественному определению стерни в данной гамме. Можно использовать матрицу трех цветов, но увеличивается время математического анализа полученных данных.
Определяют масштабный коэффициент для корреляции размеров плоской поверхности почвы пожнивных остатков выраженных в миллиметрах с матрицей плоской поверхности и одного объекта выраженных в пикселях. Из соотношения количества пожнивных остатков на плоской поверхности до заделки и после заделки их в почву находят по формуле
где
Подставляют найденные значения площадей до и после заделки в выражение N1 определяют количество пожнивных остатков на плоской поверхности почвы до заделки, которое составляет 110. Далее зная норму высева (200 кг/га) и вес одного семени (0,003 г) определяют количество пожнивных остатков на плоской поверхности после заделки их в почву
и далее поставляя найденные значения N1 и Nob, определяют степень ее качества, которое составило
Kz=6.6%,
что соответствуют качественной заделки их, которое составило 93,4%, а на поле пожнивных остатков осталось 6,6%. По агротехническим требованиям должно быть не менее 95%.
Выполнение технологических операций по способу определения качества заделки пожнивных остатков в почву в реальном времени позволит расширить технологические возможности и повысить качество оценки процесса заделки поживных остатков в почву.