Comparison of two techniques of pattern recognition in the image analysis-based wheat stalk length characterization

• Autorzy: Benthien Jan Thore , Heldner Sabrina , Seppke Benjamin , Hörbelt Jan

Identyfikatory

DOI

10.1515/agriceng-2020-0011

Warianty tytułu

PL

Porównanie dwóch technik rozpoznawania w charakterystyce obrazowej długości łodyg pszenicy

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

The chaff quality or, more specifically, the distribution of stalk length after straw shredding during wheat harvest with a combined harvester is of significant interest for ploughless tillage practices. The currently applied characterization methods (manual length measurement or the cascade sieve analysis) are time-consuming and labour-intensive. Image analysis-based size characterization has the potential to solve these problems. In this study, two techniques of digital image processing, the well-known method of image moments (rectangular model) and a subpixel skeletonization approach (flow lines-tracing), were applied comparatively for stalk length measurement. Upon applying the rectangular model, the analyzed stalks were found to be longer than when the flow lines-tracing algorithm was applied. This was attributed to the unbiased decision criteria of the measuring method. A greater length of the stalk is to be expected in the main stalk than when the length of a twisted or branched stalk is measured from the edge length of a rectangular box that encloses it.

PL

Jakość plew, a dokładniej rozkład długości łodyg po rozdrobnieniu słomy podczas zbioru pszenicy za pomocą kombajnu zbożowego, ma istotne znaczenie dla uprawy bezorkowej. Stosowane obecnie metody charakterystyki (ręczny pomiar długości lub kaskadowa analiza sitowa) są czasochłonne i pracochłonne. Charakterystyka wielkości w oparciu o analizę obrazu może potencjalnie rozwiązać ten problem. W pracy porównawczej do pomiaru długości łodyg zastosowano dwie techniki cyfrowego przetwarzania obrazu, znaną metodę momentów (model prostokątny) oraz szkieletyzację na poziomie subpikseli (flow lines-tracing). Po zastosowaniu modelu prostokątnego zaobserwowano, że odwzorowane łodygi są dłuższe niż przy zastosowaniu algorytmu flow lines-tracing. Przypisano to niedostosowaniu kryteriów metody do tego zadania pomiarowego. Biorąc pod uwagę łodygę główną, należy spodziewać się większej długości niż w przypadku, gdy pomiar długości skręconej lub rozgałęzionej łodygi wynika z długości krawędzi prostokątnych ram, które ją otaczają.

Słowa kluczowe

EN

wheat straw; ploughless tillage; stalk length determination; image analysis; flow lines-tracing

PL

słoma pszenna; uprawa bezorkowa; określanie długości łodygi; analiza obrazowa; flow lines-tracing

• Wydawca: Polskie Towarzystwo Inżynierii Rolniczej
• Czasopismo: Agricultural Engineering
• Rocznik: 2020
• Tom: Vol. 24, No. 2
• Strony: 1--8
• Opis fizyczny: Bibliogr. 6 poz., rys., tab.

Twórcy

autor

Benthien Jan Thore

• Thünen Institute of Wood Research, Leuschnerstraße 91, 21031 Hamburg, Germany

autor

Heldner Sabrina

• Thünen Institute of Wood Research, Leuschnerstraße 91, 21031 Hamburg, Germany

autor

Seppke Benjamin

• Cognitive Systems Laboratory, Department of Informatics, MIN Faculty, University of Hamburg, Vogt-Kölln-Straße 30, 22527 Hamburg, Germany

autor

Hörbelt Jan

• Faculty of Life Sciences, Rhine-Waal University of Applied Sciences, Marie-Curie-Straße 1, 47533 Kleve, Germany

Bibliografia

• Albrecht, C. (2003). Konstruktion einer Vorrichtung zur Beschickung von Siebmaschinen (Construction of a device for feeding screening machines). Institute of Agricultural Engineering, University of Hohenheim. Stuttgart. Germany.
• Benthien, J.T., Bähnisch, C., Heldner, S., Ohlmeyer, M. (2014). Effect of fiber size distribution on medium-density fiberboard properties caused by varied steaming time and temperature of defibration process. Wood and Fiber Science 46(2), 175-185.
• DIN ISO 9276-1:2004-09, Darstellung der Ergebnisse von Partikelgrößenanalysen - Teil 1: Grafische Darstellung (ISO 9276-1:1998) (Representation of results of particle size analysis - Part 1: Graphical representation (ISO 9276-1:1998)).
• Rechberger, C., Prankl, J., Obernberger, G., Handler, F., Prankl, H. (2012). “Automatisierte Bestimmung der Partikellängenverteilung von Grassilagen anhand bildanalytischer Methoden” (Automated particle length distribution analysis of processed forage by means of image analysis), in Proceedings of the 70. Internationale Tagung Landtechnik (70th International Conference Agricultural Engineering), 6.-7. November 2012, Karlsruhe, Germany.
• Seppke, B., Bähnisch, C., Benthien, J.T., Heldner, S., Ohlmeyer, M. (2015). “A Concurrent Skeletonbased Approach for the Characterization of Wood Fibers with Sub-pixel Precision for Fiber Board Production”, in Proceedings of the 10th International Conference on Mass Data Analysis of Images and Signals (MDA), 11.-14. July 2015, Hamburg, Germany.
• Voßhenrich, H.H. (2000). Beim Häckseln liegt noch vieles im Argen (Still much trouble when copping). Top Agrar 7/2000, 68-70.

Uwagi

Opracowanie rekordu ze środków MNiSW, umowa Nr 461252 w ramach programu "Społeczna odpowiedzialność nauki" - moduł: Popularyzacja nauki i promocja sportu (2021).