21 / 60
19
ХРАНЕНИЕ И ПЕРЕРАБОТКА СЕЛЬХОЗСЫРЬЯ, № 6, 2013
ìàòü ïî ïëîùàäè îáëàñòü îïðåäåëåííîãî ðàçìåðà.
Íà îñíîâå ýìïèðè÷åñêèõ äàííûõ óñòàíîâëåíî, ÷òî
íåîáõîäèìûì è äîñòàòî÷íûì ðàçìåðîì èçîáðàæå-
íèÿ îäíîé ÷àñòèöû ÿâëÿåòñÿ êâàäðàòíàÿ ïëîùàäü
300
×
300 ïèêñåëåé.
Èíôîðìàöèÿ î öâåòå êàæäîãî ïèêñåëÿ ðàñòðîâî-
ãî èçîáðàæåíèÿ â âèäå ìàòðèöû 300
×
300 ïîñòóïà-
åò íà âõîä íóëåâîãî ñëîÿ ñåòè, ñîñòîÿùåãî ñîîòâåò-
ñòâåííî èç 90 000 íåéðîíîâ. Ïîñêîëüêó íà íà÷àëü-
íîì ýòàïå îáðàáîòêè ìèêðîôîòîãðàôèè ïðîèñõî-
äèò åå ïåðåâîä â ìîíîõðîìíîå èçîáðàæåíèå, èí-
ôîðìàöèÿ, ïîñòóïàþùàÿ íà âõîä êàæäîãî îòäåëü-
íîãî íåéðîíà, èìååò ðàçìåð 1 áèò, ò.å. ýëåìåíòû ìà-
òðèöû, ñëóæàùåé âõîäíûì ñèãíàëîì äëÿ íåéðî-
íîâ ñåòè, ìîãóò ïðèíèìàòü äâà çíà÷åíèÿ (0 — áå-
ëûé öâåò ïèêñåëÿ, 1 — ÷åðíûé öâåò ïèêñåëÿ).
Òîïîëîãèÿ íåéðîííîé ñåòè ðàçðàáîòàíà íà îñíî-
âå ïåðöåïòðîíà Ðîçåíáëàòòà áåç îáðàòíûõ ñâÿçåé
è ñâÿçåé «÷åðåç ñëîè». Ýêñïåðèìåíòàëüíûì ïóòåì
óñòàíîâëåíî, ÷òî äîñòàòî÷íî îäíîãî ñêðûòîãî ñëîÿ
íåéðîíîâ, ïîñêîëüêó äàëüíåéøåå óâåëè÷åíèå ÷èñëà
ñêðûòûõ ñëîåâ íå ïðèâîäèò ê çíà÷èìîìó ïîâûøå-
íèþ òî÷íîñòè ðàñïîçíàâàíèÿ. Ïîäîáíàÿ àðõèòåêòó-
ðà íåéðîííîé ñåòè ïîçâîëÿåò ñíèçèòü çàòðàòû âû-
÷èñëèòåëüíûõ è âðåìåííû
′
õ ðåñóðñîâ, íå ñíèæàÿ ïðè
ýòîì òî÷íîñòè îïðåäåëåíèÿ (ðèñ. 2).
 êà÷åñòâå àêòèâàöèîííîé ôóíêöèè â íåéðîííîé
ñåòè èñïîëüçóåòñÿ ñèãìîèä — ìîíîòîííî âîçðàñòà-
þùàÿ íåëèíåéíàÿ ôóíêöèÿ ñ íàñûùåíèåì [5]. Íà
âûõîäå íåéðîííîé ñåòè êàæäîé ÷àñòèöå ïðèñâàèâà-
åòñÿ îïðåäåëåííûé êëàññ íà îñíîâå åå ñðîäñòâà ñ ïÿ-
òüþ ãåîìåòðè÷åñêèìè ôèãóðàìè, ïîýòîìó íåéðîí-
íàÿ ñåòü èìååò ïÿòü íåéðîíîâ âûõîäíîãî ñëîÿ.
Ìåòîäîì îáó÷åíèÿ ñåòè âûáðàíî îáó÷åíèå ñ ó÷è-
òåëåì. Çàïîëíåíèå ìàòðèöû ñîîòâåòñòâèé öèôðî-
âîãî èçîáðàæåíèÿ ÷àñòèöû êîíêðåòíîìó êëàññó
ïðîèñõîäèò èíòåðàêòèâíî: â íà÷àëå ðàáîòû çàäåé-
ñòâîâàíà òåñòîâàÿ âûáîðêà öèôðîâûõ èçîáðàæå-
íèé ÷àñòèö ðàçìîëà çåðíà, ïîëüçóÿñü êîòîðîé îïå-
ðàòîð óêàçûâàåò íà ïðèíàäëåæíîñòü êàæäîé ÷àñ-
òèöû îïðåäåëåííîìó êëàññó. Ïîëó÷åííàÿ ñ ïîìî-
ùüþ àëãîðèòìà îáðàòíîãî ðàñïðîñòðàíåíèÿ îøèá-
êè ìàòðèöà çàïèñûâàåòñÿ â áàçó äàííûõ, ïðåäñòàâ-
ëÿþùóþ ñîáîé «ïàìÿòü» íåéðîííîé ñåòè, ê êîòî-
ðîé îíà îáðàùàåòñÿ êàæäûé ðàç ïðè êëàññèôèêà-
öèè ÷àñòèöû.
Íà çàêëþ÷èòåëüíîì ýòàïå îöåíèâàëè òâåðäîçåð-
íîñòü àíàëèçèðóåìûõ îáðàçöîâ çåðíà ïøåíèöû
(òàáë. 2). Ñóùåñòâóþùåå ðàçäåëåíèå çåðíà ïøåíèöû
íà òâåðäîçåðíîå è ìÿãêîçåðíîå íåäîñòàòî÷íî ïîëíî
õàðàêòåðèçóåò ñâÿçàííûå ñ òâåðäîçåðíîñòüþ òåõíî-
ëîãè÷åñêèå ñâîéñòâà ïøåíèöû. Áàçîâûì çíà÷åíè-
Сверхтвердозерное Выше 20 80–100
5,8
Высо"отвердозерное 15–20
60–80
27,5
Среднетвердозерное 10–15
40–60
54,2
Низ"отвердозерное Ниже 10 Ниже 40
12,5
Таблица 2
Разделение зерна пшеницы
по призна твердозерности
Диапазон
ми"ро-
твердости,
")/мм
2
Класс
твердозерности
Диапазон
ми"ро-
твердости,
% от твер-
дозерности
пшеницы
Д:р:м
Количество
образцов
в выбор"е
"ласса,
%
Ðèñ. 2. Ñõåìà ðåàëèçàöèè íåéðîííîé ñåòè íà îñíîâå ïåðöåïòðîíà Ðîçåíáëàòòà
Растровое
изображение частицы
Входные
си)налы
(пи"сели)
Синапсы
А"соны
Ячей"а
нейрона
Слой выходных
нейронов
Слой выходных
нейронов
Присваиваемый
частице "ласс
Слой с"рытых
нейронов
Изобра-
жение Класс
0
1
2
3
4
Веса
1
1
2
3
4
5
2
3
n
Х
1
Х
2
Х
13
Y
1
Y
—
Y
2
Y
3
Y
4
Y
5
Х
n
w
n3
(1)
w
n2
(1)
w
n1
(1)
w
11
(1)
w
12
(1)
w
13
(1)
w
(2)
11
w
(2)
12
w
(2)
31
w
(2)
32
—
W
(1)
—
W
(2)
—
Х
⎫
⎪⎪
⎬
⎪
⎪⎭
⎫
⎪⎪
⎬
⎪
⎪⎭
⎫
⎪⎪
⎬
⎪
⎪⎭
Электронная Научная СельскоХозяйствен ая Библиотека