AT502858B1 - Verfahren zum detektieren und diskriminieren von tieren in landwirtschaftlich genutzten wiesenflächen - Google Patents

Description

2 AT 502 858 B1

Die Erfindung betrifft Verfahren zum Detektieren und Diskriminieren von Tieren in landwirtschaftlich genutzten Wiesenflächen.

Seit Beginn der Mechanisierung der Landwirtschaft und mit Fortschreiten deren technischer Entwicklung nimmt die Gefährdung der gesamten Tierwelt in den landwirtschaftlich genutzten Flächen ständig zu. Vor allem die Frühjahrsmahd der Wiesen erfordert viele Opfer unter neugeborenen Rehen und Hasen, sowie Gelegen und geschlüpften Bodenbrütern, da die Jungtiere bei Gefahr entweder regungslos verharren oder zu langsam fliehen.

Adäquate Gegenmaßnahmen erfordern technische Einrichtungen, die die gefährdeten Tiere erkennen und ihre Sicherung weitestgehend ohne Beeinträchtigung der landwirtschaftlichen Arbeit ermöglichen. Dazu sind Sensorsysteme erforderlich, die unter allen Bedingungen maschineller Feldarbeit eine hohe Zuverlässigkeit und Detektionssicherheit gewährleisten. Das betrifft sowohl den eigentlichen Maschineneinsatz als auch die komplexen Umweltbedingungen.

In DE 37 30 449 C2 ist zum Erkennen von Tieren in landwirtschaftlich genutztem Grund eine optische Sensoranordnung aus thermoelektrischen Infrarotdetektoren zur Registrierung des Strahlungskontrastes zwischen warmem Wildkörper und einer kälteren Wiese vorgesehen. Die optische Sensoranordnung ist an einer horizontalen Halterung seitlich oder vorausschauend an einem landwirtschaftlichen Fahrzeug angebracht. Hierbei sind die Infrarotsensoren in gleichen Abständen von etwa 50 cm und in einer Höhe über dem Boden von etwa 90 cm angeordnet. Zum Erkennen von Wild in dem überwachten Flächenbereich ist der Sensoranordnung eine Auswerteelektronik nachgeschaltet, in welcher die Differenz aller Sensorsignale gebildet wird.

Eine Weiterentwicklung ist in DE 100 16 688 C2 beschrieben, bei welcher zusätzlich Fundstellen kartiert und daraus schematische Fundstellenkarten erstellt werden können.

Bei der in DE 102 58 347 B4 beschriebenen Einrichtung zur Detektion von Vogelgelegen und Tieren im Acker- und Pflanzenbau ist eine Infrarot-Sensoranordnung vorgesehen, die eine als Temperaturmesseinrichtung verwendbare Infrarot-Zeilensensoranordnung ist. Ferner ist eine elektronische Kamera als Infrarot-Wärmebildgerät eingesetzt.

In der DE 35 31 392 wird ein Vorsatzgerät für Maschinen der Land- und Forstwirtschaft zum Aufspüren vor allem jungen Wildes wie Rehkitze, Hirschkälber, Hasen, brütendes Wildgeflügel und der Gelege von Wildgeflügel beschrieben.

Die DE 32 11 731 zeigt eine Einrichtung zum Aufspüren von Tieren auf kultiviertem Gelände beim Einsatz von maschinell betriebenen Arbeitsgeräten, welche einen in Bewegungsrichtung des Arbeitsgerätes orientierten Messfühler aufweist.

Bisher existierende Infrarotsysteme, mit denen gute Erfolge bei der Suche von Rehkitzen erzielt werden, detektieren bei Sonnenschein auch die Temperaturunterschiede in den Wiesen. Sie sind daher für den Einsatz am Mähwerk ungeeignet, denn es wird vorwiegend bei Sonnenschein gemäht. Im Forschungsstadium befinden sich Mikrowellensensoren, welche Tiere aufgrund des hohen Wassergehalts ihrer Körper detektieren und daher durch Sonnenstrahlung unbeeinflusst wären. Es ist noch ungeklärt, ob ein Einsatz an fahrenden Maschinen möglich und die Funktion bei dichtem Gras gewährleistet ist und welcher Aufwand bis zur Einsatzreife erforderlich sein wird.

Als nachteilig wird angesehen, dass bisher kein kostengünstiges Verfahren einsatzbereit ist, mit dem unter allen Bedingungen maschineller Feldarbeit eine hohe Zuverlässigkeit und Detektionssicherheit bei der Suche von Tieren und Gelegen in landwirtschaftlichen Flächen gewährleistet ist.

Aufgabe der Erfindung ist es daher, Verfahren zum Detektieren und Diskriminieren von Tieren 3 AT 502 858 B1 in landwirtschaftlichen Flächen zu schaffen, die eine hohe Detektionssicherheit und Zuveriäs-sigkeit aufweisen und außerdem mit geringem Aufwand zu realisieren sind, um so zuverlässige Ergebnisse von Wild und Gelegen in ihrer natürlichen Umgebung zu erhalten.

Diese Aufgabe ist bei einem Verfahren zum Detektieren und Diskriminieren von Tieren einschließlich Gelegen in landwirtschaftlich genutzten Wiesenflächen durch die Schritte im kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 gelöst.

Hierbei wird zum einen die Tatsache genutzt, dass die gesuchten Tiere im Spektralbereich von 350 nm bis etwa 2500 nm eine andere spektrale Signatur, nämlich einen anderen spektralen Reflexionsgrad und damit auch einen anderen spektralen Absorptionsgrad haben als die Umgebung, Gras (Heu), Ackerboden, in der sie sich befinden.

Gemäß der Erfindung werden bei einem ersten Verfahren a priori zwei Spektralbereiche aus Umgebungsreflexionsspektren und aus Tier-/Gelege-Reflexionsspektren mit entgegengesetzten Größenrelationen ausgewählt und registriert/gespeichert, ein Quotient (Qu) der Reflexionsgrade (Pu) aus den zwei Spektralbereichen für die Umgebung (U) gebildet wird, der größer eins ist (Qu>1), ein weiterer Quotient (QT) der Reflexionsgrade (pr) aus denselben zwei Spektralbereichen für Tier/Gelege gebildet, der kleiner eins ist (Qr<1) und wenn beim Bearbeiten der landwirtschaftlichen Wiesenfläche bezogen auf die vorgegebenen Spektralbereiche aus den gemessenen Spektren ein Quotient QT erhalten wird, der kleiner eins ist, eine Sicherungs-/Rettungsmaßnahme eingeleitet.

Wenn für die Umgebung U (Gras, Heu, Ackerboden) der Reflexionsgrad pu im Spektralbereich ΔΑί größer als im Spektralbereich Δλ2 ist, gilt pu(Mi)> pu (Δλ2). Wenn für ein Tier der Reflexionsgrad pT im Spektralbereich Δλ! kleiner als im Spektralbereich Δλ2 ist, gilt: ρτίΔλ,)« ρτ (Δλ2). Der Quotient Qu ist dann: > 1 ρυ(Δλ2) Für das Tier ergibt sich:

Qr =

Pt (ä^-1 ) < ^

Pt (AJ?)

Allerdings kann es auch umgekehrt sein. In diesem Fall gilt dann:

Pu(AA,) < Pu (Δλ2) und somit für den Quotienten ( _ Pu ) ρυ(Αλ2) < 1 und gleichzeitig pT (ΔΑ,) pT(AA,) > ρτ (Δλ2) und somit für den Quotienten QT = — > 1 pT(AÄ2)

Entsprechend den vorstehend geschilderten Gegebenheiten wird bei einem Ergebnis, dass im zuerst geschilderten Fall der Quotient QT>1 ist bzw. wie in dem zweiten Fall ausgeführt, der Quotient QT<1 ist, jeweils eine Sicherungs-/Rettungsmaßnahme eingeleitet.

Bei einem zweiten Verfahren wird gemäß der Erfindung ein an einem landwirtschaftlichen Fahrzeug angebrachter Sensor verwendet, der im Spektralbereich zwischen 1100 nm und 1750 nm und/oder zwischen 1950 nm und 2500 nm empfindlich ist, und beim Bearbeiten einer landwirtschaftlich genutzten Wiesenfläche wird eine Sicherungs-/Rettungsmaßnahme eingeleitet, wenn im Spektralbereich zwischen 1100 nm und 1750 nm ein Reflexionsgrad Pi>0,6 und/oder im Spektralbereich zwischen 1950 nm und 2500 nm ein Reflexionsgrad p2>0,3 festgestellt wird. 4 AT 502 858 B1

Bei einem dritten Verfahren gemäß der Erfindung werden beim Bearbeiten einer landwirtschaftlich genutzten Wiesenfläche mittels eines an einem landwirtschaftlichen Fahrzeug angebrachten Sensors, welcher den Reflexionsgrad in den Spektralbereichen Grün, um 550 nm, und Rot, um 680 nm, misst, aus den Messungen in den Spektralbereichen Rot (R) und Grün (G) Quotienten Q=R/G gebildet. Bei einem Quotienten Q>1,5 wird eine Sicherungs-/Rettungsmaß-nahme eingeleitet.

Bei einem vierten Verfahren gemäß der Erfindung können beim Bearbeiten der landwirtschaftlich genutzten Wiesenfläche mittels eines an einem landwirtschaftlichen Fahrzeug angebrachten Sensors, der den Reflexionsgrad in den Spektralbereichen um 2010 nm, 2057 nm, 2105 nm, 2180 nm sowie 2236 nm misst, Quotienten der gemessenen Reflexionsgrade p(2010)/p(2057), p(2105)/p(2057), p(2105)/p(2180) und p(2236)/p(2180) gebildet werden. Wenn alle vier ermittelten Quotienten größer eins sind, wird eine Sicherungs-/Rettungsmaß-nahme eingeleitet.

Zur Tiersuche kann nur eines der Verfahren allein angewendet werden, eine Kombination von zwei oder mehr Verfahren oder auch eine Kombination von allen Verfahren angewendet werden.

Zum Durchführen des Verfahrens kann an einer Landmaschine außer dem Sensorsystem in dessen Nähe eine Beleuchtungsquelle beispielsweise in Form eines entsprechend ausgerichteten Scheinwerfers zum Ausgleich von unterschiedlichen, sich ändernden Beleuchtungsverhältnissen und zum homogenen Ausleuchten des Gesichtsfeldes des Sensorsystems angebracht sein. Hierbei kann der Scheinwerfer elektrisch getaktet und phasensynchron mit dem Sensorsystem betreibbar sein. Als Sensorsysteme werden Spektrometer oder abbildende Spektrometer verwendet, die vorzugsweise nur in den zum Diskriminieren und Detektieren erforderlichen Spektralkanälen arbeiten.

Die Erfindung wird nun anhand nachstehender Diagramme näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 ein Diagramm der spektralen Reflexionsgrade im sichtbaren und nahen infraroten Spektralbereich von Gras, Heu, Erde (Wiesenboden) und dem Fell eines Rehkitzes;

Fig. 2 ein Diagramm der spektralen Reflexionsgrade nur im sichtbaren Spektralbereich von Gras, Heu, Erde (Wiesenboden) und dem Fell eines Rehkitzes;

Fig. 3 ein Diagramm der spektralen Reflexionsgrade im nahen infraroten Spektralbereich von Gras, Heu, Erde (Wiesenboden) und dem Fell eines Rehkitzes;

Fig. 4 Quotienten von spektralen Reflexionsgraden im sichtbaren und nahen infraroten Spektralbereich von Kitzfell/Gras, Heu/Gras und Erde/Gras;

Fig. 5 Quotienten von spektralen Reflexionsgraden im Spektralbereich bis 1800 nm von Kitzfell/Gras, Heu/Gras und Erde/Gras, und

Fig. 6 eine schematische Darstellung einer Vorrichtung zur Detektion von Tieren, wie Rehkitzen, Hasen, Boderbrütem und deren Gelegen.

In Fig. 1 dargestellte Spektren der Reflexionsgrade von Gras, Heu, Erde (Wiesenboden) und dem Fell eines Rehkitzes zeigen, dass in den Spektralbereichen von etwa 600 nm bis 700 nm und etwa 1000 nm bis 2500 nm das Kitzfell einen deutlich höheren Reflexionsgrad aufweist als die typische Umgebung Gras. Heu und unbewachsener Wiesenboden können in Wiesen vorhanden sein; auch deren Reflexionsgrad ist in den genannten Spektralbereichen deutlich geringer als der eines Rehkitzes.

Im Bereich um 1375 nm und im Bereich um 1875 nm ist das Verhältnis Signal zu Rauschen der Messungen so gering, dass in Fig. 1 sowie auch in Fig. 4 keine Aussage über den tatsächlichen Verlauf der Kurven gemacht werden kann. Allerdings ist davon auszugehen, dass alle Kurven in diesen Bereichen stetig verlaufen. 5 AT 502 858 B1

Erfindungsgemäß wird ein gemessener Reflexionsgrad von p^O.6 im Spektralbereich zwischen etwa 1000 nm und 1750 nm als Kriterium für ein detektiertes Kitz verwendet, ebenso ein Reflexionsgrad von P2>0,3 im Spektralbereich von 1950 nm bis 2500 nm. Die beiden Kriterien werden entweder einzeln oder auch in Kombination gemeinsam verwendet.

Fig. 2 ist zu entnehmen, dass der spektrale Reflexionsgrad von Kitzfell, Gras, Heu und Erde im sichtbaren Spektralbereich hinsichtlich absoluter Größe und Gradienten unterschiedlich verläuft. Insbesondere weist Gras ein Reflexionsmaximum im Grünen um 550 nm und ein Reflexionsminimum im Roten um 680 nm auf. Das Verhältnis der Reflexionsgrade Rot (R) zu Grün (G) ist für Gras: R/G <1, während es für die anderen Spektren R/G >1 ist.

Erfindungsgemäß ist dies ein Kriterium zur Identifizierung eines Kitzes. Ist der Quotient R/G <1, ist kein Kitz vorhanden. Wird der Quotient R/G >1 und erreicht der für ein Kitz typische Quotient QK = Rk/Gk beispielsweise QK >1,5, ist ein Kitz identifiziert. Dieses Kriterium kann entweder allein oder in Kombination mit einem oder mehreren der nachfolgend erläuterten Kriterien verwendet werden.

Fig. 3 ist zu entnehmen, dass der spektrale Reflexionsgrad p eines Kitzfells im Spektralbereich von etwa 1950 nm bis 2500 nm nicht nur größer ist als der von Gras, Heu und Ackerboden, sondern auch ein häufiger wechselndes Vorzeichen des Gradienten aufweist. (Sein Verlauf ist "welliger").

Auch diese Eigenschaft kann zur Detektion eines Kitzes verwendet werden. Dazu werden die Wellenlängenbereiche verwendet, in denen der Gradient des Reflexionsgrads des Kitzfells pK = 0 ist, d.h. Maxima und Minima des welligen Verlaufs sind. Die Wellenlängen x1 bis x5 sind in Tabelle 1, zusammen mit den zugehörigen Reflexionsgraden y1 bis y5 aufgelistet. Ferner enthält die Tabelle 1 vier Quotienten Q aus jeweils zwei Reflexionsgrad-Werten bei unterschiedlicher Wellenlänge. Dieser Quotient für ein Kitz ist immer Q«>1, während sich für Gras, Heu, Erde jeweils immer zwei Quotienten finden lassen, für die gilt: Q<1.

Erfindungsgemäß ist dies ein weiteres Kriterium zur Identifizierung eines Kitzes: Sind alle vier Quotienten Q>1, so ist ein Kitz identifiziert. Alternativ können in analoger Weise auch nur drei oder vier Spektralbereiche und somit zwei oder drei Quotienten verwendet werden. Dieses Verfahren kann entweder allein oder in Kombination mit einem oder mehreren der anhand von Fig. 1 und Fig. 2 erläuterten Kriterien verwendet werden.

Tabelle

Wellen länge Reflgrd. Reflgrd. Kitz Reflgrd. Gras Reflgrd. Heu Reflgrd. Erde Quotient Quot. Kitz Quot. Gras Quot. Heu Quot. Erde x1=2010 y1 = 0,49 0,03 0,28 0,19 y1/y2= 1,11 0,61 1,17 0,97 x2=2057 y2= 0,44 0,05 0,24 0,20 y3/y2= 1,14 1,39 0,92 1,02 x3=2105 y3= 0,50 0,07 0,22 0,20 y3/y4= 1,26 0,77 0,92 1,04 X4=2180 Y4= 0,40 0,09 0,24 0,19 y5/y4= 1,09 1,00 1,00 0,97 x5=2236 Y5= 0,43 0,09 0,24 0,19

Fig. 4 und 5 zeigen Quotienten der Reflexionsspektren von Kitz, Heu, Erde, jeweils auf Gras bezogen. Nahezu im gesamten Spektralbereich von etwa 350 nm bis 2500 nm ist der Quotient für Kitze am größten. In den Wellenlängenbereichen um 375 nm, 675 nm, 1450 nm und 1960 nm ist diese Tatsache besonders ausgeprägt und steigt außerdem mit zunehmender Wellenlänge. Für Heu und Erde dagegen hat der Quotient Maxima bei 675 nm und 1960 nm, die Werte bei 375 nm und 1450 nm sind geringer. 6 AT 502 858 B1

Erfindungsgemäß wird auch hierauf ein Kriterium zur Identifizierung eines Kitzes gestützt: Im Betrieb wird die Datenerfassung des Spektralmessgeräts mit der Fahrt der Landmaschine derart synchronisiert, dass zwei zeitlich benachbarte Messungen zwei örtlich benachbarten Wiesensegmenten entsprechen. Es wird dann jeweils der Quotient zeitlich aufeinander folgender Spektralmessungen in den genannten Bereichen gebildet. Dieser Quotient ist immer sehr nahe bei Q=1, solange nur Wiesensegmente erfasst werden.

Werden ein Kitz, Heu oder Erde erfasst, so ergibt sich ein spektraler Verlauf wie Fig. 4 und 5 zu entnehmen ist. Sowohl die absolute Größe der Quotienten in den einzelnen Spektralbereichen als auch das Verhältnis der Größen der Quotienten in den Spektralbereichen zueinander ist als Kriterium zur Kitzdetektion geeignet. Jedes Kriterium kann entweder allein oder in Kombination mit dem anderen oder auch in Kombination mit einem oder mehreren der anhand von Fig. 1, Fig. 2 und Fig. 3 erläuterten Kriterien verwendet werden.

Der spektrale Reflexionsgrad der Erde hängt von den jeweiligen Bestandteilen und ihrer Zusammensetzung ab, die wiederum stark von der Mineralogie des jeweiligen Standorts abhän-gen.

Die vorstehend beschriebenen Detektionsverfahren werden dadurch an die örtlichen Gegebenheiten (Bodenbeschaffenheit) angepasst, dass insbesondere die spektrale Charakteristik (Reflexionsgrade) des Bodens und des vorherrschenden Bewuchses (Gras) in einem Kalibrierverfahren gemessen werden und die Datenauswertung und Detektionskriterien daran angepasst werden. Dabei werden auch Unterschiede erfasst und bei der Auswertung berücksichtigt, die durch unterschiedliche Bodenfeuchte verursacht werden.

Nachfolgend werden verschiedene Ausführungsformen erläutert, deren bevorzugte Variante in Fig. 6 schematisch darstellt. Für alle Ausführungsformen gelten folgende Maßnahmen: 1. Die optischen Parameter der verwendeten Sensorik, wie beispielsweise Gesichtsfeldwinkel, räumliche Auflösung, u.ä., sowie die geometrischen Parameter, wie beispielsweise Montagehöhe, Blickrichtung u.ä., werden so dimensioniert, dass im Betrieb an der Landmaschine der unverstellte Blick zum Wiesenboden und vor allem eine Sichtverbindung zu einem Kitz in seinem Lager gewährleistet sind. Ebenso ist dafür Sorge getragen, dass der gesamte Aufbau ein Sichern eines detektierten Kitzes erlaubt, bevor es zur Gefährdung durch die Maschine kommt. 2. Die Sensorik wird hinsichtlich Messgeschwindigkeit und Datenerfassung sowie -aufzeich-nung an die Arbeitsgeschwindigkeit der Landmaschine derart angepasst, dass das Gelände lückenlos erfasst wird. 3. Um sicher zu stellen, dass die Umweltbedingungen, vor allem die Unterschiede und Veränderungen in der natürlichen Beleuchtung, wie unterschiedliche Sonnenstände, Bewölkung, unterschiedliche Grashöhe und -dichte einen möglichst geringen Einfluss auf die Messung/ Beobachtung haben, wird in der Nähe der Sensorik eine Beleuchtungsquelle in Form eines gerichteten Scheinwerfers, wie Blitzlampe, Glühlampe, LED-Lampe, Halogenlampe, Wolframbandlampe, Wolframhalogenlampe, o. ä. vorgesehen, welche/r so dimensioniert, montiert und ausgerichtet ist, dass sie/er den Gesichtsfeldbereich der Sensorik möglichst homogen ausleuchtet. 4. Der Scheinwerfer kann elektrisch moduliert (an/aus) und phasensynchron mit der Sensorik betrieben werden, wobei jeweils eine Messung der Sensorik bei an- und ausgeschaltetem Scheinwerfer aufgenommen wird. Durch eine nachfolgende pixel-genaue Subtraktion beider Messungen wird der Einfluss der natürlichen Beleuchtung eliminiert. 5. Alternativ oder in Kombination kommen zwei Sensorklassen zur Anwendung, für die unterschiedliche Detektionsverfahren eingesetzt werden: 7 AT 502 858 B1

Spektrometer, die kein Bild liefern, sondern ein Spektrum der ein Gesichtsfeld erfassten Szene aufnehmen, wobei die bei der Fahrt über die landwirtschaftliche Fläche aufgenommenen Spektren zusammengesetzt ein - räumlich grob aufgelöstes - multispektrales Bild ergeben.

Der Gesichtsfeldwinkel (Field of View, FoV) ist dabei so dimensioniert, dass der erfasste Bodenbereich etwa den Durchmesser des gesuchten Tiers hat, der beim Rehkitz beispielsweise etwa 30 cm bis 40 cm misst. Zur Detektion werden in jedem gemessenen Spektrum mittels eines oder mehrerer der vorstehend genannten Verfahren die charakteristischen Merkmale (Signaturen) gesucht.

Dabei werden in aller Regel Mischsignaturen auftreten, da das Gesichtsfeld unterschiedlich große Anteile von Kitz und Umgebung enthält. In solchen Fällen werden räumlich angrenzende Messungen vergleichend mit in die Auswertung einbezogen.

Zeigen aneinander angrenzende Messungen ähnliche Mischsignaturen, die nächst angrenzenden aber nicht mehr, so ist das ein Hinweis auf ein gefundenes Kitz. Mischsignaturen in nur einer Messung deuten auf den seltenen Fall hin, dass ein Kitz teilweise von Gras bedeckt ist. Zur Verringerung des Auftretens von Mischsignaturen kann auch ein Gerät mit kleinerem Gesichtsfeldwinkel verwendet werden, das am Boden einen Bereich mit geringerem Durchmesser (beispielsweise zwischen etwa 5 cm bis 10 cm und 30 cm) als der eines Kitzes erfasst. Mit einem solchen Gerät ist die Detektion einfacher und zuverlässiger durchzuführen.

Es können abbildende Spektrometer eingesetzt werden, die ein multispektrales Bild, d.h. ein Spektrum zu jedem Bildpunkt bzw. ein Bild zu jedem Spektralkanal der vom Gesichtsfeld erfassten Szene aufnehmen. Der Gesichtsfeldwinkel (Field of View, FoV) wird dabei so dimensioniert, dass der erfasste Bodenbereich etwa den Durchmesser des gesuchten Tiers, beispielsweise eines Rehkitzes hat.

Der Gesichtsfeldwinkel kann alternativ auch größer sein, solange auch an den Rändern des Gesichtsfelds der unverstellte Blick zum Wiesenboden und vor allem eine Sichtverbindung zu einem Kitz in seinem Lager gewährleistet sind.

Der Gesichtsfeldwinkel eines jeden einzelnen Bildpunkts (Instantaneous Field of View, IFoV) ist in jedem Fall wesentlich kleiner als der FoV. Somit ist sicher gestellt, dass von den Körpern der gesuchten Tiere viele Messpunkte erfasst werden, da jeder Bildpunkt wesentlich kleiner als das gesuchte Tier ist. Zur Detektion werden die beiden nachstehend beschriebenen Verfahren alternativ oder in Kombination verwendet:

In den Spektren eines jeden Bildpunkts eines jeden Bildes werden mittels eines oder mehrerer der vorstehend genannten Verfahren die charakteristischen Merkmale (Signaturen) des Tieres gesucht. Da viele Bildpunkte eines Tiers erfasst werden, werden im Bild nur am Rande des Tierkörpers Mischsignaturen auftreten, vom Körper selbst sind es reine Signaturen. Mittels des Detektionsverfahrens wird geprüft, ob die benachbarten reinen Signaturen sich zu der typischen Größe und Form des gesuchten Tieres zusammenfügen lassen, wobei Mischsignaturen oder reine Signaturen von Gras oder Erde u.ä. die Begrenzung bilden. Form und Größe sowie Charakteristika der Signatur bilden die Suchkriterien. Signatur in Form/Größe können alternativ als einzige Kriterien verwendet werden.

In den Spektralbildern werden zunächst mit Verfahren der Mustererkennung Strukturen gesucht, die dem gesuchten Tier entsprechen. Diese Strukturen werden dann auf ihre spektrale Signatur überprüft, ebenso auch ihre unmittelbare Umgebung.

Werden als Sensorik Kameras verwendet, die ein Bild der Szene und damit auch eines Kitzes aufnehmen, so können in vorteilhafter Weise neben den dargestellten Detektionsverfahren ergänzend und unterstützend oder alternativ weitere Detektionsalgorithmen verwendet werden. 8 AT 502 858 B1

Dazu sind beispielsweise Methoden der Mustererkennung geeignet, die bestimmte geometrische Merkmale der Form, Körper und Körperteile, und der räumlichen Farbanordnung (Flecken) u. ä. erkennen.

In Fig. 6 ist über dem Gras eines Wiesenbodens ein Tragarm angedeutet, an dem zwei Sen-sormodule mit Beleuchtungseinheit montiert sind. Diese sind in einem wetterfesten und spritz/regenwasserdichten Gehäuse untergebracht. Über eine Sammeloptik (linker Zylinder in Fig. 6) empfangen die Sensoreinheiten die Strahlung der Szene innerhalb dem durch durchgezogene Linien angedeuteten Gesichtsfeldwinkel des Sensors (FoVS). Mit einer der vorstehend beschriebenen Lampen wird die Szene mittels einer Beleuchtungsoptik (rechter Zylinder in Fig. 6) bestrahlt, wobei der Gesichtsfeldwinkel der Beleuchtungsoptik (FoVB, gestrichelte Linien) etwas größer als der des Sensors (FoVS) ist, wodurch eine zuverlässige Ausleuchtung der Ränder des FoVS erreicht wird.

In einer bevorzugten Ausführungsform wird als Sensor eine Farbvideokamera verwendet, vorzugsweise eine Drei-Chipkamera, die ein echtes (ursprüngliches) RGB-(Rot/Grün/Blau)-Signal liefert. Zur Auswertung der erfassten Bilder werden die an Hand von Fig. 1 und Fig. 2 sowie Fig. 4 und Fig. 5 beschrieben Verfahren einzeln oder in Kombination verwendet.

In Abwandlung der vorstehend beschriebenen Ausführungsform wird als Sensor eine Kamera verwendet, die im nahen Infrarot (NIR) arbeitet, beispielsweise mit einem photovoltaischen lnGaAs-(lndium Gallium Arsenid) FPA-(Focal Plane Array) Detektor im Spektralbereich von 900 nm bis 1700 nm. Derartige Kameras gibt es mit FPAs von bis zu 640 x 512 Elementen. Mit optischen auswechselbaren Bandpassfiltern kann der Spektralbereich auf unterschiedliche Bereiche zwischen 900 nm und 1700 nm eingeengt werden, in denen eine Diskriminierung besonders zuverlässig ist. Beispielsweise kann ein Bandpassfilter von 1200 nm bis 1700 nm Durchlassbreite verwendet werden. In diesem Bereich ist der (integrierte) Reflexionsgrad eines Kitzfells deutlich größer als 0,6 und der von Gras, Heu, Erde deutlich kleiner als 0,5, wodurch eine sichere Diskriminierung möglich ist.

Der Spektralbereich kann auf 1400 nm bis 1500 nm begrenzt sein; die in Verbindung mit Fig. 4 und Fig. 5 beschriebenen Verfahren können angewendet werden. Andere Eingrenzungen sind möglich, eventuell aufgrund der Bodenbeschaffenheit des Einsatzgebietes notwendig und durch die auswechselbaren Filter leicht durchführbar. Es kann dazu auch eine ferngesteuert verstellbare Filtereinrichtung in der Kamera verwendet werden, die mehrere Filter enthält, die ferngesteuert jeweils im Strahlengang der Kamera positioniert werden können.

Ferner können abbildende Spektrometer verwendet werden, die in Teilen oder dem gesamten Spektralbereich von Sichtbaren bis 2500 nm Wellenlänge empfindlich sind und mit geeigneter spektraler Auflösung versehen sind, die sich aus den ermittelten Spektren der Tiere und ihrer Umgebung ergeben.

Auch kann als Sensorik ein Spektrometer mit unterschiedlichen Spektralbereichen verwendet werden. In der einfachsten Ausführung wird ein Spektrometer im sichtbaren Spektralbereich (analoge Videofarbkamera) verwendet, das zwei oder mehr Spektralkanäle (Rot, Grün, oder weitere Spektralkanäle) hat. Auch können Spektrometer mit Spektralbereichen entsprechend Fig. 1 bis 3 verwendet werden.

Ein Spektrometer oder ein abbildendes Spektrometer zur Verwendung des Detektionsverfahrens entsprechend der Beschreibung zu Fig. 3 und der Tabelle 1 hat beispielsweise einen Spektralbereich von 1950 nm bis 2450 nm mit fünf Spektralkanälen der Wellenlängen x1 bis x5 der Tabelle 1. Die spektrale Bandbreite der Kanäle kann wenige nm betragen, aber auch bis zu wenigen 10 nm groß sein. Als Beleuchtung wird hier vorzugsweise eine Wolframhalogenlampe oder eine Wolframbandlampe verwendet.

Claims (4)

1. 9 AT 502 858 B1 Bei der Suche anderer Tiere als Rehkitze, wie Hasen, Bodenbrüter und deren Gelege, etc., kommen die gleichen Verfahren und Vorrichtungen zur Anwendung. Es werden Reflexionsspektren der Tiere/Gelege gemessen und daraus erfindungsgemäß die zur Detektion nach einem oder mehreren der vorstehend genannten Verfahren geeigneten Spektralbereiche ausgewählt. Die verwendeten Vorrichtungen können für diese Spektralbereiche ausgerüstet sein. Patentansprüche: 1. Verfahren zum Detektieren und Diskriminieren von Tieren einschließlich Gelegen in landwirtschaftlich genutzten Wiesenflächen, wobei mittels eines an einem landwirtschaftlichen Fahrzeug angebrachten Sensorsystems spektrale Signaturen in Form von spektralen Reflexionsgraden im Bereich von 350 nm bis 2500 nm dieser Tiere einschließlich Gelegen und der Umgebung a priori ermittelt werden, dadurch gekennzeichnet, dass, nachdem a priori zwei Spektralbereiche aus Umgebungsreflexionsspektren und aus Tier- und/oder Gelege-Reflexionsspektren mit entgegengesetzten Größenrelationen ausgewählt und registriert und/oder gespeichert sind, ein Quotient Qu der Reflexionsgrade pu aus den zwei Spektralbereichen für die Umgebung U gebildet wird, so dass der Quotient Qy größer eins ist (Qu>1). sowie ein weiterer Quotient Qr der Reflexionsgrade ρτ aus denselben zwei Spektralbereichen für Tier und/oder Gelege T gebildet wird, so dass der Quotient QT kleiner eins ist (Qt<1) und wenn beim Bearbeiten der landwirtschaftlichen Wiesenfläche bezogen auf die vorgegebenen Spektralbereiche aus den gemessenen Spektren ein Quotient Qr erhalten wird, der größer eins ist, eine Sicherungs- und Rettungsmaßnahme eingeleitet wird.
2. 2. Verfahren zum Detektieren und Diskriminieren von Tieren in Gestalt von Rehkitzen in landwirtschaftlich genutzten Wiesenflächen, wobei mittels eines an einem landwirtschaftlichen Fahrzeug angebrachten Sensorsystems spektrale Signaturen in Form von spektralen Reflexionsgraden dieser Tiere einschließlich Gelegen und der Umgebung a priori ermittelt werden dadurch gekennzeichnet, dass ein an den landwirtschaftlichen Fahrzeug angebrachter Sensor im Spektralbereich zwischen 1100 nm und 1750 nm und/oder zwischen 1950 nm und 2500 nm verwendet wird, und beim Bearbeiten einer landwirtschaftlich genutzten Wiesenfläche eine Sicherungs-/ Rettungsmaßnahme eingeleitet wird, wenn im Spektralbereich wischen 1100 nm und 1750 nm ein Reflexionsgrad pi>0,6 und/oder im Spektralbereich zwischen 1950 nm und 2500 nm ein Reflexionsgrad p2>0,3 festgestellt wird.
3. 3. Verfahren zum Detektieren und Diskriminieren von Tieren in Gestalt von Rehkitzen in landwirtschaftlich genutzten Wiesenflächen, wobei mittels eines an einem landwirtschaftlichen Fahrzeug angebrachten Sensorsystems spektrale Signaturen in Form von spektralen Reflexionsgraden dieser Tiere einschließlich Gelegen und der Umgebung a priori ermittelt werden dadurch gekennzeichnet, dass ein an dem landwirtschaftlichen Fahrzeug angebrachtes Sensorsystem Reflexionsgrade in den Spektralbereichen Grün (G) um 550 nm und Rot (R) um 680 nm misst, aus den Messungen in den Spektralbereichen Rot (R) und Grün (G) Quotienten Q=R/G gebildet werden und bei einem Quotienten Q>1,5 eine Sicherungs-/Rettungsmaßnahme eingeleitet wird.
4. 4. Verfahren zum Detektieren und Diskriminieren von Tieren in Gewalt von Rehkitzen in landwirtschaftlich genutzten Wiesenflächen, wobei mittels eines an einem landwirtschaftlichen Fahrzeug angebrachten Sensorsystems spektrale Signaturen in Form von spektralen Reflexionsgraden dieser Tiere einschließlich Gelegen und der Umgebung a priori ermittelt werden dadurch gekennzeichnet, dass beim Bearbeiten der landwirtschaftlich genutzten Wiesenfläche mittels eines an dem land- 10 AT 502 858 B1 wirtschaftlichen Fahrzeug angebrachten Sensorsystems, das den Reflexionsgrad in den Spektralbereichen um 2010 nm, 2057 nm, 2105 nm, 2180 nm sowie 2236 nm misst, Quotienten der gemessenen Reflexionsgrade p(2010)/p(2057), p(2105)/p(2057), p(2105)/p(2180) und p(2236)/p(2180) gebildet werden, und 5 eine Sicherungs-/Rettungsmaßnahme eingeleitet wird, wenn alle vier ermittelten Quotien ten größer eins sind. Hiezu 3 Blatt Zeichnungen 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55