Математическая модель интеллектуальной системы считывания перфорированного кода с кожи
В статье разработана математическая модель интеллектуальной системы считывания перфорированного кода для кожевенного производства. Данная система обеспечивает достоверность считанного кода с кожи с учетом ее особенностей на всех этапах обработки. У статті розроблена математична модель інтелектуаль...
Gespeichert in:
| Datum: | 2009 |
|---|---|
| 1. Verfasser: | |
| Format: | Artikel |
| Sprache: | Russisch |
| Veröffentlicht: |
Інститут проблем штучного інтелекту МОН України та НАН України
2009
|
| Schlagworte: | |
| Online Zugang: | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/7829 |
| Tags: |
Tag hinzufügen
Keine Tags, Fügen Sie den ersten Tag hinzu!
|
| Назва журналу: | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| Zitieren: | Математическая модель интеллектуальной системы считывания перфорированного кода с кожи / М.В. Дубровкина // Штучний інтелект. — 2009. — № 1. — С. 260-266. — Бібліогр.: 7 назв. — рос. |
Institution
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine| _version_ | 1859891864502534144 |
|---|---|
| author | Дубровкина, М.В. |
| author_facet | Дубровкина, М.В. |
| citation_txt | Математическая модель интеллектуальной системы считывания перфорированного кода с кожи / М.В. Дубровкина // Штучний інтелект. — 2009. — № 1. — С. 260-266. — Бібліогр.: 7 назв. — рос. |
| collection | DSpace DC |
| description | В статье разработана математическая модель интеллектуальной системы считывания перфорированного
кода для кожевенного производства. Данная система обеспечивает достоверность считанного кода с кожи
с учетом ее особенностей на всех этапах обработки.
У статті розроблена математична модель інтелектуальної системи зчитування перфорованого коду
для шкіряного виробництва. Наведена система зчитування забезпечує достовірність зчитаного коду з
шкіри з урахуванням її особливостей на всіх етапах обробки.
In the article a mathematical model of an intellectual reading system of a perforated code for leather industry
was developed. This system takes into account peculiarities of leather at all times of the processing and
provides accuracy of the code read from leather by means of choice of the best variant of highlighting (on
lightening or occultation of code apertures).
|
| first_indexed | 2025-12-07T15:53:42Z |
| format | Article |
| fulltext |
«Искусственный интеллект» 1’2009 260
6Д
УДК 675.014.017; 535.31; 658.512
М.В. Дубровкина
Научно-исследовательский и проектно-конструкторский институт «Искра», г. Луганск,
Украина
margarita_dubrov@mail.ru
Математическая модель интеллектуальной
системы считывания перфорированного кода
с кожи
В статье разработана математическая модель интеллектуальной системы считывания перфорированного
кода для кожевенного производства. Данная система обеспечивает достоверность считанного кода с кожи
с учетом ее особенностей на всех этапах обработки.
Для того, чтобы обеспечить высокое качество изготавливаемой продукции, необ-
ходимо отследить точность соблюдения технологических режимов, что обеспечивается
однозначной идентификацией изделий на каждом этапе обработки и контролем техно-
логических режимов. Для решения этой задачи применяют маркировку кожи в виде
перфорированного кода [1]. Для считывания кода применяется оптоэлектронный метод
на отражение [2]. При считывании перфорированного кода на различных этапах обра-
ботки кожи могут появиться ошибки, обусловленные:
деформацией кожи в процессе технологической обработки и, как следствие, дефор-
мацией маркировочного кода [3];
присутствием дефектов поверхности кожи, которые могут вносить ошибку при фор-
мировании изображения кода [4], [5];
разнообразием кож и их особенностями на различных этапах обработки (на некото-
рых этапах – мокрая, пропитана химреагентами, имеет различный цвет, покрытие) [6].
Для обеспечения достоверности считывания кода в условиях вышеперечислен-
ных помех предложен алгоритм выбора наилучшего варианта подсветки – верхней
или боковой, который обеспечивает максимальное значение контраста изображения
считанного кода [6]. При верхней подсветке код считывается по освещенным перфо-
рированным отверстиям. Применяется для темных, не бликующих кож. При боковой
подсветке код считывается по затененным отверстиям. Применяется для светлых и
для бликующих кож.
Постановка задачи
На достоверность считывания кода влияет не только контраст изображения счи-
танного кода, но и площадь освещенного или затененного отверстия (в зависимости от
выбора варианта подсветки). Поэтому были проведены исследования влияния под-
светки (которая задается углами направления светового потока) на площадь освещен-
ного или затененного отверстия, а следовательно, и на достоверность считанного кода.
При считывании кода с применением верхней подсветки его достоверность за-
висит от площади освещенного отверстия [7]. Если площадь освещенного отверстия
Sосв<<Sотв, (где Sотв – площадь перфорированного отверстия), а в худшем случае если
Sосв = 0, то код считается неправильно. Если площадь освещенного отверстия соиз-
мерима с площадью перфорированного отверстия, то код считается достоверно.
Математическая модель интеллектуальной системы считывания...
«Штучний інтелект» 1’2009 261
6Д
При считывании кода с применением боковой подсветки изображение пер-
форированного отверстия состоит из затененной и освещенной областей. Так как на
светлых и бликующих кожах значение контраста между затененной областью
отверстия и кожей больше, чем между освещенной областью отверстия и кожей, то
достоверность считывания кода в данном случае зависит от площади затененной
области отверстия. Если площадь затененной области отверстия соизмерима с
площадью перфорированного отверстия, то код считается достоверно.
Цель работы. Разработка математической модели интеллектуальной системы
считывания перфорированного кода с кожи для кожевенного производства.
Решение задачи
На основании проведенных в [6] исследований зависимости контраста считанного
изображения от светотехнических параметров процесса считывания. В результате было
установлено, что все кожи можно условно разделить на 3 группы:
первая группа кож – уровень черного которых 5,0Bl и контраст при считывании
по затененным отверстиям ниже, чем по освещенным теносв KK (рис. 1);
вторая группа кож – уровень черного которых 5,0Bl и контраст при считыва-
нии по затененным отверстиям выше, чем по освещенным теносв KK ;
третья группа кож – уровень черного которых 5,0Bl и контраст при считывании
по затененным отверстиям выше, чем по освещенным, т.е. теносв KK (рис. 2).
а б
Рисунок 1 – Изображение перфокода на темной коже при считывании по
освещенным (а) и затененным (б) отверстиям кода
а б
Рисунок 2 – Изображение перфокода на светлой коже при считывании по
освещенным (а) и затененным (б) отверстиям кода
Дубровкина М.В.
«Искусственный интеллект» 1’2009 262
6Д
Таким образом для 1-й группы кож – считывание будет выполняться по осве-
щенным отверстиям кода.
Следовательно, достоверность считанного кода F(d) = 1, если получено четкое
изображение перфорированного кода при следующих основных характеристиках.
При считывании по освещенным отверстиям кода:
– контраст изображения перфорированного кода
порог
осв0
Фосвосв0
сфoсв K
L
)LL(
kK
,
где ксф – коэффициент использования светофильтра;
овс0L – яркость области перфорированных отверстий при их освещении;
ФосвL – яркость фона (кожи) при освещении перфорированных отверстий;
порогK – предельное (пороговое) значение контраста, при котором получается четкое
изображение перфорированного кода;
– площадь освещенного отверстия
2 2 2 2 2
2 2
2 2 2 2
2
( , , , , , , )
( tan cos ) ( tan sin )2 arccos
360 2 ( tan cos ) ( tan sin )
( tan cos ) ( tan sin )
2 ( tan cos ) (
осв Х Y V N
V Х Y V N
V Х Y
Х Y V N
V
Х
S C C h R R
R C h C h R R
R C h C h
C h C h R RR
C h
2
2 2 2 2
2 2
2 2 2 2 2
tan sin )
( tan cos ) ( tan sin )sin arccos
4 ( tan cos ) ( tan sin )
( tan cos ) ( tan sin )2 arccos
360 2 ( ta
Y
Х Y V N
V Х Y
N Х Y N V
N Х
C h
C h C h R R
R C h C h
R C h C h R R
R C h
2 2
2 2 2 2
2 2
2 2 2 2
2
n cos ) ( tan sin )
( tan cos ) ( tan sin )
2 ( tan cos ) ( tan sin )
( tan cos ) ( tan sin )sin arccos
4 ( tan cos ) (
Y
Х Y N V
N
Х Y
Х Y N V
N Х Y
C h
C h C h R RR
C h C h
C h C h R R
R C h C
2
.
tan sin )h
,
где СX – механическое смещение центра отверстия по оси ОХ;
CY – механическое смещение центра отверстия по оси ОY;
h – толщина кожи;
VR и NR – минимальные полуоси отверстия в верхней плоскости кожи и нижней
соответственно;
α, β – направление светового потока (α – угол между световым потоком и перпенди-
куляром к плоскости кожи, β – угол поворота светового потока в плоскости кожи).
При maxNVYХосвmin S)R,R,,,h,C,C(SS при
22
y_п
2
x_п
2
0min ))k1()k1(((D
4
S
и 22
y_п
2
x_п
2
0max )kk(D
4
S
,
где D0 = 3 мм – диаметр перфорированного отверстия при нанесении кода;
xpk _ и ypk _ – коэффициенты изменения значения геометрических параметров кода
по оси Х и Y на всех пройденных до данного считывания этапах обработки.
Математическая модель интеллектуальной системы считывания...
«Штучний інтелект» 1’2009 263
6Д
При считывании по затененным отверстиям кода:
– контраст изображения перфорированного кода
порог
тен0
Фтентен0
сфтен K
L
)LL(
kK
,
где тен0L – яркость области перфорированных отверстий при их затенении;
ФтенL – яркость фона (кожи) при затенении перфорированных отверстий;
– площадь затененного отверстия перфокода:
а) если нет механического смещения оси отверстия:
dx))x(y)x(y()minD,maxD,minD,maxD,,,h(S
1
2
T
T
21nvvvтен ,
2
1,2 2 2 2 2
2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2
1
2 2 2 2 2
1
2 2 2 2 2 2 2
1,2 2 2 2 2 2 2 2 2 2
( ) (2 ( )
2 ( )
2 ( ( )
( 2 )) ),
(2 2 ( ) ) ,
2 ( )
ma
n by x a b m g x
a g m b c n
c x m b g n m a c n g
c n m a g g x
a g n m a n m c n g m b gT
m b g n m a c n g
Da
где
при
x ,
2
min ,
2
max min ,
max max min min
max cos (2 ( max max )),
2 ( max max )
max sin (2 ( min min )),
2 ( min min )
max (2 ( max
2 ( max max )
v
v
v v
v n v n
v
v n
v n
v
v n
v n
v
v
v n
Db
h D h Dc
D D D D
Dg h tg D D
D D
Dn h tg D D
D D
Dm h tg D
tg D D
max )),nD
где Dmaxv, Dminv, Dmaxn, Dminn – соответственно максимальные и минимальные
диаметры перфорированного отверстия в нижней и верхней плоскости кожи.
Угол между направлением светового потока и перпендикуляром с плоскости
кожи 23 .
При этом )
maxh
)sin
2
minD
())cos(
2
maxD
(
(arctg
def
2v2v
3
и
),
h
5,0))sin
2
minD
())cos(
2
maxD
()sin
2
minD
())cos(
2
maxD
((
h
)sin
2
minD
())cos(
2
maxD
(
(arctg
2n2n2v2v
2n2n
2
где defmaxh – максимально допустимая глубина несквозных дефектов кожи (50 %
общей толщины кожи).
Дубровкина М.В.
«Искусственный интеллект» 1’2009 264
6Д
И должно удовлетворять условию
maxnvvvтенmin S)minD,maxD,minD,maxD,,,h(SS ,
где 2
y_п
2
x_п
2
0min )k1()k1((D
4
S
,
22
y_п
2
x_п
2
0max )kk(D
4
S
.
б) если присутствует механическое смещение оси отверстия:
dx))y,x(F()Cy,Cx,minD,maxD,minD,maxD,,,h(SтенS
1
2
T
T
//
nvvvтен ,
2
1 2 3
0 0 2
2
1 2 3
2
2
1 2 3
2
1
2
3
1
/ /
( cos( ) cos( ) cos( ))( , , )
( cos( ) cos( ) cos( ))
( cos( ) cos( ) cos( )) 0,
arccos( ),
arccos( ),
2
( ),
2
arcc
2
_ ( , )
X
M
X
M
M
x y zA F x y z
a
x y z
b
x y z
c
C
C
C
C
harctg
C
где
где F x y
2
3
1
2
3
2 2
os( ),
arccos( ),
( ),
2
( ),
2
( ),
2
( ),
max ,
2
min ,
2
max min ,
max max min min
( , , ) (
Y
M
Y
M
Y
X
Y
M
v
v
v v
v n v n
C
C
C
C
harctg
C
Carctg
h
Carctg
h
Carctg
h
Da
Db
h D h Dc
D D D D
C F x y z F
) 1 0,
max cos (2 ( max max )),
2 ( max max )
max sin (2 ( min min )),
2 ( min min )
max (2 ( max max )),
2 ( max max )
v
v n
v n
v
v n
v n
v
v n
v n
x y zB
g n m
Dg h tg D D
D D
Dгде n h tg D D
D D
Dm h tg D D
tg D D
Математическая модель интеллектуальной системы считывания...
«Штучний інтелект» 1’2009 265
6Д
где 2
Y
2
XM CCC – СХ и СY – значения механического смещения оси отверстия
по оси Х и по Y.
Должно выполняться условие maxтенmin SSS ,
где 2
y_п
2
x_п
2
0min )k1()k1((D
4
S
и
22
y_п
2
x_п
2
0max )kk(D
4
S
.
Иначе F(d) = 0.
При считывании перфорированного кода (и по освещенным, и по затененным
отверстиям) возможно возникновение ошибки считывания из-за дефектов поверх-
ности кожи. На основании проведенных в [4] исследований все дефекты поверхности
кожи были разделены на 2 группы – соизмеримые с отверстиями кода и несоизме-
римые.
Для отсечения несоизмеримых дефектов (протяженные царапины, клеймение,
несоизмеримые потертости, несоизмеримые выхваты и проколы) необходимо ввести
граничные значения размеров отверстий кода:
22
y_п
2
x_п0maxv )kk(DDmaxD ,
2
y_п
2
x_п0minv )k1()k1((DDminD ,
)k1()k1((
)kk(
minD
maxD
y_п
2
x_п
22
y_п
2
x_п
v
v
.
В случае невыполнения данных условий вполне возможно, что это не перфо-
рированное отверстие, а дефект поверхности кожи.
Также все дефекты можно разделить на сквозные и несквозные. Для отсечения
несквозных соизмеримых дефектов (соизмеримые потертости, точечные царапины,
дефекты покраски и перегибы) введем ограничение defdef maxhh – максимально
допустимая глубина несквозных дефектов кожи (50 % общей толщины кожи). В дан-
ном случае на изображении считанного кода дефекты отличаются от отверстий кода
яркостью и их (дефекты) можно отсеять за счет выбора наилучшего варианта
подсветки, который обеспечивает максимальное значение контраста изображения
считанного кода.
Для отсечения дефектов, соизмеримых по размерам с отверстиями кода и при
этом еще и сквозных (соизмеримые выхваты, прожиги, проколы), рекомендуется
проверка кода при дальнейшем распознавании.
Выводы
Разработана математическая модель интеллектуальной системы считывания
перфорированного кода, которая адекватно отображает реальный процесс считыва-
ния в условиях кожевенного производства и учитывает:
присутствие дефектов поверхности кожи, которые могут вносить ошибку при фор-
мировании изображения кода;
деформацию кожи в процессе технологической обработки и, как следствие, дефор-
мацию маркировочного кода;
разнообразие кож и их особенности на различных этапах обработки (пропитана
химреагентами, окрашена, обработана поверхность).
Дубровкина М.В.
«Искусственный интеллект» 1’2009 266
6Д
Алгоритм, реализованный по результатам исследования математической модели,
позволит за счет выбора наилучшего варианта подсветки (по освещению или затенению
отверстий кода) обеспечить достоверно считанный код.
Литература
1. Дубровкина М.В. Комплекс идентификации и контроля изделий для АСУ ТП кожевенного
производства // Вісник Східноукраїнського національного університету ім. В. Даля. – 2006. – № 9
(103). – Частина 1. – C. 135-139.
2. Дубровкина М.В., Шаповалов В.Д. Математическая модель устройства считывания кода информа-
ционно-аналитической системы управления технологическим процессом // Системні технології:
Регіональний міжвузівський збірник наукових праць. – Днепропетровськ, 2007. – Випуск 2 (49). –
C. 118-122.
3. Дубровкина М.В. Исследование влияния технологического процесса на характеристики кода //
Адаптивные системы автоматического управления: Региональный межвузовский сборник научных
трудов. – Вып. 10 (30). – Днепропетровск, 2007. – C. 32-44.
4. Дубровкина М.В. Исследование влияния дефектов поверхности кожи на формирование перфори-
рованного кода при контроле качества изделий для АСУ ТП кожевенного производства // Вісник
Східноукраїнського національного університету ім. В. Даля. – 2007. – № 5 (111). – Ч. 1. – C. 183-188.
5. Дубровкина М.В. Исследование влияния случайной составляющей на формирование образа перфо-
рированного кода // Системний аналіз та інформаційні технології: Матеріали IX Міжнародної науково-
технічної конференції (Київ, 15 – 19 травня 2007 р.). – К.: НТУУ «КПІ». – 2007. – C. 106.
6. Ульшин В.А., Дубровкина М.В. Адаптивный алгоритм считывания перфорированного кода //
Искусственный интеллект. – 2007. – № 3. – C. 113-122.
7. Ульшин В.А., Дубровкина М.В. Исследование влияния верхней подсветки на достоверность
считывания перфорированного кода с кожи // Вісник Східноукраїнського національного універ-
ситету ім. В. Даля. – 2008. – № 7 (125).
М.В. Дубровкіна
Математична модель інтелектуальної системи зчитування перфорованого коду з шкіри
У статті розроблена математична модель інтелектуальної системи зчитування перфорованого коду
для шкіряного виробництва. Наведена система зчитування забезпечує достовірність зчитаного коду з
шкіри з урахуванням її особливостей на всіх етапах обробки.
M.V. Dubrovkina
Mathematical Model of Intellectual Reading System of Perforated Code from Leather
In the article a mathematical model of an intellectual reading system of a perforated code for leather industry
was developed. This system takes into account peculiarities of leather at all times of the processing and
provides accuracy of the code read from leather by means of choice of the best variant of highlighting (on
lightening or occultation of code apertures).
Статья поступила в редакцию 10.07.2008.
|
| id | nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-7829 |
| institution | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| issn | 1561-5359 |
| language | Russian |
| last_indexed | 2025-12-07T15:53:42Z |
| publishDate | 2009 |
| publisher | Інститут проблем штучного інтелекту МОН України та НАН України |
| record_format | dspace |
| spelling | Дубровкина, М.В. 2010-04-19T11:52:58Z 2010-04-19T11:52:58Z 2009 Математическая модель интеллектуальной системы считывания перфорированного кода с кожи / М.В. Дубровкина // Штучний інтелект. — 2009. — № 1. — С. 260-266. — Бібліогр.: 7 назв. — рос. 1561-5359 https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/7829 675.014.017; 535.31; 658.512 В статье разработана математическая модель интеллектуальной системы считывания перфорированного кода для кожевенного производства. Данная система обеспечивает достоверность считанного кода с кожи с учетом ее особенностей на всех этапах обработки. У статті розроблена математична модель інтелектуальної системи зчитування перфорованого коду для шкіряного виробництва. Наведена система зчитування забезпечує достовірність зчитаного коду з шкіри з урахуванням її особливостей на всіх етапах обробки. In the article a mathematical model of an intellectual reading system of a perforated code for leather industry was developed. This system takes into account peculiarities of leather at all times of the processing and provides accuracy of the code read from leather by means of choice of the best variant of highlighting (on lightening or occultation of code apertures). ru Інститут проблем штучного інтелекту МОН України та НАН України Моделирование объектов и процессов Математическая модель интеллектуальной системы считывания перфорированного кода с кожи Математична модель інтелектуальної системи зчитування перфорованого коду з шкіри Mathematical Model of Intellectual Reading System of Perforated Code from Leather Article published earlier |
| spellingShingle | Математическая модель интеллектуальной системы считывания перфорированного кода с кожи Дубровкина, М.В. Моделирование объектов и процессов |
| title | Математическая модель интеллектуальной системы считывания перфорированного кода с кожи |
| title_alt | Математична модель інтелектуальної системи зчитування перфорованого коду з шкіри Mathematical Model of Intellectual Reading System of Perforated Code from Leather |
| title_full | Математическая модель интеллектуальной системы считывания перфорированного кода с кожи |
| title_fullStr | Математическая модель интеллектуальной системы считывания перфорированного кода с кожи |
| title_full_unstemmed | Математическая модель интеллектуальной системы считывания перфорированного кода с кожи |
| title_short | Математическая модель интеллектуальной системы считывания перфорированного кода с кожи |
| title_sort | математическая модель интеллектуальной системы считывания перфорированного кода с кожи |
| topic | Моделирование объектов и процессов |
| topic_facet | Моделирование объектов и процессов |
| url | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/7829 |
| work_keys_str_mv | AT dubrovkinamv matematičeskaâmodelʹintellektualʹnoisistemysčityvaniâperforirovannogokodaskoži AT dubrovkinamv matematičnamodelʹíntelektualʹnoísistemizčituvannâperforovanogokoduzškíri AT dubrovkinamv mathematicalmodelofintellectualreadingsystemofperforatedcodefromleather |