Результат интеллектуальной деятельности: Способ определения коэффициента неоднородности смеси трудноразделимых сыпучих материалов

Предлагаемое изобретение предназначено для применения в химической промышленности, агропромышленном комплексе, производстве строительных материалов и других отраслях.

Известен способ определения коэффициента неоднородности смеси, включающий определение числа проб, минимально допустимого веса пробы, отбор проб смеси, нахождение концентрации ключевого компонента в пробе, вычисление коэффициента неоднородности смеси. При нахождении концентрации ключевого компонента содержимое пробы вначале распределяют равномерным слоем на гладкой поверхности, фотографируют или сканируют, проводят компьютерную обработку изображения, представляют его в виде массива чисел, каждый элемент которого выражен пикселем, значение которого соответствует цвету компонента. Далее выбирают диапазон значений пикселей и присваивают все пиксели, находящиеся в этом диапазоне, ключевому компоненту, а другому - все остальные пиксели; производят подсчет пикселей, соответствующих каждому компоненту, и определяют концентрацию ключевого компонента [Пат. 2371698 Российская Федерация, МПК G01N 1/28. Способ определения коэффициента неоднородности смеси сыпучих материалов / А.И. Зайцев, А.Е. Лебедев, А.Б. Капранова, А.А. Павлов, А.В. Сугак. - Опубл. 27.10.09, Бюл. №30].

К недостаткам данного способа можно отнести сложность определения коэффициента неоднородности смесей, компоненты которых близки по цвету. Это объясняется тем, что при выборе диапазонов значений пикселей, относящихся к ключевому и транспортирующему компоненту, в случае близких по цвету компонентов наблюдается перекрытие этих диапазонов (один и тот же оттенок может относиться к обоим материалам).

Наиболее близким к предлагаемому изобретению является способ определения коэффициента неоднородности смеси, включающий подсчет числа проб, минимально допустимого веса пробы, отбор проб смеси и ее компонентов, распределение проб равномерным слоем на гладкой поверхности и фотографирование, проведение попиксельного анализа изображений смешиваемых компонентов с получением гистограмм распределения пикселей изображения по оттенкам серого в отношении к их общему количеству, определение порогового оттенка, определение значения концентраций ключевого компонента в пробах смеси как отношения количества пикселей, ему соответствующих, к общему количеству пикселей изображения пробы и расчет коэффициента неоднородности смеси, при вычислении значения порогового оттенка находят координаты центров тяжести площадей гистограмм распределения пикселей компонентов смеси и присваивают пороговому оттенку значение, соответствующее абсциссе середины отрезка между центрами тяжестей площадей гистограмм [Пат. 2515009 Российская Федерация, МПК G01N 1/28. Способ определения коэффициента неоднородности смеси трудноразделимых сыпучих материалов / А.И. Зайцев, А.Е. Лебедев, А.Б. Капранова, А.И. Чадаев, А.А. Петров. - Опубл. 10.05.2014].

Недостатком данного способа является то, что при вычислении площадей под гистограммами распределения имеют место зоны перекрытия. С использованием вышеописанного способа практически невозможно определить принадлежность пикселей, находящихся в этой зоне, к одному из компонентов. В случае достаточно больших размеров зоны перекрытия (при анализе смесей, компоненты которых близки по цвету) это может привести к существенным погрешностям.

Задача предлагаемого изобретения - создание относительно не сложного и достаточно точного способа определения коэффициента неоднородности смеси для трудноразделимых компонентов, имеющих схожий цвет, с минимальными затратами времени (экспресс метода).

Поставленная задача достигается тем, что по способу определения коэффициента неоднородности смеси трудноразделимых сыпучих материалов, включающему подсчет числа проб, минимально допустимого веса пробы, отбор проб смеси и ее компонентов, распределение проб равномерным слоем на гладкой поверхности и фотографирование, проведение попиксельного анализа изображений смешиваемых компонентов с получением гистограмм распределения пикселей изображения по оттенкам серого в отношении к их общему количеству, определение порогового оттенка, соответствующего абсциссе середины отрезка между центрами тяжестей площадей гистограмм распределения пикселей, определение значения концентраций ключевого компонента в пробах смеси как отношения количества пикселей, ему соответствующих, к общему количеству пикселей изображения пробы и расчет коэффициента неоднородности смеси, при вычислении абсцисс центров тяжести площадей гистограмм распределения пикселей сначала вычисляют площади неперекрытых участков и перекрытой зоны, а затем площадь перекрытой зоны разбивают на две части и присваивают их каждому компоненту в соотношении, обратно пропорциональном площадям неперекрытых участков.

Способ определения коэффициента неоднородности смеси трудноразделимых сыпучих материалов заключается в следующем.

Перед смешением производят отбор проб компонентов смеси и распределяют их равномерным слоем на гладкой поверхности. Затем осуществляют фотографирование подготовленных проб и производят компьютерную обработку. Представляют изображения в виде массива чисел, каждый элемент которого выражен пикселем, значение которого соответствует оттенку серого. Строят гистограммы распределения пикселей компонентов смеси по оттенкам серого.

Далее, с целью повышения точности вычислений (особенно когда частицы компонентов близки по цвету), выделяют неперекрытые участки гистограмм распределения и перекрытые зоны. Вычисляют площади неперекрытых участков и перекрытой зоны. Затем площадь перекрытой зоны разбивают на две части и присваивают их каждому компоненту в соотношении, обратно пропорциональном площадям неперекрытых участков.

Это позволит достаточно точно распределить пиксели, находящиеся в зоне перекрытия, по компонентам смеси. Выбор в качестве соотношения обратно пропорционального соотношения площадям неперекрытых участков наиболее точно согласуется с классическими методами оценки однородности смеси.

После этого вычисляют координаты центров тяжести площадей гистограмм. При этом осью абсцисс является шкала, соответствующая оттенку серого от 0 до 255, а осью ординат - количество пикселей в пробе.

Далее находят значение порогового оттенка. Определяют координаты центров тяжести площадей под гистограммами распределения компонентов смеси. Затем рассчитывают абсциссу точки как середину отрезка между центрами тяжестей площадей гистограмм. Присваивают пороговому оттенку абсциссу этой точки.

Такой метод определения порогового оттенка позволяет обрабатывать практически любые изображения проб смесей, в том числе близких по цвету компонентов.

После вычисления порогового оттенка переходят к обработке проб смеси. По окончании процесса смешения по известной методике производится расчет числа проб, а также минимально допустимого веса пробы и отбор проб из смеси с помощью пробозаборников.

Далее определяется концентрация концентрации ключевого компонента в пробе. Содержимое пробы распределяют на гладкой поверхности равномерным слоем, затем фотографируют, сканируют или применяют другие способы получения изображения.

После этого производится компьютерная обработка полученного изображения смеси. Вычисленное значение порогового оттенка разбивает диапазон значений пикселей на два участка. Присваивают все пиксели, находящиеся в одном участке, к ключевому компоненту, а транспортирующему - все остальные пиксели.

Определяют значения концентраций ключевого компонента в пробах смеси как отношения количества пикселей, ему соответствующих, к общему количеству пикселей изображения пробы смеси и проводят расчет коэффициента неоднородности смеси по известной зависимости.

Благодаря тому, что при расчете порогового оттенка в качестве основной характеристики гистограмм распределения выбраны координаты их центров тяжести, практически полностью характеризующие распределение пикселей, повышается точность вычислений.

Предлагаемый способ определения коэффициента неоднородности смеси трудноразделимых сыпучих материалов имеет простой линейный алгоритм и его можно считать экспресс-методом.