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Análisis morfológico de semillas con redes memristivas
Marco Antonio Zamudio Hernández
Librado Arturo Sarmiento Reyes
Héctor Vázquez Leal
Acceso Abierto
Atribución-NoComercial-SinDerivadas
Memristor
Memristive grids
Edge detection
Parallel processing
Seed morphology
Seed morphology analysis is an essential task for studying and classifying seeds, and for any ulterior phytosanitary application such as weed detection. In this work, the analysis of the morphology of seeds is done by means of a memristive grid which is used as an analog image processor in order to achieve edge detection on images from a seed database. The memristors within the grid are modeled by a memristance expression that is given as a charge-controlled function. Besides, the grid is implemented in a parallelized version with a GPU scheme. The solution of the grid is obtained by a time-domain analysis of the resulting differential equations from the nodal analysis. In a first step, with the aim of highlighting the advantages of such the parallel implementation with respect to its serial counterpart, a set of benchmark images has been treated for edge detection. Not only are the qualitative aspects of the results kept, but also the main quantitative merit figures are almost identical. On the top of this, the parallel memristive grid exhibits a sensible gain in execution times in comparison with the serial grid. The main goal of this work, i.e. the analysis of the morphology of seeds is achieved by resorting to a series of measures on the seed edges. A geometric model of the seed is introduced in the form of an ellipse that is valid for monocots as well as dicots, and its main dimensions are used for establishing a group of merit figures that define the morphology. Finally, several case studies are presented.
El análisis morfológico de semillas es una tarea esencial para el estudio y clasificación de las mismas, así como para aplicaciones fitosanitarias posteriores tales como la detección de malezas. En este trabajo, el análisis de la morfología de las semillas se realiza mediante una red memristiva que es utilizada como procesador analógico para la detección de bordes en imágenes provenientes de una base de datos. Los memristores de la red memristiva son modelados por una expresión de memristancia en función de la carga. Además, la red es implementada en una versión paralela con un esquema GPU. La solución de la red se obtiene mediante un análisis en el dominio del tiempo de las ecuaciones diferenciales resultantes de la formulación nodal. Un primer paso, con el objetivo de señalar las ventajas de la implementación paralela con respecto a su contraparte serial, se ha tratado un conjunto de imágenes para la detección de bordes. Los resultados no solo cumplen con los aspectos cualitativos, sino también con las principales figuras de merito. Además, la red memristiva paralela muestra una sensible ganancia en los tiempos de ejecución en comparación con la red serial. La meta principal de este trabajo, i.e. el análisis de la morfología de semillas se logra recurriendo a una serie de medidas en los bordes del modelo geométrico de la semilla. Para ello se introduce un modelo elíptico, el cual es válido tanto para dicotiledóneas como monocotiledóneas, las principales dimensiones son usadas para establecer un grupo de figuras de mérito que definen la morfología de las semillas. Finalmente, se presentan varios casos de estudio.
Instituto Nacional de Astrofísica, Óptica y Electrónica
2020-02
Tesis de maestría
Español
Estudiantes
Investigadores
Público en general
Zamudio Hernández, M. A., (2020), Análisis morfológico de semillas con redes memristivas, Tesis de Maestría, Instituto Nacional de Astrofísica, Óptica y Electrónica.
ELECTRÓNICA
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