Введение к работе
Актуальность проблемы. В последние десятилетия перед отечественной селекцией льна-долгунца особо остро встал вопрос повышения качества волокна Это обусловлено значительным ухудшением прядильных свойств льняного волокна современных сортов и высокими требованиями, предъявляемыми мировым рынком к качеству вырабатываемой продукции. Данную проблему можно решить созданием и внедрением в производство новых селекционных сортов льна-долгунца с высоким качеством волокна По мнению специалистов, для этого необходимо использовать в селекционной работе экспресс-методы оценки селекционного материала, позволяющие быстро и точно оценить качество испытуемых сортов.
Наиболее точными для отбора лучших растений на первых этапах селекции являются анатомические и морфологические методы анализа, но их комплексное применение осложнено высокой трудоемкостью. Причем во избежание резкого ухудшения как качества самой оценки, так и последующего прогнозирования свойств разных сортов льна, пренебрегать некоторыми параметрами не представляется возможным. Кроме того, широкое применение подобных методов требует массовой обработки многочисленных показателей, что затруднено при использовании ряда существующих органолептических методик.
Решение данной проблемы видится во внедрении автоматизированных систем, которые позволят достаточно быстро осуществлять оценку количественных и качественных показателей анатомического и морфологического строения льна и прогнозировать его технологическую ценность. Таким образом, работы направленные на обоснование и разработку автоматизированных методов комплексной оценки параметров льняных стеблей, являются актуальными.
Цель работы в задачи исследования. Основной целью работы является повышение информативности и объективности морфологического и анатомического анализов оценки сортообразцов льна, а также снижение ее трудоемкости за счет применения автоматизированных методов и средств исследования. Для достижения данной цели были поставлены и решены следующие задачи:
анализ различных методов оценки качества льняного волокна в стеблях, выявление наиболее значимых анатомических и морфологических показателей стеблей льна;
исследование цветовых и геометрических характеристик изображений поперечных срезов льняных стеблей;
исследование и обоснование технических решений по автоматизации оценки анатомических параметров стебля;
исследование и обоснование технических решений по автоматизации оценки морфологических параметров стебля;
разработка комплекса автоматизированной оценки качества льняных стеблей по морфологическим и анатомическим признакам.
Методы исследований. Методической основой диссертации явились труды ведущих ученых в области материаловедения льна. В работе применялись теоретические и экспериментальные методы исследований. Интерпретацию опытных данных проводили после соответствующей их статистической обработки при общепринятом уровне доверительной вероятности с использованием ПЭВМ и пакетов программ MathCAD, Excel и IrfanView.
Научная новизна заключается в том, что впервые:
-
Установлены значения цветовых параметров изображения, соответствующие поперечным срезам пучков волокон льна, в том числе и связанных одревеснением;
-
Разработан метод массовой обработки изображений поперечных срезов льна, включающий их бинаризацию и определение площадей льняных пучков, в том числе с исключением одревесневших участков;
-
Предложена классификация формы льняных пучков на базе оценки их эксцентриситета, в том числе и обобщенного по группам;
-
Предложено оценивать долю волокнистых веществ на срезе через отношение площади волокнистых пучков к общей площади среза и степень одревеснения как отношение площади одревесневших участков пучков к общей площади пучков волокон;
-
Обоснованы параметры оптических инструментальных средств получения изображений стеблей льна и их поперечных срезов;
-
Предложены новые комплексные показатели качества льна, учитывающие такие морфологические признаки, как общая длина, мыклость и удельная сбежистость стеблей, и такие анатомические признаки, как доля волокнистых веществ на срезе, степень одревеснения волокнистых волокон и преобладающая форма волокнистых пучков.
Практическая ценность работы. Реализация результатов работы была осуществлена путем разработки программного комплекса, предназначенного для автоматизированной оценки образцов льна. Его применение позволяет значительно сократить трудозатраты при анатомической и морфологической оценке льна, повысить ее точность и достоверность. В основу комплекса положены разработанные алгоритмы бинаризации и автоподбора характеристик обработки изображения, массовой обработки изображений по общим параметрам, классификации форм пучков и оценки площади волокнистых пучков.
Также были разработаны новые комплексные показатели качества льна по анатомическим и морфологическим показателям, которые могут применяться в различных автоматизированных системах оценки и позволяют осуществлять экспресс-методы оценки селекционного материала.
Апробация Материалы диссертации были доложены и получили положительную оценку: на международной научно-технической конференции «Актуальные проблемы переработки льна в современных условиях» (Лен-
2008), г. Кострома; на 59-й, 60-й, 61-й научных конференциях молодых ученых и студентов КГТУ, г. Кострома, 2007-2009 гг.; на 61-й научно-технической конференции магистрантов, студентов и аспирантов, ЯРГУ, г. Ярославль, 2008г.; на международной научно-практической конференции «Высокоэффективные разработки и инновационные проекты в льняном комплексе России», г. Вологда, 2007 г; на международной научно-практической конференции «Актуальные проблемы науки в агропромышленном комплексе», КГСХА, Кострома, 2008 г.; на международной научно-практической конференции РОСЗИТЛП, г. Москва, 2008 г, на семинарах по материаловедению кафедры ТМШП КГТУ 2009-2010 гг.
Разработанный программный комплекс был опробован в качестве дополнительного программного средства для оценки качества льна в стеблях и получил положительный отзыв в таких учреждениях, как ГНУ Всероссийский научно-исследовательский институт механизации льноводства (ВНИИМЛ), г.Тверь, и МУП "Гаврилов-Ямский льновод", г. Гаврилов-Ям, о чем свидетельствуют соответствующие акты.
Публикации. По результатам проведенных исследований опубликовано 12 печатных работ.
Объем работы. Диссертационная работа изложена на 156 страницах, состоит из введения, пяти глав и общих выводов. Работа содержит 34 рисунка, 16 таблиц, приложения, список литературы, включающий 88 наименований.
