DE102020215877A1 - Method of classifying plants for agricultural purposes - Google Patents
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Abstract
Es wird vorgeschlagen ein Verfahren zum Klassifizieren von Pflanzenteilen (34) in einer Bildinformation, insbesondere für landwirtschaftliche Zwecke, mit folgenden Schritten:
- Identifizieren von Pflanzenteilen (34) in der Bildinformation unter Verwendung eines ersten Segmentierungsschwellenwerts mittels einer Klassifizierungseinheit, um eine Pflanzenbildinformation (32) zu erhalten;
- Identifizieren von Referenzpflanzenteilen in der Bildinformation unter Verwendung eines zweiten Segmentierungsschwellenwerts mittels der Klassifizierungseinheit, um eine Referenzpflanzenbildinformation zu erhalten, wobei der zweite Segmentierungsschwellenwert von dem ersten Segmentierungsschwellenwert verschieden und ferner derart gewählt ist, dass die identifizierten Referenzpflanzenteile der Referenzpflanzenbildinformation die identifizierten Pflanzenteile (34) der Pflanzenbildinformation (32) umfasst;
- Vergleichen der identifizierten Pflanzenteile (34) mit den identifizierten Referenzpflanzenteilen mittels der Klassifizierungseinheit; und
- Klassifizieren von identifizierten Pflanzenteilen (34) der Pflanzenbildinformation (32) in die gleiche Pflanzenklasse, wenn diese in einem zusammenhängenden identifizierten Referenzpflanzenteil angeordnet sind, mittels der Klassifizierungseinheit.
A method is proposed for classifying plant parts (34) in image information, in particular for agricultural purposes, with the following steps:
- identifying plant parts (34) in the image information using a first segmentation threshold value by means of a classification unit in order to obtain plant image information (32);
- Identification of reference plant parts in the image information using a second segmentation threshold value by means of the classification unit in order to obtain reference plant image information, the second segmentation threshold value being different from the first segmentation threshold value and also selected such that the identified reference plant parts of the reference plant image information item contain the identified plant parts (34) of the plant image information (32);
- comparing the identified plant parts (34) with the identified reference plant parts by means of the classification unit; and
- Classifying identified plant parts (34) of the plant image information (32) into the same plant class if they are arranged in a coherent identified reference plant part by means of the classification unit.
Description
Stand der TechnikState of the art
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Klassifizieren von Pflanzenteilen in einer Bildinformation, insbesondere für landwirtschaftliche Zwecke, eine entsprechende Klassifizierungseinheit und eine landwirtschaftliche Spritzvorrichtung zum Ausbringen eines Mediums, insbesondere flüssigen Spritzmittels nach Gattung der unabhängigen Ansprüche.The invention relates to a method for classifying plant parts in image information, in particular for agricultural purposes, a corresponding classification unit and an agricultural spraying device for applying a medium, in particular liquid spraying agent, according to the species of the independent claims.
Der normierte differenzierte Vegetationsindex, kurz „NDVI“ (Normalized Difference Vegetation Index), ist ein Index, der die Bio-Masse, also den Pflanzenanteil, in einem Bild aufzeigt. Pflanzen reflektieren im roten Spektralbereich relativ wenig, im nahen infraroten Spektralbereich relativ viel Strahlung. Zum Bestimmen des NDVI können bei der Beobachtung der Vegetation Infrarotkameras oder Kameras mit Bayer-Sensoren eingesetzt werden.The normalized differentiated vegetation index, "NDVI" for short (Normalized Difference Vegetation Index), is an index that shows the biomass, i.e. the proportion of plants, in one image. Plants reflect relatively little radiation in the red spectral range and relatively much radiation in the near infrared spectral range. Infrared cameras or cameras with Bayer sensors can be used to determine the NDVI when observing vegetation.
Hierbei werden oft die Blätter einer Pflanze besser segmentiert als der Rest der Pflanze. Um die Objektzugehörigkeit jedes gefundenen Objekts festzustellen, muss aber die Gesamtpflanze segmentiert werden.Here, the leaves of a plant are often better segmented than the rest of the plant. In order to determine the object affiliation of each found object, however, the entire plant must be segmented.
Ein Verfahren zur Klassifizierung von Pflanzen ist aus der
Offenbarung der ErfindungDisclosure of Invention
Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist ein Verfahren zum Klassifizieren von Pflanzenteilen in einer Bildinformation, insbesondere für landwirtschaftliche Zwecke, mit folgenden Schritten:
- - Identifizieren von Pflanzenteilen in der Bildinformation unter Verwendung eines ersten Segmentierungsschwellenwerts mittels einer Klassifizierungseinheit, um eine Pflanzenbildinformation zu erhalten;
- - Identifizieren von Referenzpflanzenteilen in der Bildinformation unter Verwendung eines zweiten Segmentierungsschwellenwerts mittels der Klassifizierungseinheit, um eine Referenzpflanzenbildinformation zu erhalten, wobei der zweite Segmentierungsschwellenwert von dem ersten Segmentierungsschwellenwert verschieden und ferner derart gewählt ist, dass die identifizierten Referenzpflanzenteile der Referenzpflanzenbildinformation die identifizierten Pflanzenteile der Pflanzenbildinformation umfasst;
- - Vergleichen der identifizierten Pflanzenteile mit den identifizierten Referenzpflanzenteilen mittels der Klassifizierungseinheit; und
- - Klassifizieren von identifizierten Pflanzenteilen der Pflanzenbildinformation in die gleiche Pflanzenklasse, wenn diese in einem zusammenhängenden identifizierten Referenzpflanzenteil angeordnet sind, mittels der Klassifizierungseinheit.
- - identifying parts of plants in the image information using a first segmentation threshold value by means of a classification unit in order to obtain plant image information;
- - Identifying reference plant parts in the image information using a second segmentation threshold value by means of the classification unit in order to obtain reference plant image information, the second segmentation threshold value being different from the first segmentation threshold value and also selected in such a way that the identified reference plant parts of the reference plant image information comprise the identified plant parts of the plant image information;
- - comparing the identified plant parts with the identified reference plant parts by means of the classification unit; and
- - Classifying identified plant parts of the plant image information into the same plant class if they are arranged in a coherent identified reference plant part by means of the classification unit.
Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist ferner eine Klassifizierungseinheit die dazu eingerichtet ist, folgende Schritte durchzuführen:
- - Empfangen einer Bildinformation mit Pflanzenteilen;
- - Identifizieren von Pflanzenteilen in der Bildinformation unter Verwendung eines ersten Segmentierungsschwellenwerts, um eine Pflanzenbildinformation zu erhalten;
- - Identifizieren von Referenzpflanzenteilen in der Bildinformation unter Verwendung eines zweiten Segmentierungsschwellenwerts, um eine Referenzpflanzenbildinformation zu erhalten, wobei der zweite Segmentierungsschwellenwert von dem ersten Segmentierungsschwellenwert verschieden und ferner derart gewählt ist, dass die identifizierten Referenzpflanzenteile der Referenzpflanzenbildinformation die identifizierten Pflanzenteile der Pflanzenbildinformation umfasst;
- - Vergleichen der identifizierten Pflanzenteile mit den identifizierten Referenzpflanzenteilen; und
- - Klassifizieren von identifizierten Pflanzenteilen der Pflanzenbildinformation in die gleiche Pflanzenklasse, wenn diese in einem zusammenhängenden identifizierten Referenzpflanzenteil angeordnet sind.
- - Receiving an image information with parts of plants;
- - identifying plant parts in the image information using a first segmentation threshold to obtain plant image information;
- - Identifying reference plant parts in the image information using a second segmentation threshold value to obtain reference plant image information, the second segmentation threshold value being different from the first segmentation threshold value and further selected such that the identified reference plant parts of the reference plant image information comprise the identified plant parts of the plant image information;
- - comparing the identified plant parts with the identified reference plant parts; and
- - Classifying identified plant parts of the plant image information into the same plant class if they are arranged in a contiguous identified reference plant part.
Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist außerdem eine landwirtschaftliche Spritzvorrichtung zum Ausbringen eines Mediums, insbesondere flüssigen Spritzmittels auf Pflanzenteile einer landwirtschaftlichen Fläche mit zumindest einer Spritzdüseneinheit zum Ausbringen des Mediums, zumindest einer optischen Erfassungseinheit zum Erfassen der Pflanzenteile und einer vorangehend beschriebenen Klassifizierungseinheit zum Klassifizieren der Pflanzenteile.The subject of the present invention is also an agricultural spraying device for applying a medium, in particular a liquid spray, to parts of plants on an agricultural area, with at least one spray nozzle unit for applying the medium, at least one optical detection unit for detecting the parts of plants and a device as described above common classification unit for classifying the plant parts.
Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist schließlich ein Computerprogramm das dazu eingerichtet ist, die Schritte eines vorangehend beschriebenen Verfahrens und/oder einer vorangehend beschriebenen Klassifizierungseinheit auszuführen, wenn das Computerprogramm auf einem Computer ausgeführt wird, sowie ein maschinenlesbares Speichermedium mit dem darauf gespeicherten Computerprogramm.Finally, the subject matter of the present invention is a computer program that is set up to execute the steps of a previously described method and/or a previously described classification unit when the computer program is executed on a computer, and a machine-readable storage medium with the computer program stored thereon.
Das Verfahren wird bzw. die Verfahrensschritte werden verständlicherweise wiederholt durchgeführt.The method or the method steps are, of course, carried out repeatedly.
Das Verfahren ist für landwirtschaftliche Zwecke gedacht, jedoch nicht darauf beschränkt. Unter einem landwirtschaftlichen Zweck kann im Rahmen der vorliegenden Erfindung ein Zweck verstanden werden, der auf eine wirtschaftliche Kultivierung von Nutzpflanzen gerichtet ist.The method is intended for, but not limited to, agricultural purposes. In the context of the present invention, an agricultural purpose can be understood to mean a purpose which is aimed at the economic cultivation of useful plants.
Der Begriff „Pflanzenteile“ umfasst im Rahmen der vorliegenden Anmeldung sowohl einzelne Teile bzw. Bestandteile einer Pflanze wie bspw. Pflanzenstängel, Pflanzenstiele und Pflanzenblätter, jedoch auch Gruppen derartiger einzelner Teile sowie ganze Pflanzen.In the context of the present application, the term “plant parts” includes both individual parts or components of a plant such as plant stalks, plant stalks and plant leaves, but also groups of such individual parts and entire plants.
Der Schritt des Identifizierens von Pflanzenteilen kann ein Erfassen eines Farbanteils, insbesondere eines Infrarotanteils und/oder eines grünen Farbanteils in der Bildinformation umfassen. Bevorzugt wird rotes und infrarotes Licht verwendet. Pflanzen bzw. Pflanzenteile reflektieren im roten Spektralbereich relativ wenig, im nahen infraroten Spektralbereich relativ viel Strahlung. Hierbei können mittels der optischen Erfassungseinheit, bspw. anhand eines vorbestimmten NDVI-Schwellenwertes (Normalized Differenced Vegetation Index, er wird aus Reflexionswerten im nahen infraroten und sichtbaren roten Wellenlängenbereich des Lichtspektrums gebildet) Pflanzenteile erfasst werden, indem Biomasse bzw. vitale Pflanzen und Pflanzenteile vom Erdboden unterschieden wird/werden. Aus der normierten Differenz aus beiden Spektralbereichen entsteht ein NDVI-Pflanzenbild, welches die Pflanzenteile abbildet und in dem die Bildinformation die Klassen „Pflanze“ und „keine Pflanze“ unterteilt wird. Das Identifizieren von Pflanzenteilen kann bspw. gemäß der noch unveröffentlichten Anmeldung
Der erste Segmentierungsschwellenwert wird so gewählt, dass nur wirkliche Pflanzen segmentiert werden. Der zweite Segmentierungsschwellenwert ist von dem ersten Segmentierungsschwellenwert verschieden und wird ferner derart gewählt, dass die identifizierten Referenzpflanzenteile der Referenzpflanzenbildinformation die identifizierten Pflanzenteile der Pflanzenbildinformation umfasst. D.h., mit anderen Worten, dass der zweite Segmentierungsschwellenwert so gewählt wird, dass die mit dem ersten Segmentierungsschwellenwert identifizierten Pflanzenteile und noch darüberhinausgehend größere Pflanzenteile, in denen diese enthalten sind und ggf. weiteren Pflanzenteile identifiziert werden. Der zweite Segmentierungsschwellenwert wird bevorzugt derart gewählt, dass gesamte Pflanzenstängel und/oder gesamte Pflanzenstiele und/oder gesamte Pflanzenblätter identifiziert werden.The first segmentation threshold is chosen such that only real plants are segmented. The second segmentation threshold is different from the first segmentation threshold and is further chosen such that the identified reference plant parts of the reference plant image information includes the identified plant parts of the plant image information. In other words, the second segmentation threshold value is selected in such a way that the plant parts identified with the first segmentation threshold value and even larger plant parts that contain them and possibly other plant parts are identified. The second segmentation threshold is preferably chosen such that entire plant stalks and/or entire plant stalks and/or entire plant leaves are identified.
Bevorzugt wird/werden der erste Segmentierungsschwellenwert und/oder der zweite Segmentierungsschwellenwert in Abhängigkeit von einer Art und/oder Kultur der Pflanzenteile gewählt. Alternativ oder zusätzlich wird/werden der erste Segmentierungsschwellenwert und/oder der zweite Segmentierungsschwellenwert bevorzugt in Abhängigkeit von der optischen Erfassungseinheit gewählt.The first segmentation threshold value and/or the second segmentation threshold value is/are preferably selected as a function of a type and/or culture of the plant parts. Alternatively or additionally, the first segmentation threshold value and/or the second segmentation threshold value is/are preferably selected as a function of the optical detection unit.
Die Segmentierungsschwellenwert können manuell eingebbar, zuvor festgelegte und an das System übertragene, oder voreingestellte Werte und auf dem System fest eingestellte Werte sein.The segmentation threshold values can be manually enterable, previously determined and transmitted to the system, or preset values and values fixed on the system.
Hierbei sei angemerkt, dass es sich bei der Wahl des entsprechenden Segmentierungsschwellenwerts insbesondere um eine Höhe des Wertes an sich handelt. Es kann sich jedoch auch ggf. um eine Art des Wertes handeln, ohne den Rahmen der vorliegenden Anmeldung zu verlassen.It should be noted here that the choice of the corresponding segmentation threshold value is in particular a level of the value itself. However, it may also be a type of value, without departing from the scope of the present application.
Bevorzugt sind der erste Segmentierungsschwellenwert ein erster Grauwert-Schwellenwert für ein Bild bzw. eine Bildinformation mit zur Pflanzensegmentierung geeigneten Spektralinformationen, insbesondere für ein Multispektral-Bild mit roten und nahinfraroten Farbinformationen zur NDVI-Berechnung, weiter insbesondere ein erster NDVI-Schwellenwert. Alternativ oder zusätzlich ist der zweite Segmentierungsschwellenwert bevorzugt ein zweiter Grauwert-Schwellenwert für ein Bild bzw. eine Bildinformation mit zur Pflanzensegmentierung geeigneten Spektralinformationen, insbesondere für ein Multispektral-Bild mit roten und nahinfraroten Farbinformationen zur NDVI-Berechnung, weiter insbesondere ein zweiter NDVI-Schwellenwert. Demnach können die Segmentierungsschwellenwerte auch Grün-Schwellenwerte sein.The first segmentation threshold is preferably a first gray value threshold for an image or image information with spectral information suitable for plant segmentation, in particular for a multispectral image with red and near-infrared color information for NDVI calculation, more particularly a first NDVI threshold. Alternatively or additionally, the second segmentation threshold is preferably a second gray value threshold for an image or image information with spectral information suitable for plant segmentation, in particular for a multispectral image with red and near-infrared color information for NDVI calculation, more particularly a second NDVI threshold. Accordingly, the segmentation thresholds can also be green thresholds.
Daher ist weiter bevorzugt der zweite Segmentierungsschwellenwert niedriger als der erste Segmentierungsschwellenwert. Hierbei werden die NDVI-Schwellenwerte bevorzugt je nach Kulturart und eingesetzter optischer Erfassungseinheit bzw. eingesetztem Kamerasystem parametriert. Dadurch, dass der zweite NDVI-Schwellenwert niedriger ist, werden auch schwächer reflektierende Bereiche in der Bildinformation als „Pflanze“ identifiziert, sodass Pflanzenstängel, Pflanzenstiele und komplette Blattformen gefunden werden.Therefore, more preferably, the second segmentation threshold is lower than the first segmentation threshold. Here, the NDVI threshold values are preferably parameterized depending on the crop type and the optical detection unit or camera system used. Because the second NDVI threshold is lower, weaker reflecting areas in the image information are also identified as "plant" so that plant stalks, plant stalks and complete leaf shapes are found.
Demnach weist die Bildinformation bevorzugt zur Pflanzensegmentierung geeignete Spektralinformationen auf. D.h., mit anderen Worten, dass die Bildinformation ein Bild mit zur Pflanzensegmentierung geeigneten Spektralinformationen ist. Hierbei ist die Bildinformation bevorzugt ein Multispektral-Bild mit roten und nahinfraroten Farbinformationen zur NDVI-Berechnung, weiter bevorzugt ein NDVI-Pflanzenbild. Demnach kann die Bildinformation auch ein monochromatisches Bild mit Signalen im grünen Wellenlängenspektrum sein.Accordingly, the image information preferably has spectral information suitable for plant segmentation. In other words, the image information is an image with spectral information suitable for plant segmentation. In this case, the image information is preferably a multispectral image with red and near-infrared color information for the NDVI calculation, more preferably an NDVI plant image. Accordingly, the image information can also be a monochromatic image with signals in the green wavelength spectrum.
Die Bildinformationen kann bspw. einen mittels einer optischen Erfassungseinheit erfassten Feldabschnitt repräsentieren. Die Bildinformation ist bevorzugt ein Bild bzw. Abbild des erfassten Feldabschnitts. Aus der Bildinformation werden Pflanzen identifiziert und klassifiziert.The image information can, for example, represent a field section detected by means of an optical detection unit. The image information is preferably an image or image of the detected field section. Plants are identified and classified from the image information.
Bevorzugt ist ein Schritt des Erfassens eines Feldabschnitts mit Pflanzen mittels einer optischen Erfassungseinheit, insbesondere einer landwirtschaftlichen Spritzvorrichtung, vorgesehen, um die Bildinformation zu erhalten. Der Schritt des Erfassens der Feldabschnitte kann bspw. während einer Überfahrt der landwirtschaftlichen Spritzvorrichtung mit der optischen Erfassungseinheit über dem Feld erfolgen. Hierbei werden verständlicherweise nebeneinander angeordnete Feldabschnitte im Wesentlichen gleichzeitig von mehreren optischen Erfassungseinheiten erfasst. Die Schritte des Erfassens der Feldabschnitte in Fahrtrichtung werden bevorzugt in einem definierten, insbesondere festen oder in einem der Geschwindigkeit der landwirtschaftlichen Spritzvorrichtung angepassten Zeitintervall durchgeführt bzw. wiederholt durchgeführt. D.h., mit anderen Worten, dass die Feldabschnitte mit einer definierten oder einer geschwindigkeitsabhängigen Bildrate bzw. Bildfrequenz (=Wiederholrate) erfasst werden.A step of capturing a field section with plants by means of an optical capturing unit, in particular an agricultural spraying device, is preferably provided in order to obtain the image information. The step of detecting the field sections can take place, for example, while the agricultural spraying device is traveling over the field with the optical detection unit. Understandably, field sections that are arranged next to one another are hereby detected essentially simultaneously by a plurality of optical detection units. The steps of detecting the field sections in the direction of travel are preferably carried out or carried out repeatedly in a defined, in particular fixed time interval or in a time interval that is adapted to the speed of the agricultural spraying device. This means, in other words, that the field sections are recorded with a defined or a speed-dependent frame rate or frame frequency (=repetition rate).
Die optische Erfassungseinheit ist bevorzugt an der landwirtschaftlichen Spritzvorrichtung angeordnet. Die optische Erfassungseinheit kann zumindest eine multispektrale und/oder hyperspektrale und/oder Infrarot- und/oder Kamera und/oder 3D-Kamera umfassen. Die optische Erfassungseinheit kann ausgebildet sein, Bilder im NIR und/oder visuellen Bereich zu erfassen bzw. aufzunehmen. Die optische Erfassungseinheit kann eine Licht bzw. Beleuchtungseinheit aufweisen. Es können mehrere optische Erfassungseinheiten vorgesehen sein, welche ausgebildet sind miteinander zu kommunizieren. Die die optische Erfassungseinheit bzw. die optischen Erfassungseinheiten ist/sind bevorzugt an einem Spritzgestänge der landwirtschaftlichen Spritzvorrichtung angeordnet.The optical detection unit is preferably arranged on the agricultural spraying device. The optical detection unit can include at least one multispectral and/or hyperspectral and/or infrared and/or camera and/or 3D camera. The optical detection unit can be designed to detect or record images in the NIR and/or visual range. The optical detection unit can have a light or lighting unit. A plurality of optical detection units can be provided which are designed to communicate with one another. The optical detection unit or the optical detection units is/are preferably arranged on a spray boom of the agricultural spray device.
Die Pflanzenbildinformation stellt eine in „Pflanzen“ und „nicht Pflanzen“ segmentierte Bildinformation dar, wobei das Segmentierungsergebnis in Form von Objekten festgehalten ist. Diese beschreibt sehr gut die Formen und auch die Größen der Pflanzenteile.The plant image information represents image information segmented into “plants” and “non-plants”, with the segmentation result being recorded in the form of objects. This describes very well the shapes and sizes of the plant parts.
Analog zu der Pflanzenbildinformation stellt auch die Referenzpflanzenbildinformation eine in „Pflanzen“ und „nicht Pflanzen“ segmentierte Bildinformation dar, wobei das Segmentierungsergebnis in Form von Objekten festgehalten ist. Im Vergleich zur Pflanzenbildinformation ist das Segmentierungsergebnis der Referenzpflanzenbildinformation jedoch umfangreicher, d.h. es enthält die Objekte der Pflanzenbildinformation in Form von größeren Objekten, in denen diese enthalten sind und ggf. weiteren Objekten, welche nicht in der Pflanzenbildinformation enthalten sind. Demnach ist die Referenzpflanzenbildinformation „unschärfer“ als die Pflanzenbildinformation.Analogously to the plant image information, the reference plant image information also represents image information segmented into “plants” and “non-plants”, with the segmentation result being recorded in the form of objects. Compared to the plant image information, however, the segmentation result of the reference plant image information is more extensive, i.e. it contains the objects of the plant image information in the form of larger objects in which they are contained and possibly other objects that are not contained in the plant image information. Accordingly, the reference plant image information is "blurred" than the plant image information.
Im Schritt des Vergleichens der identifizierten Pflanzenteile mit den identifizierten Referenzpflanzenteilen werden Gruppen von Pflanzenteilen ermittelt, die in einem zusammenhängenden identifizierten Referenzpflanzenteil angeordnet sind. D.h., mit anderen Worten, dass eine Art Überlagerung der Pflanzenbildinformation mit der Referenzpflanzenbildinformation stattfindet. Hierdurch können Pflanzenteile, welche in der Bildinformation räumlich auseinanderliegen, als eine Objektgruppe bzw. ein Pflanzenobjekt bzw. zu derselben Pflanze gehörend klassifiziert werden.In the step of comparing the identified plant parts with the identified reference plant parts, groups of plant parts are determined which are arranged in a coherent identified reference plant part. That is, in other words, that a kind of superimposition of the plant image information with the reference plant image information takes place. As a result, parts of plants which are spatially separated in the image information can be classified as an object group or a plant object or belonging to the same plant.
Folglich werden im Schritt des Klassifizierens identifizierte Pflanzenteile der Pflanzenbildinformation in die gleiche Pflanzenklasse klassifiziert, wenn diese in einem zusammenhängenden identifizierten Referenzpflanzenteil angeordnet sind. Bevorzugt werden die Pflanzenteile hierbei zu derselben Pflanze zugeordnet. Hierbei können die Pflanzenteile in eine erste Pflanzenklasse von Nutzpflanzen und/oder Kulturpflanzen oder in eine zweite Pflanzenklasse von Beikräutern klassifiziert werden.Consequently, in the classification step, identified plant parts of the plant image information are classified into the same plant class if they are arranged in a coherent identified reference plant part. In this case, the plant parts are preferably assigned to the same plant. Here, the plant parts can be classified into a first plant class of useful plants and/or crop plants or into a second plant class of weeds.
Die Klassifizierungseinheit umfasst einen Algorithmus zum Klassifizieren von Pflanzen in der Bildinformation. Die Klassifizierungseinheit kann eine Recheneinheit oder eine Vielzahl von Recheneinheiten zum Verarbeiten von Signalen oder Daten, zumindest eine Speichereinheit zum Speichern von Signalen oder Daten, zumindest eine Kommunikationsschnittstelle zum Einlesen von Daten, insbesondere zum Empfangen von Bildinformationen und eine Steuereinheit zum Ausgeben von Daten, insbesondere Steuersignalen an eine Einheit, insbesondere einen Aktor umfassen. Jeder optischen Erfassungseinheit kann eine Klassifizierungseinheit zugeordnet sein bzw. jede optische Erfassungseinheit kann eine eigene Klassifizierungseinheit aufweisen. Die Klassifizierungseinheit ist bzw. die Klassifizierungseinheiten sind zur Bildverarbeitung ausgebildet bzw. eingerichtet, sodass sie Berechnungsschritte bzw. Bildverarbeitungsschritte zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens ausführen kann. Demnach weist jede Klassifizierungseinheit eine entsprechende Bildverarbeitungssoftware auf. Die Recheneinheit kann beispielsweise ein Signalprozessor, ein Mikrocontroller oder dergleichen sein, wobei die Speichereinheit ein Flash-Speicher, ein EPROM oder eine magnetische Speichereinheit sein kann. Die Kommunikationsschnittstelle kann ausgebildet sein, um Daten drahtlos und/oder leitungsgebunden einzulesen oder auszugeben, wobei eine Kommunikationsschnittstelle, die leitungsgebundene Daten einlesen oder ausgeben kann, diese Daten bspw. elektrisch oder optisch aus einer entsprechenden Datenübertragungsleitung einlesen oder in eine entsprechende Datenübertragungsleitung ausgeben kann.The classification unit includes an algorithm for classifying plants in the image information. The classification unit can be an arithmetic unit or a large number of arithmetic units for processing signals or data, at least one memory unit for storing signals or data, at least one communication interface for reading in data, in particular for receiving image information, and a control unit for outputting data, in particular control signals to a unit, esp which include an actuator. A classification unit can be assigned to each optical detection unit or each optical detection unit can have its own classification unit. The classification unit is or the classification units are designed or set up for image processing, so that it can carry out calculation steps or image processing steps for carrying out the method according to the invention. Accordingly, each classification unit has corresponding image processing software. The arithmetic unit can be a signal processor, a microcontroller or the like, for example, while the storage unit can be a flash memory, an EPROM or a magnetic storage unit. The communication interface can be designed to read in or output data wirelessly and/or by wire, with a communication interface that can read in or output wire-bound data reading this data, for example electrically or optically, from a corresponding data transmission line or outputting it into a corresponding data transmission line.
Demnach kann das erfindungsgemäße Verfahren beispielsweise in Software oder Hardware oder in einer Mischform aus Software und Hardware in der Klassifizierungseinheit bzw. einem Steuergerät implementiert sein.Accordingly, the method according to the invention can be implemented, for example, in software or hardware or in a mixed form of software and hardware in the classification unit or a control unit.
Die Klassifizierungseinheit kann vollständig oder teilweise an der landwirtschaftlichen Spritzvorrichtung angeordnet bzw. in diese integriert sein. Die Klassifizierungseinheit kann jedoch auch vollständig oder teilweise extern, bspw. in einer Cloud integriert sein.The classification unit can be arranged completely or partially on or integrated into the agricultural spraying device. However, the classification unit can also be completely or partially external, for example integrated in a cloud.
Das erfindungsgemäße Verfahren ermöglicht eine effiziente Klassifizierung mit einer hohen Klassifizierungsgüte, insbesondere von räumlich in einer Bildinformation entfernt jedoch zu derselben Pflanze gehörenden Pflanzenteilen. Demnach können insbesondere Pflanzenteile, die noch zur Kulturpflanze gehören, jedoch aufgrund von dünnen und/oder schwach reflektierenden Pflanzenanteilen, wie Pflanzenstiele und Pflanzenstängel, bei der Segmentierung anhand der Bilddaten räumlich von ihrer Pflanze getrennt werden, wesentlich genauer klassifiziert werden.The method according to the invention enables efficient classification with a high classification quality, in particular of parts of plants that are spatially remote in an image information but belonging to the same plant. Accordingly, plant parts in particular that still belong to the cultivated plant but are spatially separated from their plant due to thin and/or weakly reflecting plant parts, such as plant stalks and plant stalks, can be classified much more precisely during segmentation using the image data.
Durch das Erzeugen der Referenzbildinformation mit dem zweiten Segmentierungsschwellenwert bzw. niedrigeren NDVI-Schwellenwert und dem anschließenden Vergleich mit der Referenzbildinformation können diese räumlich entfernt angeordneten Pflanzenteile, welche in der „schärferen“ Pflanzenbildinformation nicht als ein Pflanzenobjekt identifiziert wurden, zusammengeführt und als zu derselben Pflanze gehörend klassifiziert bzw. gemeinsam in die richtige Klasse klassifiziert werden.By generating the reference image information with the second segmentation threshold value or lower NDVI threshold value and the subsequent comparison with the reference image information, these spatially distant plant parts, which were not identified as a plant object in the "sharper" plant image information, can be brought together and considered to belong to the same plant classified or classified together in the correct class.
Dies ist bspw. bei Klassifizierungsverfahren bzw. Klassifizierungsalgorithmen - wie auch der
Durch das erfindungsgemäße Verfahren werden sämtliche Pflanzenteile zu jeweils einem Pflanzenobjekt „verschmolzen“, solange sich genügend reflektierendes Pflanzenmaterial zwischen diesen Pflanzenteilen befindet, welches mittels des zweiten Segmentierungsschwellenwertes identifiziert und in der Referenzpflanzenbildinformation abgelegt wird. Sobald eine Stelle aus z.B. Erde zwischen Pflanzenteilen liegt, werden diese Objekte nicht verschmolzen, sondern bleiben getrennt. So ist auch gewährleistet, dass ein Beikraut, das in der Nähe zur Kulturpflanze wächst, nicht mit der Kulturpflanze verschmolzen werden kann und somit weiterhin als Beikraut separat bestehen bleibt.With the method according to the invention, all plant parts are “merged” into one plant object each, as long as there is sufficient reflective plant material between these plant parts, which is identified using the second segmentation threshold value and stored in the reference plant image information. As soon as there is a spot of e.g. earth between parts of plants, these objects are not merged but remain separate. This also ensures that a weed that grows close to the cultivated plant cannot be fused with the cultivated plant and thus continues to exist separately as a weed.
Die höhere Klassifizierungsgüte führt wiederum zu einer präziseren Applikation von bspw. Pflanzenschutzmittel, da ein Applikationsbedarf aufgrund ein korrekten Klassifizierung der Pflanzen erfolgen kann. Ferner ermöglicht das erfindungsgemäße Verfahren aufgrund der geringen benötigten Laufzeiten der notwendigen Bildverarbeitungsoperatoren und Rechenleistung eine schnelle und effiziente Arbeitsgeschwindigkeit, insbesondere bei der Behandlung einer landwirtschaftlichen Fläche, bspw. mittels einer Feldspritze.The higher classification quality in turn leads to a more precise application of, for example, plant protection products, since an application may be required due to a correct classification of the plants. Furthermore, the method according to the invention enables a fast and efficient working speed, in particular when treating an agricultural area, for example using a field sprayer, due to the low required runtimes of the necessary image processing operators and computing power.
Es ist vorteilhaft, wenn der Schritt des Identifizierens von Referenzpflanzenteilen einen Schritt der Dilatation der identifizierten Referenzpflanzenteile umfasst, um die Referenzpflanzenbildinformation zu erhalten. Hierbei wird das Segmentierungsergebnis des zweiten Segmentierungsschwellenwerts dilatiert, d.h. die identifizierten Objekte bzw. Pflanzenteile werden mittels eines Bildverarbeitungsoperators um eine parametrierbare Größe x ausdehnt. Hierdurch können auf einfache Art und Weise „Lücken“ in und zwischen den identifizierten Pflanzenteilen geschlossen werden, wodurch die Klassifizierungsgüte weiter erhöht werden kann.It is advantageous if the step of identifying reference plant parts comprises a step of dilating the identified reference plant parts in order to obtain the reference plant image information. Here, the segmentation result of the second segmentation threshold value is dilated, i.e. the identified objects or plant parts are expanded by a parameterizable size x using an image processing operator. In this way, "gaps" in and between the identified plant parts can be closed in a simple manner, which can further increase the classification quality.
Es ist ferner vorteilhaft, wenn ein Schritt des Identifizierens von Kulturpflanzenreihen in der Pflanzenbildinformation unter Verwendung von identifizierten Pflanzen mittels der Klassifizierungseinheit vorgesehen ist, wobei im Schritt des Klassifizierens die Pflanzenteile ferner in Abhängigkeit von einer Positionsinformation, insbesondere einem Abstand der Pflanzenteile zu der entsprechenden Kulturpflanzenreihe klassifiziert werden.It is further advantageous if a step of identifying rows of cultivated plants in the plant image information using identified plants by means of the classification unit is provided, wherein in the step of classifying the plant parts are also classified as a function of position information, in particular a distance of the plant parts to the corresponding crop row.
Der Schritt des Identifizierens bzw. Erkennens von Kulturpflanzenreihen kann durchgehend bzw. permanent durchgeführt werden. Der Schritt des Identifizierens von Kulturpflanzenreihen erfolgt bevorzugt unter Verwendung und/oder Auswertung der gesamten bzw. im Wesentlichen gesamten erhaltenen Bildinformation.The step of identifying or recognizing crop rows can be carried out continuously or permanently. The step of identifying crop rows is preferably carried out using and/or evaluating all or essentially all of the image information obtained.
Vorteilhafterweise kann das Identifizieren der Kulturpflanzenreihe unter Verwendung zumindest einer der folgenden Informationen erfolgen: Farbanteil, insbesondere grüner Farbanteil der erfassten Pflanzen, Infrarotanteil der erfassten Pflanzen, Pflanzenabstand, Pflanzreihenabstand, Wachstumsstadium der Pflanzen, Geokoordinaten einer Aussaat der Pflanzen, Bewegungsrichtung der optischen Erfassungseinheit bzw. Fahrtrichtung der landwirtschaftlichen Spritzvorrichtung. Mittels dieser Informationen bzw. Eigenschaften können die Kulturpflanzenreihen auf einfache und sichere Art und Weise identifiziert werden. Da sich Kulturpflanzenreihen im Wesentlichen geradlinig erstrecken, kann die Identifizierung einer Kulturpflanzenreihe auch bspw. durch Einpassung einer Geraden bzw. einer geradlinigen Kulturpflanzenreihenmittelpunktlinie in eine Bildtrajektorie mit dem höchsten entsprechenden Farbanteil bzw. Farbwert erfolgen. In dem Schritt des Identifizierens werden bevorzugt alle Kulturpflanzenreihen in der Bildinformation identifiziert.Advantageously, the row of cultivated plants can be identified using at least one of the following items of information: color component, in particular green color component of the detected plants, infrared component of the detected plants, distance between plants, distance between rows of plants, growth stage of the plants, geo-coordinates of a sowing of the plants, direction of movement of the optical detection unit or direction of travel the agricultural sprayer. Using this information or properties, the rows of crop plants can be identified in a simple and reliable manner. Since rows of cultivated plants essentially extend in a straight line, a row of cultivated plants can also be identified, for example, by fitting a straight line or a straight center line of cultivated plant rows into an image trajectory with the highest corresponding color component or color value. In the identification step, all rows of cultivated plants are preferably identified in the image information.
Bevorzugt ist ein Schritt des Ausbringens eines Mediums, insbesondere flüssigen Spritzmittels auf die klassifizierten Pflanzenteile einer entsprechenden Pflanzenklasse, insbesondere auf die klassifizierten Pflanzenteile in dem Bildauswertebereich in Abhängigkeit von der ermittelten Pflanzenkennzahl mittels einer Spritzdüseneinheit, insbesondere einer landwirtschaftlichen Spritzvorrichtung, vorgesehen.A step of applying a medium, in particular a liquid spray, to the classified plant parts of a corresponding plant class, in particular to the classified plant parts in the image evaluation area, is preferably provided as a function of the determined plant index by means of a spray nozzle unit, in particular an agricultural spray device.
Das Ausbringen des Mediums bzw. Spritzmittels erfolgt hierbei bevorzugt auf einer landwirtschaftlichen Fläche bzw. einer landwirtschaftlich genutzten Fläche. Hierunter können ein Feld oder eine Anbaufläche für Pflanzen oder auch eine Parzelle einer solchen Anbaufläche verstanden werden. Die landwirtschaftliche Fläche kann somit eine Ackerfläche, ein Grünland oder eine Weide sein. Die Pflanzen können beispielsweise Nutzpflanzen, deren Frucht landwirtschaftlich genutzt wird (beispielsweise als Nahrungsmittel, Futtermittel oder als Energiepflanze) sowie Beikräuter, Unkräuter und Ungräser umfassen.In this case, the medium or spray agent is preferably applied to an agricultural area or an area used for agriculture. This can be understood to mean a field or an area under cultivation for plants or also a parcel of such an area under cultivation. The agricultural area can thus be arable land, grassland or pasture. The plants can include, for example, useful plants whose fruit is used agriculturally (for example as food, animal feed or as an energy crop) and weeds, weeds and grass weeds.
Bevorzugt werden alle Schritte des Verfahrens während einer Bewegung, insbesondere einer Fahrt oder eines Fluges der landwirtschaftlichen Spritzvorrichtung über der landwirtschaftlichen Fläche durchgeführt. Somit kann im Rahmen der vorliegenden Anmeldung je nach Ausgestaltung der Spritzvorrichtung unter dem Begriff „Fahrtrichtung“ auch eine „Flugrichtung“ verstanden werden.All steps of the method are preferably carried out during a movement, in particular a drive or a flight of the agricultural spraying device over the agricultural area. Thus, within the scope of the present application, depending on the configuration of the spraying device, the term “direction of travel” can also be understood as a “direction of flight”.
Vorteilhafterweise ist die landwirtschaftliche Spritzvorrichtung ausgebildet, das Verfahren automatisiert und/oder autonom durchzuführen, um eine schnelle, zuverlässige und effiziente Behandlung eines Feldes zu ermöglichen.The agricultural spraying device is advantageously designed to carry out the method automatically and/or autonomously in order to enable a field to be treated quickly, reliably and efficiently.
Die landwirtschaftliche Spritzvorrichtung kann insbesondere Teil einer landwirtschaftlichen Feldspritze bzw. eines Pflanzenschutzgerätes sein oder als eine landwirtschaftliche Feldspritze bzw. ein Pflanzenschutzgerät ausgebildet sein. Die landwirtschaftliche Spritzvorrichtung kann eine mobile Einheit umfassen oder auf einer mobilen Einheit angeordnet sein, wobei die mobile Einheit insbesondere als Landfahrzeug und/oder Luftfahrzeug und/oder Anhänger ausgebildet sein kann. Die mobile Einheit kann insbesondere eine landwirtschaftliche Arbeitsmaschine, bspw. eine Zugmaschine, ein Schlepper, eine selbstfahrende bzw. autonome Feldspritze oder ein selbstfahrender bzw. autonomer Roboter sein. Die landwirtschaftliche Spritzvorrichtung kann insbesondere eine gezogene Feldspritze, eine selbstfahrende Feldspritze oder eine Anbaufeldspritze sein. Die landwirtschaftliche Spritzvorrichtung kann auch an einer hydraulischen Vorrichtung einer landwirtschaftlichen Arbeitsmaschine angebaut sein. Denkbar ist auch, dass die landwirtschaftliche Spritzvorrichtung auf einer Ladefläche einer landwirtschaftlichen Arbeitsmaschine aufgebaut ist. Alternativ kann die Spritzvorrichtung an der landwirtschaftlichen Arbeitsmaschine angehängt sein. Die landwirtschaftliche Spritzvorrichtung bzw. die Feldspritze kann mindestens einen Spritzmitteltank zur Aufnahme des Spritzmittels aufweisen. Die landwirtschaftliche Spritzvorrichtung bzw. die Feldspritze kann hierbei auch eine Mischeinheit aufweisen, welche direkt auf der landwirtschaftlichen Spritzvorrichtung ein Spritzmittelkonzentrat mit Wasser zu dem auszubringenden Spritzmittel (an)mischt.The agricultural spraying device can in particular be part of an agricultural field sprayer or a crop protection device or be designed as an agricultural field sprayer or a crop protection device. The agricultural spraying device can comprise a mobile unit or be arranged on a mobile unit, wherein the mobile unit can be designed in particular as a land vehicle and/or aircraft and/or trailer. The mobile unit can in particular be an agricultural working machine, for example a tractor, a tractor, a self-propelled or autonomous field sprayer or a self-propelled or autonomous robot. The agricultural spraying device can in particular be a towed field sprayer, a self-propelled field sprayer or a mounted field sprayer. The agricultural spray device can also be attached to a hydraulic device of an agricultural working machine. It is also conceivable that the agricultural spraying device is installed on a loading area of an agricultural working machine. Alternatively, the spray device can be attached to the agricultural working machine. The agricultural spray device or the field sprayer can have at least one spray agent tank for receiving the spray agent. The agricultural spray device or the field sprayer can also have a mixing unit which mixes a spray concentrate with water directly on the agricultural spray device to form the spray to be applied.
Das Medium bzw. Spritzmittel ist insbesondere eine Spritzflüssigkeit. Das Spritzmittel kann ein landwirtschaftliches Präparat bzw. Pflanzenschutzmittel (PSM), insbesondere ein Pflanzenschutzmittelkonzentrat aufweisen oder sein. Das Spritzmittel kann demnach ein Pestizid, wie bspw. ein Herbizid, Fungizid oder ein Insektizid aufweisen. Das Spritzmittel kann jedoch auch ein Düngemittel, insbesondere ein Düngemittelkonzentrat aufweisen oder sein. Das Spritzmittel kann hierbei einen Wachstumsregulator aufweisen. Das Spritzmittel kann ein granulares Wirkmittel, welches mit einer Trägerflüssigkeit vermischt wurde, aufweisen. Die Spritzflüssigkeit kann bspw. ausgebildet sein als: Flüssigkeit, Suspension, Emulsion, Lösung oder eine Kombination daraus. Die Spritzflüssigkeit ist bevorzugt als mit Wasser verdünntes Pflanzenschutzmittel oder mit Wasser verdünntes Düngemittel ausgebildet. Die Spritzflüssigkeit kann demnach bspw. eine Spritzbrühe sein.The medium or spray is in particular a spray liquid. The spray can include or be an agricultural preparation or plant protection agent (PPP), in particular a plant protection agent concentrate. Accordingly, the spray can contain a pesticide, such as a herbicide, fungicide or an insecticide. However, the spray can also include or be a fertilizer, in particular a fertilizer concentrate. The spray can have a growth regulator. The spray can be granular Have active agent, which was mixed with a carrier liquid. The spray liquid can be designed, for example, as: liquid, suspension, emulsion, solution or a combination thereof. The spray liquid is preferably in the form of a plant protection agent diluted with water or a fertilizer diluted with water. The spray liquid can accordingly be a spray mixture, for example.
Das Ausbringen des Mediums bzw. Spritzmittels kann insbesondere mittels einer Fördereinheit durchgeführt werden. Hierbei kann die Fördereinheit ausgebildet sein, eine Flüssigkeit und/oder ein Granulat unter Druck zu fördern bzw. zu leiten, insbesondere zu dosieren. Demnach kann die Fördereinheit bspw. jeweils ein/eine/einen oder mehrere Pumpen, Förderpumpen, Dosierpumpen, Druckspeicher, Förderschnecken, Ventile, Blenden etc. umfassen.The dispensing of the medium or spray agent can be carried out in particular by means of a delivery unit. In this case, the delivery unit can be designed to deliver or direct, in particular meter, a liquid and/or granules under pressure. Accordingly, the delivery unit can include, for example, one/one or more pumps, delivery pumps, dosing pumps, pressure accumulators, screw conveyors, valves, diaphragms, etc.
Die Spritzdüseneinheit weist bevorzugt jeweils mindestens eine Spritzdüse zum Ausbringen des Spritzmittels und mindestens ein Ventil zum Steuern bzw. Regeln der ausgebrachten Spritzmittelmenge auf. Demnach ist die Spritzdüseneinheit steuerbar bzw. betätigbar ausgebildet. Das Ventil kann in der Spritzdüse angeordnet bzw. integriert sein. Das Ventil kann jedoch auch der Spritzdüse vorgeschaltet, d.h. (in Strömungsrichtung des Spritzmittels) stromaufwärts der Spritzdüse angeordnet sein. Die Spritzdüseneinheit kann jedoch auch mehrere Spritzdüsen mit jeweils einem vorgeschalteten Ventil aufweisen. Die Spritzdüseneinheit kann ferner auch mehrere Spritzdüsen mit nur einem den Spritzdüsen vorgeschalteten Ventil aufweisen, so dass bei Betätigung des Ventils das Spritzmittel mittels aller Spritzdüsen der Spritzdüseneinheit ausgebracht wird. Das Ventil kann als ein pulsweitenmoduliertes Ventil (PWM-Ventil) oder als ein Proportionalventil ausgebildet sein. Die Spritzdüseneinheit kann als Teilbreite eines Düsensystems der landwirtschaftlichen Spritzvorrichtung ausgebildet sein. Die Spritzdüseneinheiten können einzeln bzw. separat und/oder in definierten Gruppen bzw. Verbänden und/oder alle gemeinsam ansteuerbar sein. Die Spritzdüsen jeder Spritzdüseneinheit können einzeln bzw. separat und/oder in definierten Gruppen bzw. Verbänden und/oder alle gemeinsam ansteuerbar sein.The spray nozzle unit preferably has at least one spray nozzle for discharging the spray agent and at least one valve for controlling or regulating the quantity of spray agent that is discharged. Accordingly, the spray nozzle unit is designed to be controllable or operable. The valve can be arranged or integrated in the spray nozzle. However, the valve can also be arranged upstream of the spray nozzle, i.e. upstream of the spray nozzle (in the direction of flow of the spray). However, the spray nozzle unit can also have several spray nozzles, each with an upstream valve. Furthermore, the spray nozzle unit can also have a plurality of spray nozzles with only one valve connected upstream of the spray nozzles, so that when the valve is actuated, the spray agent is applied by means of all the spray nozzles of the spray nozzle unit. The valve can be designed as a pulse width modulated valve (PWM valve) or as a proportional valve. The spray nozzle unit can be designed as part width of a nozzle system of the agricultural spray device. The spray nozzle units can be controlled individually or separately and/or in defined groups or associations and/or all together. The spray nozzles of each spray nozzle unit can be controlled individually or separately and/or in defined groups or associations and/or all together.
Die Spritzdüseneinheit bzw. die Spritzdüseneinheiten ist/sind bevorzugt an einem Spritzgestänge der landwirtschaftlichen Spritzvorrichtung angeordnet.The spray nozzle unit or the spray nozzle units is/are preferably arranged on a spray boom of the agricultural spray device.
Bevorzugt ist ein Schritt des Ermittelns je einer Pflanzenkennzahl für zumindest einen definierten Bildauswertebereich in der Pflanzenbildinformation unter Verwendung von klassifizierten Pflanzenteilen in dem jeweiligen definierten Bildauswertebereich mittels der Klassifizierungseinheit, vorgesehen. Hierbei repräsentiert die Pflanzenkennzahl bevorzugt einen Bedeckungsgrad des Bildauswertebereichs von pflanzlichem Material und/oder eine Menge an pflanzlichem Material in dem Bildauswertebereich und/oder eine Anzahl von klassifizierten Pflanzenteilen in dem Bildauswertebereich. Der Bedeckungsgrad kann über das Verhältnis von durch pflanzlichem Material bedeckter Fläche zu gesamter auszuwertenden Fläche definiert werden. Der Bedeckungsgrad für den Bildauswertebereich ist demnach das Verhältnis der Fläche des bewachsenen Bereiches zum jeweiligen gesamten Bildauswertebereich. Dazu kann die Anzahl der Pixel in dem jeweiligen Bildauswertebereich bestimmt werden, an denen pflanzliches Material detektiert wird. Demnach kann mittels der Pflanzenkennzahl eine Maßzahl für den Befall abgeleitet werden, in Abhängigkeit derer entschieden wird, ob und ggf. wie (bspw. mit welcher Ausbringmenge) ein entsprechender Feldbereich bespritzt bzw. behandelt wird.A step of determining a plant index for at least one defined image evaluation area in the plant image information using classified plant parts in the respective defined image evaluation area by means of the classification unit is preferably provided. The plant code preferably represents a degree of coverage of the image analysis area by plant material and/or a quantity of plant material in the image analysis area and/or a number of classified plant parts in the image analysis area. The degree of coverage can be defined as the ratio of the area covered by plant material to the total area to be evaluated. The degree of coverage for the image evaluation area is therefore the ratio of the area of the overgrown area to the respective overall image evaluation area. For this purpose, the number of pixels in the respective image evaluation area can be determined at which plant material is detected. Accordingly, a measure of the infestation can be derived by means of the plant index, on the basis of which a decision is made as to whether and, if so, how (e.g. with which application quantity) a corresponding field area is sprayed or treated.
Der Schwellenwert kann manuell eingebbar, ein zuvor festgelegter und an das System übertragener, oder ein voreingestellter Wert und auf dem System fest eingestellter Wert sein. In Abhängigkeit der Kultur im Feld, des Wachstumsstadiums und des verwendeten Spritzmittel bzw. Pflanzenschutzmittels kann hierbei eine sog. Spritzregel hinterlegt sein, d.h. ein Zusammenhang zwischen einer bestimmten Pflanzenkennzahl und der Entscheidung, ob und wieviel Pflanzenschutzmittel appliziert werden soll. Als Beispiel könnte die Regel lauten: „Wenn der Bedeckungsgrad im Auswertebereich 0,5% übersteigt, dann wird auf den Feldbereich appliziert“.The threshold can be manually entered, a previously determined value and transmitted to the system, or a preset value and fixed value on the system. Depending on the crop in the field, the growth stage and the spray or pesticide used, a so-called spraying rule can be stored, i.e. a connection between a specific plant index and the decision as to whether and how much pesticide should be applied. As an example, the rule could be: "If the degree of coverage in the evaluation area exceeds 0.5%, then it is applied to the field area".
Es sei angemerkt, dass in der Bildinformation weitere separate Bildauswertebereiche vorgesehen sein können, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen. Die Anzahl der Bildauswertebereiche pro Bildinformation ist abhängig vom Spritzdüsenabstand und der Breite der Bildinformation. Jeder Bildauswertebereich kann jeweils einer Spritzdüseneinheit mit einer oder mehreren Spritzdüsen zugeordnet sein. Bspw. wären bei einer Bildinformationsbreite von 1.5m und 25cm Spritzdüsenabstand 6 Bildauswertebereiche pro Kamera vorgesehen.It should be noted that further separate image evaluation areas can be provided in the image information without departing from the scope of the present invention. The number of image evaluation areas per image information depends on the distance between the spray nozzles and the width of the image information. Each image evaluation area can be assigned to a spray nozzle unit with one or more spray nozzles. For example, with an image information width of 1.5 m and a spray nozzle distance of 25 cm, 6 image evaluation areas would be provided per camera.
Somit sind die Bildauswertebereiche die Bereiche der Bildinformationen, in denen die Pflanzenkennzahlen ermittelt und ausgewertet werden, um in Abhängigkeit davon, das Medium bzw. Spritzmittel auszubringen. Ein Bildauswertebereich repräsentiert hierbei einen entsprechenden Feldbereich der erfassten Feldabschnitte, sodass im Schritt des Ausbringens das Spritzmittel bevorzugt auf den entsprechenden Feldbereich ausgebracht wird.Thus, the image evaluation areas are the areas of the image information in which the plant parameters are determined and evaluated in order to apply the medium or spray agent depending on this. In this case, an image evaluation area represents a corresponding field area of the recorded field sections, so that in the application step the spray agent is preferably applied to the corresponding field area.
Im Schritt des Ausbringens wird dann bei einer positiven „Spritzentscheidung“ das Spritzmittel bevorzugt in Abhängigkeit von den ermittelten Pflanzenkennzahlen, insbesondere bei Erreichung und/oder Unterschreitung und/oder Überschreitung eines definierten Schwellenwertes für die Pflanzenkennzahl mittels der Spritzdüseneinheit der landwirtschaftlichen Spritzvorrichtung ausgebracht. Das Spritzmittel wird bevorzugt mit einer definierten Mindestmenge pro Fläche ausgebracht. Hierbei wird das Spritzmittel bevorzugt auf den gesamten Feldbereich ausgebracht.In the application step, if the “spraying decision” is positive, the spray agent is preferred depending on the plant determined zen indicators, in particular when a defined threshold value for the plant indicator is reached and/or fallen below and/or exceeded by means of the spray nozzle unit of the agricultural spray device. The spray is preferably applied with a defined minimum amount per area. In this case, the spray is preferably applied to the entire field area.
Figurenlistecharacter list
Die Erfindung wird nachstehend anhand der beigefügten Zeichnungen beispielhaft näher erläutert. Es zeigen:
-
1 eine schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen landwirtschaftlichen Spritzvorrichtung; -
2 Farbbild mit einer Soja-Pflanze; -
3 ein NDVI-Pflanzenbild des Farbbilds aus1 ; -
4 eine Pflanzenbildinformation mit mittels des ersten Segmentierungsschwellenwertes identifizierten Pflanzenteilen aus dem NDVI-Pflanzenbild von3 ; -
5 die Pflanzenbildinformation aus4 mit klassifizierten Pflanzenteilen gemäß dem Stand der Technik; -
6 eine erfindungsgemäße Referenzpflanzenbildinformation mit mittels des zweiten Segmentierungsschwellenwertes identifizierten Pflanzenteilen aus dem NDVI-Pflanzenbild von3 ; -
7 ein Vergleichsergebnis der Überlagerung der Pflanzenbildinformation aus4 mit der Referenzpflanzenbildinformation aus6 ; -
8 die Pflanzenbildinformation aus4 mit klassifizierten Pflanzenteilen gemäß der vorliegenden Erfindung; und -
9 ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens gemäß einem Ausführungsbeispiel.
-
1 a schematic representation of an agricultural sprayer according to the invention; -
2 color image with a soybean plant; -
3 an NDVI plant image of the color image1 ; -
4 a plant image information with plant parts identified by means of the first segmentation threshold from the NDVI plant image of3 ; -
5 the plant image information4 with classified plant parts according to the state of the art; -
6 a piece of reference plant image information according to the invention with plant parts identified by means of the second segmentation threshold value from the NDVI plant image of3 ; -
7 a comparison result of the superposition of the plant image information4 with the reference plant image information6 ; -
8th the plant image information4 with classified plant parts according to the present invention; and -
9 a flow chart of a method according to an embodiment.
In der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung werden für die in den verschiedenen Figuren dargestellten und ähnlich wirkenden Elemente gleiche oder ähnliche Bezugszeichen verwendet, wobei auf eine wiederholte Beschreibung der Elemente verzichtet wird.In the following description of preferred exemplary embodiments of the present invention, the same or similar reference symbols are used for the elements which are shown in the various figures and have a similar effect, with a repeated description of the elements being dispensed with.
In
Die landwirtschaftliche Spritzvorrichtung 10 ist als Feldspritze 10 ausgebildet. Die Feldspritze 10 ist an einem mobilen Landfahrzeug 12 angeordnet, welches als Zugmaschine 12 bzw. Traktor 12 ausgebildet ist.The
Die landwirtschaftliche Spritzvorrichtung 10 weist ein Spritzgestänge 14 auf. An dem Spritzgestänge 14 sind Spritzdüseneinheiten 16 und optische Erfassungseinheiten 18 angeordnet. Die Spritzdüseneinheiten 16 sind ausgebildet ein Spritzmittel 20 auf Pflanzen 22 bzw. Beikräuter 23 einer landwirtschaftlichen Fläche 24 auszubringen. Die optische Erfassungseinheiten 18 sind als optische Kameras 18 ausgebildet. Die optischen Kameras 18 umfassen jeweils eine Filtereinheit, um einen Farbanteil wie beispielsweise den grünen Farbanteil einer erhaltenen bzw. erfassten Bildinformation bzw. eines erfassten Bildes zu extrahieren, um Kulturpflanzen 22 und Beikräuter 23 zu erfassen.The
Die landwirtschaftliche Spritzvorrichtung 10 weist ferner eine (nicht gezeigte) Fördereinheit auf, mittels derer die Ausbringmenge bzw. eine Wirkmittelmenge in dem auszubringenden Spritzmittel 20 einstellbar bzw. variierbar ist.The
Die landwirtschaftliche Spritzvorrichtung 10 weist außerdem (nicht gezeigte) Klassifizierungseinheiten auf, welche mit den optischen Kameras 18 verbunden sind, um Informationen von diesen zu empfangen. Hierbei ist jeder optischen Kamera 18 jeweils eine eigene Klassifizierungseinheit zugeordnet. Die Klassifizierungseinheiten weisen eine Recheneinheit auf, welche ausgebildet ist, Berechnungsschritte bzw. Bildverarbeitungsschritte zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens auszuführen. Die Klassifizierungseinheiten sind ferner ausgebildet, ein Steuersignal derart auszugeben, dass das Spritzmittel 20 in Abhängigkeit von der ermittelten Pflanzenkennzahl mittels der zugehörigen Spritzdüseneinheiten 16 ausgebracht wird.The
In
In
In
Wie aus
Analog zum Klassifizierungsergebnis gemäß dem Stand der Technik aus
Das Verfahren 100 umfasst ferner einen optionalen Schritt des Erfassens 102 eines Feldabschnitts mit Pflanzen 22, 23 mittels einer optischen Erfassungseinheit 18, insbesondere einer landwirtschaftlichen Spritzvorrichtung 10, um die Bildinformation 26, 30 zu erhalten. Das Verfahren 100 umfasst außerdem einen optionalen Schritt des Identifizierens 106 von Kulturpflanzenreihen in der Pflanzenbildinformation 32 unter Verwendung von identifizierten Pflanzenteilen 34 mittels der Klassifizierungseinheit, wobei im Schritt des Klassifizierens 114 die Pflanzenteile 34 ferner in Abhängigkeit von einer Positionsinformation, insbesondere einem Abstand der Pflanzenteile 34 zu der entsprechenden Kulturpflanzenreihe klassifiziert werden. Das Verfahren 100 umfasst des Weiteren einen optionalen Schritt des Identifizierens 108 von Referenzpflanzenteilen 38 einen Schritt der Dilatation 110 der identifizierten Referenzpflanzenteile 38 umfasst, um die Referenzpflanzenbildinformation 36 zu erhalten. Das Verfahren 100 umfasst schließlich einen optionalen Schritt des Ermittelns 116 je einer Pflanzenkennzahl für zumindest einen definierten Bildauswertebereich in der Pflanzenbildinformation 32 unter Verwendung von klassifizierten Pflanzenteilen 34 in dem jeweiligen definierten Bildauswertebereich mittels der Klassifizierungseinheit.The
Umfasst ein Ausführungsbeispiel eine „und/oder“-Verknüpfung zwischen einem ersten Merkmal und einem zweiten Merkmal, so ist dies so zu lesen, dass das Ausführungsbeispiel gemäß einer Ausführungsform sowohl das erste Merkmal als auch das zweite Merkmal und gemäß einer weiteren Ausführungsform entweder nur das erste Merkmal oder nur das zweite Merkmal aufweist.If an embodiment includes an "and/or" link between a first feature and a second feature, this should be read in such a way that the embodiment according to one embodiment includes both the first feature and the second feature and according to a further embodiment either only that having the first feature or only the second feature.
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Zitierte PatentliteraturPatent Literature Cited
- DE 102017210804 A1 [0004, 0032]DE 102017210804 A1 [0004, 0032]
- DE 102020215415 [0012]DE 102020215415 [0012]
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Patent Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE102017210804A1 (en) | 2017-06-27 | 2018-12-27 | Robert Bosch Gmbh | Method Apply a spray to a field |
DE102020215415A1 (en) | 2020-12-07 | 2022-06-09 | Robert Bosch Gesellschaft mit beschränkter Haftung | Method and device for detecting a sturgeon plant image in a camera raw image and image processing device |
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