Спосіб визначення стану поверхні териконів і ґрунтів на прилеглій до них території

Номер патенту: 74772

Опубліковано: 12.11.2012

Автори: Зубов Олексій Ремович, Зубов Антон Олексійович

Завантажити PDF файл.

Формула / Реферат

Спосіб визначення стану поверхні териконів і ґрунтів на прилеглій до них території, який включає аерокосмічну зйомку поверхні, перетворення отриманого зображення у монохромні зображення червоного (R), зеленого (G) і синього (В) кольорів, оцінку фототону (яскравості) кольорів зображення за 256-рівневою шкалою, виділення контурів, відмінних за певною ознакою стану поверхні, який відрізняється тим, що виконують нормування фототонів кожного з трьох кольорів шляхом ділення на їх середнє арифметичне значення з отриманням коефіцієнтів яскравості kR, kG і kB, причому порівняння коефіцієнтів з еталоном здійснюють на рівні елементарних ділянок зображення - пікселів, а виділення контурів, їх порівняння з еталонними ділянками і визначення площ виконують автоматизовано з використанням алгоритму, при якому перетворюють монохромні зображення червоного, зеленого і синього кольорів у двомірні цифрові матриці, в яких кожен елемент дорівнює фототону кольору відповідного пікселя різнокольорового вихідного зображення, проводять розрахунок за отриманими цифровими матрицями матриць коефіцієнтів kR, kG і kB, порівнюють кожен елемент цих матриць з інтервалами варіювання відповідних коефіцієнтів фототонів еталонних ділянок, отримують за наслідками порівняння підсумкову матрицю, кожному осередку якої надають один з балів шкали ознак стану ґрунту або породи і певне забарвлення, візуалізують матрицю балів, внаслідок чого початкове зображення перетворюють на картограму, на якій однакові за балом і ознакою пікселі мають однакове забарвлення, підсумовують кількість пікселів кожної ділянки з однаковим значенням ознаки і заносять результати в таблицю площ ділянок картограми.

Текст

Реферат: Спосіб визначення стану поверхні териконів і ґрунтів на прилеглій до них території включає аерокосмічну зйомку поверхні, перетворення отриманого зображення у монохромні зображення червоного (R), зеленого (G) і синього (В) кольорів, оцінку фототону (яскравості) кольорів зображення за 256-рівневою шкалою, виділення контурів, відмінних за певною ознакою стану поверхні. Виконують нормування фототонів кожного з трьох кольорів шляхом ділення на їх середнє арифметичне значення з отриманням коефіцієнтів яскравості kR, kG і kB. Порівняння коефіцієнтів з еталоном здійснюють на рівні елементарних ділянок зображення - пікселів, а виділення контурів, їх порівняння з еталонними ділянками і визначення площ виконують автоматизовано з використанням алгоритму, при якому перетворюють монохромні зображення червоного, зеленого і синього кольорів у двомірні цифрові матриці, в яких кожен елемент дорівнює фототону кольору відповідного пікселя різнокольорового вихідного зображення. Проводять розрахунок за отриманими цифровими матрицями матриць коефіцієнтів kR, kG і kB, порівнюють кожен елемент цих матриць з інтервалами варіювання відповідних коефіцієнтів фототонів еталонних ділянок. Отримують за наслідками порівняння підсумкову матрицю, кожному осередку якої надають один з балів шкали ознак стану ґрунту або породи і певне забарвлення. Візуалізують матрицю балів, внаслідок чого початкове зображення перетворюють на картограму, на якій однакові за балом і ознакою пікселі мають однакове забарвлення, підсумовують кількість пікселів кожної ділянки з однаковим значенням ознаки і заносять результати в таблицю площ ділянок картограми. UA 74772 U (54) СПОСІБ ВИЗНАЧЕННЯ СТАНУ ПОВЕРХНІ ТЕРИКОНІВ І ҐРУНТІВ НА ПРИЛЕГЛІЙ ДО НИХ ТЕРИТОРІЇ UA 74772 U UA 74772 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 Корисна модель належить до гірничодобувної промисловості і може бути використана при розробці заходів із запобігання процесам водної і вітрової ерозії на порідних відвалах вугільних шахт - териконах шляхом їх залісення. Відомо спосіб визначення стану ґрунту на території, прилеглої до порідних відвалів вугільних шахт, що включає аерокосмічну зйомку території з відвалом, перетворення отриманого поліхромного зображення в монохромні зображення червоного (R), зеленого (G) і синього (В) кольорів, оцінку фототону (яскравості) кольорів зображення за 256-рівневою колірною шкалою RGB, виділення контурів ґрунту, забруднених продуктами водної ерозії поверхні терикону, порівняння фототонів контурів зображення з фототонами еталонних ділянок з відомим вмістом характерних небезпечних компонентів териконової породи і обчислення площ виділених контурів [див. Патент України на корисну модель № 38585, - МПК 2006) Е21С 41/00, Бюл. № 1, 12.01.2009]. Цей спосіб вибраний за найближчий аналог. Недоліком відомого способу є те, що він заснований на порівнянні з еталоном усереднених фототонів достатньо великих ділянок території, які можуть бути неоднорідними за ступенем забруднення, і тому точність їх розпізнавання знижується. Крім того, на точність порівняння впливає той факт, що знімки і еталонні ділянки можуть мати різну освітленість, залежну від пори року і часу доби, коли зроблений космічний знімок. В основу корисної моделі поставлено задачу удосконалення способу визначення стану поверхні терикону і ґрунтів шляхом використання більш об'єктивних показників фототонів, не залежних від загальної яскравості знімка і еталону, шляхом зниження неоднорідності порівнюваних з еталоном контурів і автоматизації процесу, які приведуть до підвищення якості і достовірності інформації про стан ґрунтів і зменшення витрат праці, часу і матеріальних коштів. Поставлена задача вирішується тим, що в способі визначення стану ґрунту на території, прилеглої до порідних відвалів вугільних шахт, який включає аерокосмічну зйомку поверхні ділянок, перетворення отриманого зображення в три монохромні зображення червоного (R), зеленого (G) і синього (В) кольорів, оцінку фототону (яскравості) ділянок за 256-рівневою колірною шкалою RGB, виділення контурів ґрунту, відмінних за станом, згідно з корисною моделлю, виконують нормування фототонів шляхом ділення на їх середнє арифметичне значенню з отриманням коефіцієнтів фототонів kR, kG і kB, які потім порівнюють з коефіцієнтами фототонів еталонних ділянок, причому порівняння здійснюють для кожної елементарної ділянки зображення - пікселя автоматизовано з використанням алгоритму, заснованого на використанні нової послідовності відомих програмних продуктів, при якій перетворюють монохромні зображення червоного, зеленого і синього кольорів у двомірні цифрові матриці, кожен елемент яких дорівнює фототону одного з трьох кольорів відповідного пікселя вихідного зображення, розраховують за цифровими матрицями коефіцієнти k R, kG і kB кожного пікселя зображення, порівнюють кожен елемент матриць коефіцієнтів k R, kG і kB з граничними значеннями відповідних коефіцієнтів еталонних ділянок, надають за наслідками порівняння кожному з елементів матриць коефіцієнтів один з балів шкали ознак стану ґрунту або породи із закріпленим за кожним балом певного забарвлення, візуалізують отриману матрицю балів, внаслідок чого вихідне поліхромне зображення поверхні відвала і прилеглих забруднених ґрунтів перетворюють у картограму, на якій однакові за балом, тобто й за ознакою, пікселі мають однакове забарвлення, підсумовують кількість пікселів з однаковим значенням ознаки з подальшим перетворенням суми пікселів у площу контуру і заносять результати у таблицю площ. Порівняльний аналіз запропонованої корисної моделі і відомого способу показує, що вони відрізняються тим, що за отриманими аерокосмічними знімками, перетвореними у монохромні зображення червоного (R), зеленого (G) і синього (В) кольорів додатково обчислюють відношення фототонів зображень до їх середнього арифметичного значення, а порівняння з еталоном здійснюють шляхом зіставлення отриманих коефіцієнтів k R, kG і kB з граничними значеннями відповідних коефіцієнтів фототонів еталонних ділянок, причому порівняння здійснюють автоматизовано на рівні найменших ділянок зображення - його пікселів. Алгоритм автоматизованих обчислень, розроблений для здійснення запропонованого способу, заснований на використанні таких програмних продуктів: перетворення монохромних зображень у двомірні цифрові матриці здійснюють з використанням програми TNTlite, розрахунки коефіцієнтів kR, kG і kB для кожного елементу матриць виконують, використовуючи математичний апарат продукту Microsoft Excel, причому спочатку матриці підсумовують, подалі обчислюють матрицю середньоарифметичних значень, на яку потім ділять кожну з матриць фототонів, отримуючи матриці коефіцієнтів k R, kG і kB у вигляді електронних таблиць Excel. 1 UA 74772 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 Порівняння отриманих коефіцієнтів з еталонними значеннями виконують шляхом вирішення системи нерівностей, також використовуючи апарат продукту Microsoft Excel. Прикладом конкретного використання способу є його застосування для терикону шахти "Комісарівська" Краснолуцького району Луганської області (фіг. 1). Для вирішення проблеми захисту прилеглих до терикону ґрунтів від забруднення продуктами водної і вітрової ерозії поверхні терикону шляхом її залісення вирішувалося практичне завдання виявлення і розрахунку площі таких відмінних за станом поверхні контурів: існуючих заліснених ділянок, ділянок з породою, що перегоріла, придатною для висаджування дерев i породою, що не перегоріла, здібною до спалаху і тому непридатною для висаджування дерев. Заздалегідь були проведені дослідження космічних знімків ряду різних териконів за допомогою програми Adobe Photoshop. Шляхом наведення точкового курсору на характерні довільні точки контуру з відомими властивостями визначалася яскравість (фототон) кожного з трьох складових кольорів зображення, а потім розраховувалися коефіцієнти фототонів. Дослідження були проведені для 246 пунктів 82-х таких характерних ділянок, як ділянки з рослинним покривом зеленого кольору різних відтінків, ділянки з породою, що перегоріла, що мають різні відтінки червоного, жовтого, бурого кольорів, і ділянки з породою, що не перегоріла, з відтінками сірого кольору. В результаті були встановлені інтервали варіювання коефіцієнтів фототонів кожного з трьох кольорів для кожного з характерних станів: порода, покрита рослинністю, порода перегоріла і порода не перегоріла. Аналіз інтервалів варіювання коефіцієнтів яскравості фототонів різних ділянок дозволив встановити умови їх ідентифікації: ділянки з породою, що перегоріла, різних відтінків розпізнаються за двома умовами k r≥1,05 і kg

Дивитися

Додаткова інформація

Назва патенту англійською

Method for determination of surface condition of terricones and soils at adjacent territory

Автори англійською

Zubov Anton Oleksiiovych, Zubov Oleksii Removych

Назва патенту російською

Способ определения состояния поверхности терриконов и грунтов на прилегающей к ним территории

Автори російською

Зубов Антон Алексеевич, Зубов Алексей Ремович

МПК / Мітки

МПК: E21C 41/32

Мітки: спосіб, них, териконів, визначення, прилеглій, ґрунтів, стану, території, поверхні

Код посилання

<a href="https://ua.patents.su/5-74772-sposib-viznachennya-stanu-poverkhni-terikoniv-i-runtiv-na-prileglijj-do-nikh-teritori.html" target="_blank" rel="follow" title="База патентів України">Спосіб визначення стану поверхні териконів і ґрунтів на прилеглій до них території</a>

Подібні патенти