PDF created with pdfFactory Pro trial version › NARIMS_upload › NARIMSdocs › 80859 › 15محاضرة... · ٢ By PDF created with pdfFactory Pro trial version

١

PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com

http://www.pdffactory.com

٢

By



٣

اهلـدف اهلـدف اهلـدف óó الھدف الرئیسي من ھذا العمل ھو الھدف الرئیسي من ھذا العمل ھو

إنشاء نظام رؤیة بالحاسب اآللي إنشاء نظام رؤیة بالحاسب اآللي ..للتعرف على بذور الحشائشللتعرف على بذور الحشائش



٤

خطة العملخطة العمللي للتعرف لي للتعرف ھذه الدراسة توضح كیفیة اختیار المیزات وبناء نظام رؤیة بالحاسب اآل ھذه الدراسة توضح كیفیة اختیار المیزات وبناء نظام رؤیة بالحاسب اآل

..على بذور الحشائش باستخدام صورة لھذه البذرة فقط كمدخل للنظام على بذور الحشائش باستخدام صورة لھذه البذرة فقط كمدخل للنظام

Echinochloa crus galli L.Chenopodiumambrosioides L.

Coronopus didymus L.Avena fatua L.

.. نوع من بذور الحشائش نوع من بذور الحشائش٢٠٢٠ صورة لـ صورة لـ ٢٤٠٢٤٠تم استخدام عدد تم استخدام عدد



٥

رسم توضیحي للنظام المقترح في ھذه الدراسة

تحسین ومعالجة الصور

استخراج المیزات

اختیار المیزات األكثر تأثیرا

التعرف على الصورة

تصویر البذور تصویر البذور

التعرف على البذور التعرف على البذور



٦

وحدة التصویر

تم تصویرھا باستخدام ) نقطةX٢٨٨ ٣٥٢(الصور المستخدمة في ھذا النظام بحجم متصلة (model TK-C621EG, JVC, Japan)كامیرا فیدیو ألوان

تم إلتقاط الصور في ضوء ناتج عن استخدام مصباحین . (CETI)بمیكروسكوب تم . باإلضافة إضاءة المیكروسكوب) وات٢١ – فولت ١٢(تنجستون خارجیین

. توصیل الكامیرا بالكمبیوتر من خالل كارت تلفزیون



٧

The collection of seed images



٨

(a) Red-band image (b) Binary image



٩

oo البذرة وذلك البذرة وذلك بتحلیل الصور نظریا نجد أن الجزء ذات اللون األفتح في الصورة یمثل بتحلیل الصور نظریا نجد أن الجزء ذات اللون األفتح في الصورة یمثل..الستخدام خلفیة تصویر سوداء الستخدام خلفیة تصویر سوداء

oo الحمراء الحمراء بمزید من الدراسة وجد أن البذور تظھر بصورة أوضح باستخدام المركبة بمزید من الدراسة وجد أن البذور تظھر بصورة أوضح باستخدام المركبة ::للصورة كما ھو موضح أدناه للصورة كما ھو موضح أدناه

(a) Original image (b) Red-band image

. . بناءا على ھذا الفرض تم إنشاء الخوارزم المستخدم في ھذا النظام بناءا على ھذا الفرض تم إنشاء الخوارزم المستخدم في ھذا النظام

فصل فصل ھذا الخوارزم یتكون من عدة أجزاء مختلفة وھي تحسین ومعالجة الصور، ھذا الخوارزم یتكون من عدة أجزاء مختلفة وھي تحسین ومعالجة الصور، زات األكثر زات األكثر البذرة عن الخلفیة، استخراج المیزات لكل نوع من البذور، تحدید المی البذرة عن الخلفیة، استخراج المیزات لكل نوع من البذور، تحدید المی

. . تأثیرا في التعرف على البذور وأخیرا التعرف على البذور تأثیرا في التعرف على البذور وأخیرا التعرف على البذور



١٠

:تحسین ومعالجة الصور ضیئة أو في ھذا الجزء من البرنامج یتم التخلص من عیوب التصویر كوجود نقاط م

لخطوة معتمة في الخلفیة وكذلك توضیح حواف البذرة حتى یتمكن البرنامج في ا على التالیة من فصل البذررة عن الخلفیة دون فقدان أي جزء منھا مما یؤثر

. خصائصھا :ویتم ذلك باستخدام بعض الطررق الخاصة بتحسین الصورة مثل

) The median filter (

(a) Red-band image (b) Smoothed image by median



١١

v الستخراج حدود البذرة وقیاس أبعادھا.

v دراسة ملمس البذرة .

v دراسة العالقة بین شكل البذرة وكل من األشكال اآلتیة :

::تم كتابة العدید من البرامج لعمل اآلتي تم كتابة العدید من البرامج لعمل اآلتي

إستخراج المیزات

الدائرة

القطع الناقص

Convex -hull



١٢

الستخراج حدود البذرة الستخراج حدود البذرة chainchain--code algorithm code algorithmفي ھذا النظام تم استخدام في ھذا النظام تم استخدام

The segment binary image The boundary of the seed



١٣

من الخصائص التي تعتمد على حساب محیط ومساحة البذرة من الخصائص التي تعتمد على حساب محیط ومساحة البذرة ..circularity and radiuscircularity and radius--ratioratioوأنصاف األقطار وأنصاف األقطار

q تم كتابة ألجوریثم إلیجاد مساحة محیط ومركز البذرة وقیاس المسافة بین ھذا المركز وكل نقطة على محیط

.radial profilesالبذرة والتي یطلق علیھا

(length)2

(area) 4 yCircularit ×∏=

radius-Maxradius-Min

Ratio-Radius =

radial profiles

q ثم یتم حفظ ھذه األطوال لتحدید أصغر وأكبر نصف قطر (Min-radius & Max-radius).



١٤

لدراسة مدى التشابھ بین البذرة والدائرة تم كتابة ألجوریثم لتحدید لدراسة مدى التشابھ بین البذرة والدائرة تم كتابة ألجوریثم لتحدید . .(fitted circle)(fitted circle)أصغر دائرة تحوي البذرة أصغر دائرة تحوي البذرة

تم عمل ألجوریثم آخر إلیجاد مساحة الدائرة التي نصف قطرھا تم عمل ألجوریثم آخر إلیجاد مساحة الدائرة التي نصف قطرھا ھذه الدائرة تمثل أكبر دائرة ھذه الدائرة تمثل أكبر دائرة . . مساوي ألصغر نصف قطر للبذرة مساوي ألصغر نصف قطر للبذرة

. . یمكن رسمھا داخل البذرة یمكن رسمھا داخل البذرة

: : ھاتین الدائرتین یستخدما في استخراج المیزات اآلتیة ھاتین الدائرتین یستخدما في استخراج المیزات اآلتیة Biggest circle inside

the seed

Fitted circle

area SeedcleFitted_cir the of area

ratio-Circle =

profiles radial all of length AveragecleFitted_cir the of radius

ratio radius-Circle =

area Seedseed the inside circlebigest of area - area Seed

weight Difference =



١٥

تم كتابة برنامج لتحدید أصغر قطع ناقص یحوي تم كتابة برنامج لتحدید أصغر قطع ناقص یحوي . .البذرة البذرة

یقوم ھذا البرنامج أیضا بحساب مساحة القطع الناقص یقوم ھذا البرنامج أیضا بحساب مساحة القطع الناقص ::وقیاس طول كل من وقیاس طول كل من

و و the major axis (a) the major axis (a) المحور األكبرالمحور األكبر) ) أأ ( (

the minor axis (b) the minor axis (b)المحور األصغر المحور األصغر ) ) بب(() ) ee( ( اإلختالف المركزي اإلختالف المركزي واللذان یستخدما لحساب واللذان یستخدما لحساب

ab22a e_ellipse −

=



١٦

ھناك العدید من الصفات یمكن استخراجھا من خالل ھناك العدید من الصفات یمكن استخراجھا من خالل convex hull. convex hull .مقارنة البذرة مع مقارنة البذرة مع

ConvexConvex--ratio = ratio = Seed area Seed area –– Convex_areaConvex_areaSeed area Seed area

على على ) ) The convex hull of a seed The convex hull of a seed((ویمكن تعریف ویمكن تعریف . .أنھ أصغر مضلع یحیط بالبذرةأنھ أصغر مضلع یحیط بالبذرة

وكذلك ) convex hull( قد تم كتابة برنامج إلیجاد یقوم البرنامج بحساب مساحتھ والتي یتم بعد ذلك

:استخدامھا لحساب بعض الصفات مثل convex-ratio



١٧

ھذة الصفات یتم ھذة الصفات یتم . . مجموعة أخرى من الصفات یجب أن تستخدم لوصف ملمس البذور مجموعة أخرى من الصفات یجب أن تستخدم لوصف ملمس البذور . . استخراجھا من جزء من البذرة استخراجھا من جزء من البذرة

باعتبارھا مربع باعتبارھا مربع المنطقة المستخدمة الستخراج الصفات المنطقة المستخدمة الستخراج الصفات ، یتم تمثیل ، یتم تمثیل لضمان المساواةلضمان المساواةة ھو ة ھو مركز البذرمركز البذرمكان ھذا المربع لیكون مكان ھذا المربع لیكون اختیار اختیار وتم وتم . . نفس الحجم لجمیع البذور نفس الحجم لجمیع البذور لھلھ

..ھذا المربعھذا المربع نفسھ مركزنفسھ مركز

∑−

=

==1N

0jjxN

1ΧMeanM1 = μ 02 + μ 20

M2 = (μ 02 -μ 20)2 + 4 × ( μ 11)2

M3 = (μ 30 - 3×μ 12)2 + (3 ×μ 21 -μ 03)2

M4 = ( μ 30 + μ 12)2 + ( μ 21 + μ 03)2

M2M1

M2M1M8

−

+=

( ) ( ) j)f(i,cyj qj

cxi pi

μpq −∑∞

−∞=−∑

∞

−∞==

Where p,q = 0, 1, 2, 3

,the, the و العزوم المركزیة و العزوم المركزیة meanmeanتم استخراج بعض الخصائص المعتمدة على الملمس مثل المتوسط تم استخراج بعض الخصائص المعتمدة على الملمس مثل المتوسط central moments central moments وبعض تركیباتھا كما ھو موضح أدناه وبعض تركیباتھا كما ھو موضح أدناه ::



١٨

إلى جزئین متساویین ) صورة ١٢ صورة لكل نوع ٢٤٠(تم تقسیم مجموعة الصور الستخدام الجزء األول الستخراج متوسط قیمة كل ) صور ٦ صورة لكل نوع ١٢٠(

. صفة من الصفات لكل نوع من البذور

لبذور وذلك في الخطوة التالیة نقوم بتقلیص عدد الصفات المستخدمة للتمییز بین ا ماد علیھا في باستخدام بعض العالقات الریاضیة لتحدید الصفات األكثر تأثیرا لالعت

. التمییز بین البذور



١٩

إختیار المیزات األكثر تأثیراThe Weighted Absolute Difference of Means (WADM) is used to reduce the feature space and to estimate the possibility of separating the data into two classes based on their mean (m) and standard deviation (σ).

The WADM is defined by the absolute difference of two different means (mi, mj) divided by the square root of the summation of the corresponding two variances (σi2, σj2) :

|)mj -mi(| WADM2

j

2

i σσ +=

where i, j = 1, 2, 3, . . ., 20, i ≠ j are the seed number



٢٠

صفة ٥٤تم تقلیص عدد الصفات المستخرجة من البذور من (WADM)باستخدام . صفة فقط ١٧إلى

قیمة ١٧تم االحتفاظ متوسط قیم كل صفة من الصفات لكل نوع في متجھ مكون من . تمثل مواصفات البذرة لكل نوع



٢١

التعرف على البذور

قیمة تعبر كل منھا عن أحد الصفات قیمة تعبر كل منھا عن أحد الصفات ١٧١٧بعد تمثیل كل نوع من البذور بمتجھ یحوى بعد تمثیل كل نوع من البذور بمتجھ یحوى ::المختارة المختارة

(F1, F2, . . ., F17)si and i =1, 2, . . ., 20.(F1, F2, . . ., F17)si and i =1, 2, . . ., 20.

ید نوعھا ید نوعھا حیث یقوم البرنامج بحساب قیمة لكل صفة من الصفات للبذرة المراد تحد حیث یقوم البرنامج بحساب قیمة لكل صفة من الصفات للبذرة المراد تحد ثم یتم حساب المسافة بین ثم یتم حساب المسافة بین (f1un, f2un, . . . , f17un) (f1un, f2un, . . . , f17un)ویتم حفظھا في متجھ ویتم حفظھا في متجھ

ھذل المتجة وكل متجھ من المتجھات العشرین الممثلین ألنواع البذور ھذل المتجة وكل متجھ من المتجھات العشرین الممثلین ألنواع البذور {(F1, F2, . . ., F17)si and i =1, 2, . . ., 20}{(F1, F2, . . ., F17)si and i =1, 2, . . ., 20}..

رة المجھولة رة المجھولة ویكون نوع البذرة ھو النوع الذي تكون المسافة بینھ وبین متجھ البذ ویكون نوع البذرة ھو النوع الذي تكون المسافة بینھ وبین متجھ البذ . . أقل مسافةأقل مسافة

: : أستخدمت عالقة قیاس المسافة إلقلیدس للتعرف على البذور أستخدمت عالقة قیاس المسافة إلقلیدس للتعرف على البذور



٢٢

وقد استخدمت طریقة وقد استخدمت طریقة تم تصنیفھا تصنیف خاطئ تم تصنیفھا تصنیف خاطئ وأظھرت النتائج أن بعض البذور وأظھرت النتائج أن بعض البذور ..التجربة والخطأ لتحدید مجموعة أصغر من المیزات لتحسین النتائج التجربة والخطأ لتحدید مجموعة أصغر من المیزات لتحسین النتائج

.

.

.

( ) ( ) ( )f6un F6s12...f2unF2s1

2f1unF1s1

2D1 −++−+−=

( ) ( ) ( )f6unF6s2 2...f2unF2s2

2f1unF1s2

2D2 −++−+−=

( ) ( ) ( )f6unF6 s20 2...f2unF2s20

2f1unF1s20

2D20 −++−+−=

:: میزات ھي میزات ھي٦٦لذلك تم استخدام لذلك تم استخدام ((CircularityCircularity, m02, m20, m22, convex, m02, m20, m22, convex--ratio, differenceratio, difference--weight)weight)

..حیث وجد أنھا أكثر فاعلیة حیث وجد أنھا أكثر فاعلیة



٢٣

تحلیل النتائج

أنواع من بذور الحشائش بكفاءة أنواع من بذور الحشائش بكفاءة ١٠١٠في المجموعة األولى تعرف النظام على في المجموعة األولى تعرف النظام على ١٠٠١٠٠.%.%

::عاتعاتوفقا لنتائج النظام المقترح تم تقسیم األنواع البذور إلى أربع مجمو وفقا لنتائج النظام المقترح تم تقسیم األنواع البذور إلى أربع مجمو



٢٤

Input seed species Output seed species

احدة فقط من احدة فقط من في ھذه المجموعة أخفق النظام في تحدید النوع الصحیح للبذرة لبذرة و في ھذه المجموعة أخفق النظام في تحدید النوع الصحیح للبذرة لبذرة و ::وعلى سبیل المثال ألحد ھذه األنواع وعلى سبیل المثال ألحد ھذه األنواع . . البذور المختبرة البذور المختبرة

أنواع من بذور الحشائش بكفاءة أنواع من بذور الحشائش بكفاءة ٥٥في المجموعة الثانیة تعرف النظام على في المجموعة الثانیة تعرف النظام على 83.3% 83.3% ..

. . الخاطئ للبذرة الخاطئ للبذرة كما ھو مالحظ التشابھ الشدید بین البذرتین ھو السبب في ھذا التعریف كما ھو مالحظ التشابھ الشدید بین البذرتین ھو السبب في ھذا التعریف



٢٥

ءة ءة في المجموعة الثالثة تعرف البرنامج على نوعین من بذور الحشائش بكفا في المجموعة الثالثة تعرف البرنامج على نوعین من بذور الحشائش بكفا ..أخطأ النظام في تعریف صورتین فقط من البذور المختبرة لكل نوع أخطأ النظام في تعریف صورتین فقط من البذور المختبرة لكل نوع %. %. ٦٦٫٦٧٦٦٫٦٧


..التشابھ الشدید بین البذرتین ھو السبب في إنخفاض كفاءة التعریف التشابھ الشدید بین البذرتین ھو السبب في إنخفاض كفاءة التعریف



٢٦

%. %. ٥٠٥٠ أنواع من بذور الحشائش بكفاءة أنواع من بذور الحشائش بكفاءة ٣٣في المجموعة الرابعة تعرف البرنامج على في المجموعة الرابعة تعرف البرنامج على

أي أن البرنامج أي أن البرنامج . . أخطأ النظام في تعریف ثالث صور فقط من البذور المختبرة لكل نوع أخطأ النظام في تعریف ثالث صور فقط من البذور المختبرة لكل نوع ن بذور ن بذور أعطى أقل كفاءة في التعرف على بذور ثالث أنواع فقط من عشرین نوع م أعطى أقل كفاءة في التعرف على بذور ثالث أنواع فقط من عشرین نوع م

. . الحشائشالحشائش




٢٧

الخالصةالخالصة

نوع مختلفة من بذور الحشائش أظھرت نوع مختلفة من بذور الحشائش أظھرت ٢٠٢٠ صورة تنتمي لــ صورة تنتمي لــ ١٢٠١٢٠باختبار باختبار

صورة منھا وأخفق في صورة منھا وأخفق في ١٠٢١٠٢النتائج أن النظام تعرف بصورة صحیحة على النتائج أن النظام تعرف بصورة صحیحة على

. . التعرف الصحیح على باقي الصور التعرف الصحیح على باقي الصور

لون لون ومن الممكن رفع ھذه الكفاءة عن طریق استخدام میزات أكثر تعتمد على ومن الممكن رفع ھذه الكفاءة عن طریق استخدام میزات أكثر تعتمد على . . مموملمس البذرة وكذلك زیادة عدد الصور المستخدمة لبناء واختبار النظا وملمس البذرة وكذلك زیادة عدد الصور المستخدمة لبناء واختبار النظا

%. %. ٨٥٨٥ھذا یعني أن كفاءة النظام في التعرف على بذور الحشائش ھذا یعني أن كفاءة النظام في التعرف على بذور الحشائش



٢٨



Documents

PDF created with pdfFactory Pro trial version › NARIMS_upload › NARIMSdocs › 80859 › 15محاضرة... · ٢ By PDF created with pdfFactory Pro trial version