BR102022007464A2 - DETECTION DEVICE TO DETECT PLANTS AND METHOD FOR DETECTION OF PLANTS - Google Patents

DETECTION DEVICE TO DETECT PLANTS AND METHOD FOR DETECTION OF PLANTS Download PDF

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BR102022007464A2
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Nicolas Houis
Andreas Weimer
Farid Khani
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Robert Bosch Gmbh
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Abstract

A presente invenção refere-se a dispositivo de detecção (100) para detectar plantas (105), que apresenta um filtro óptico (110) e um dispositivo de iluminação (115). O filtro óptico (110) é executado a fim de filtrar luz verde e/ou luz azul e deixar passar luz vermelha (120) e luz infravermelha próxima (125) do dispositivo de iluminação (115), e luz solar vermelha (130) e luz solar infravermelha próxima (135). O dispositivo de iluminação (115) é executado a fim de emitir a luz vermelha (120) com uma primeira potência de radiação, e a luz infravermelha próxima (125) com uma segunda potência de radiação, sendo que, uma primeira relação entre a primeira potência de radiação e a segunda potência de radiação foi adaptada inicialmente a uma segunda relação entre uma primeira potência de radiação solar de luz solar vermelha (130) e uma segunda potência de radiação solar de luz solar infravermelha próxima (135) antecipadamente, ou pode ser alterada durante a operação por meio de um sensor de luz adicional.

Figure 102022007464-0-abs
The present invention relates to a detection device (100) for detecting plants (105), which has an optical filter (110) and an illumination device (115). The optical filter (110) is implemented in order to filter green light and/or blue light and pass red light (120) and near infrared light (125) from the lighting device (115), and red sunlight (130) and near infrared sunlight (135). The lighting device (115) is designed to emit red light (120) with a first radiation power, and near-infrared light (125) with a second radiation power, whereby a first relationship between the first radiation power and the second radiation power was adapted initially to a second ratio between a first solar radiation power of red sunlight (130) and a second solar radiation power of near-infrared sunlight (135) in advance, or it can be changed during operation by means of an additional light sensor.
Figure 102022007464-0-abs

Description

DISPOSITIVO DE DETECÇÃO PARA DETECTAR PLANTAS E MÉTODO PARA DETECÇÃO DE PLANTASDETECTION DEVICE FOR DETECTING PLANTS AND METHOD FOR DETECTING PLANT CAMPO DA INVENÇÃOFIELD OF THE INVENTION

[001] A presente invenção refere-se a dispositivo ou a método de acordo com o gênero das reivindicações independentes.[001] The present invention relates to a device or a method according to the genre of the independent claims.

[002] Uma câmera, que é usada ao ar livre para a detecção de plantas deve ser capaz de lidar com oscilações significativas de brilho, como sol, sombra, sombras projetadas, nuvens e noite. Isso representa um grande desafio para um sensor de imagem.[002] A camera, which is used outdoors for the detection of plants must be able to deal with significant fluctuations in brightness, such as sun, shade, projected shadows, clouds and night. This poses quite a challenge for an image sensor.

DESCRIÇÃO DETALHADA DA INVENÇÃODETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

[003] Diante desse antecedente, com a abordagem aqui apresentada, um dispositivo de detecção para detectar plantas e um método para a detecção de plantas são apresentados de acordo com as reivindicações principais. Por meio das medidas apresentadas nas reivindicações dependentes, são possíveis aperfeiçoamentos e melhorias vantajosos do dispositivo indicado na reivindicação independente.[003] In view of this background, with the approach presented here, a detection device for detecting plants and a method for detecting plants are presented in accordance with the main claims. By means of the measures presented in the dependent claims, improvements and advantageous improvements of the device indicated in the independent claim are possible.

[004] As vantagens que podem ser alcançadas com a abordagem apresentada consistem no fato de que é criado um dispositivo de detecção que pode ser realizado de forma econômica, que possibilita uma detecção robusta de plantas, independente das condições ambientais.[004] The advantages that can be achieved with the presented approach consist in the fact that a detection device is created that can be carried out in an economical way, which enables a robust detection of plants, independent of the environmental conditions.

[005] Um dispositivo de detecção para detectar plantas apresenta um filtro óptico e um dispositivo de iluminação. O filtro óptico é executado para filtrar luz verde e/ou luz azul e deixar passar luz vermelha e luz infravermelha próxima do dispositivo de iluminação, e luz solar vermelha e luz solar infravermelha próxima. O dispositivo de iluminação é executado para emitir a luz vermelha com uma primeira potência de radiação e para emitir a luz infravermelha próxima com uma segun-da potência de radiação, sendo que, uma primeira relação entre a primeira potência de radiação e a segunda potência de radiação está adaptada a uma segunda relação entre uma primeira potência de radiação solar de luz solar vermelha e uma segunda potência de radiação solar de luz solar infravermelha próxima. A primeira relação entre a primeira potência de radiação e a segunda potência de radiação pode ser adaptada inicialmente à segunda relação entre a primeira potência de radiação solar de luz solar vermelha e a segunda potência de radiação solar de luz solar infravermelha próxima com antecedência ou pode ser alterada por meio de um sensor de luz adicional durante a operação.[005] A detection device for detecting plants has an optical filter and an illumination device. The optical filter is performed to filter green light and/or blue light and pass red light and near infrared light to the lighting device, and red sunlight and near infrared sunlight. The lighting device is implemented to emit red light with a first radiation power and to emit near-infrared light with a second radiation power, whereby a first ratio between the first radiation power and the second power of radiation radiation is adapted to a second ratio between a first solar radiation power of red sunlight and a second solar radiation power of near-infrared sunlight. The first relationship between the first solar radiation power and the second radiation power can be adapted initially to the second relationship between the first solar radiation power of red sunlight and the second solar radiation power of near-infrared sunlight in advance or can be changed by means of an additional light sensor during operation.

[006] O filtro óptico é executado para filtrar, isto é, para bloquear a luz verde e/ou a luz azul, a qual pode ser, por exemplo, luz solar verde e/ou luz solar azul refletida em uma planta. O filtro óptico é executado para deixar passar a luz vermelha como luz vermelha do dispositivo de iluminação refletida na planta, e a luz infravermelha próxima como luz infravermelha próxima vermelha do dispositivo de iluminação refletida na planta, e a luz solar vermelha como luz solar vermelha refletida na planta, e a luz solar infravermelha próxima como luz solar infravermelha próxima refletida na planta. De forma vantajosa, o filtro óptico serve para o propósito de filtrar a luz verde e/ou azul não necessária para a detecção de plantas, e para deixar passar a luz vermelha e a luz infravermelha próxima que serve para a detecção de plantas. Para isso, a passagem do filtro óptico e os espectros do dispositivo de iluminação estão sincronizados um ao outro com precisão. Graças ao dispositivo de iluminação, a luz vermelha e a luz infravermelha próxima vantajosas para a detecção de plantas são até mesmo intensificadas. A segunda relação entre a primeira potência de radiação solar de luz solar vermelha e a segunda potência de radiação solar de luz solar infravermelha próxima pode ser predeterminada, ou com auxílio de uma medição atual ou de medições atuais contínuas das potências de radiação solar podem ser determinadas de novo uma vez ou continuamente. Adaptar a primeira relação entre a primeira potência de radiação e a segunda potência de radiação à segunda relação entre a primeira potência de radiação solar de luz solar vermelha e a segunda potência de radiação solar de luz solar infravermelha próxima cria uma relação ideal da luz vermelha e da luz infravermelha próxima para a detecção de plantas, uma vez que assim a segunda relação natural das potências de radiação solar de luz solar vermelha e de luz solar infravermelha próxima é imitada e, por conseguinte, é reforçada.[006] The optical filter is performed to filter, that is, to block green light and/or blue light, which may be, for example, green sunlight and/or blue sunlight reflected from a plant. The optical filter is implemented to pass red light as red light from the lighting device reflected on the plant, and near infrared light as red near infrared light from the lighting device reflected on the plant, and red sunlight as red sunlight reflected on the plant. on the plant, and near-infrared sunlight as near-infrared sunlight reflected off the plant. Advantageously, the optical filter serves the purpose of filtering green and/or blue light not necessary for detecting plants, and for letting through red light and near infrared light which serves for detecting plants. For this, the optical filter pass and the spectra of the lighting device are precisely synchronized with each other. Thanks to the lighting device, the red light and near-infrared light advantageous for plant detection are even intensified. The second ratio between the first solar radiation power of red sunlight and the second solar radiation power of near-infrared sunlight can be predetermined, or with the aid of a current measurement or continuous current measurements of the solar radiation powers can be determined again once or continuously. Adapting the first relationship between the first radiation power and the second radiation power to the second relationship between the first solar radiation power of red sunlight and the second solar radiation power of near-infrared sunlight creates an ideal relationship of red light and of near-infrared light for detecting plants, since in this way the second natural ratio of solar radiation powers of red sunlight and near-infrared sunlight is mimicked and therefore reinforced.

[007] O dispositivo de iluminação pode apresentar uma pluralidade de meios de iluminação vermelhos para a emissão da luz vermelha e uma pluralidade de meios de iluminação NIR para a emissão da luz infravermelha próxima. No caso dos meios de iluminação pode se tratar de diodos de iluminação, abreviado "LED"s. Os diodos de iluminação desse tipo representam uma fonte de iluminação de baixo custo e vida longa.[007] The lighting device may have a plurality of red lighting means for emitting red light and a plurality of NIR lighting means for emitting near-infrared light. In the case of lighting means, these may be lighting diodes, abbreviated "LED"s. Lighting diodes of this type represent a low-cost, long-life light source.

[008] Além disso, o dispositivo de detecção pode apresentar um dispositivo de ativação, que é executado para ativar os meios de iluminação vermelhos e os meios de iluminação NIR na primeira relação entre si. Assim, em função da segunda relação, os meios de iluminação podem ser ativados na primeira relação. Por exemplo, o dispositivo de ativação pode ser executado para ativar os meios de iluminação vermelhos dependendo de uma faixa de passagem de comprimentos de onda do filtro óptico para a luz vermelha, e os meios de iluminação NIR, dependendo de uma faixa de passagem de comprimentos de onda do filtro óptico para a luz infravermelha próxima.[008] Furthermore, the detection device may have an activation device, which is performed to activate the red illuminating means and the NIR illuminating means in the first relation to each other. Thus, depending on the second relationship, the lighting means can be activated in the first relationship. For example, the triggering device can be implemented to activate the red illuminating means depending on a passband of wavelengths of the optical filter for red light, and the NIR illuminating means depending on a passband of wavelengths. waveform of the optical filter for near-infrared light.

[009] Por exemplo, o dispositivo de ativação pode ser executado para selecionar um número dos meios de iluminação vermelhos a serem ativados e um número dos meios de iluminação NIR a serem ati-vados de acordo com a primeira relação da pluralidade de meios de iluminação vermelhos e da pluralidade de meios de iluminação NIR. Dessa forma podem ser selecionados dos meios de iluminação disponíveis no total, meios de iluminação a serem ativados de acordo com a primeira relação. Se a primeira relação for alterada, por exemplo, em virtude de uma potência de radiação solar que se altera, por exemplo, um LED vermelho ativo pode ser desativado, e para isso pode ser ativado um meio de iluminação NIR adicional ou vice-versa. De acordo com uma modalidade, a pluralidade de meios de iluminação vermelhos e a pluralidade de meios de iluminação NIR podem ser executadas como redutores de luz. Nesse caso, o dispositivo de ativação pode ser executado para ajustar um primeiro nível de escurecimento da pluralidade de meios de iluminação vermelhos e um segundo nível de escurecimento da pluralidade de meios de iluminação NIR de acordo com a primeira relação. Por meio dos níveis de escurecimento, pode ser ajustada uma intensidade da radiação emitida pelos meios de iluminação. Dessa forma, os meios de iluminação podem ser reduzidos, de tal modo que a luz vermelha é emitida com a primeira potência de radiação e a luz infravermelha próxima é emitida com a segunda potência de radiação.[009] For example, the activation device can be executed to select a number of red lighting means to be activated and a number of NIR lighting means to be activated according to the first ratio of the plurality of lighting means red lights and the plurality of NIR illumination means. In this way, lighting means to be activated according to the first relationship can be selected from the available lighting means in total. If the first ratio changes, for example due to a changing solar radiation power, for example, an active red LED can be switched off, and an additional NIR lighting means can be switched on for this, or vice versa. According to an embodiment, the plurality of red illuminating means and the plurality of NIR illuminating means can be performed as dimmers. In that case, the enabling device can be performed to adjust a first level of dimming of the plurality of red illuminating means and a second level of dimming of the plurality of NIR illuminating means in accordance with the first relationship. By means of the dimming levels, an intensity of the radiation emitted by the lighting means can be adjusted. In this way, the illuminating means can be reduced such that red light is emitted with the first radiation power and near infrared light is emitted with the second radiation power.

[010] Momentaneamente, deve-se partir do fato de que o sol se comporta sempre igual. No entanto, de acordo com uma primeira modalidade, com um sensor de luz separado "live" é possível medir o espectro solar, e adaptar as relações de LED continuamente ao sol, por meio de redução de luz correspondente. Nesse caso, deve ser atentado para o fato de que o sensor de luz é direcionado, de forma ideal, contra o ar livre e assim, não recebe nenhuma luz interferente do sistema ou do trator propriamente dito. De acordo com uma modalidade, o sensor de luz apresenta uma relação do espectro vermelho e do espectro NIR nas bandas, ajustadas ao filtro da lente na câmera. De mo-do alternativo, é determinada a relação dos raios solares vermelhos e NIR uma vez com um espectrômetro, e a potência dos meios de iluminação, por exemplo, potência de LED já é adaptada na colocação do sistema e não é mais alterada.[010] For the moment, one must start from the fact that the sun always behaves the same. However, according to a first embodiment, with a separate "live" light sensor it is possible to measure the solar spectrum, and adapt the LED ratios continuously to the sun, by means of corresponding light reduction. In this case, attention should be paid to the fact that the light sensor is ideally directed towards the open air and thus does not receive any interfering light from the system or the tractor itself. According to one embodiment, the light sensor presents a ratio of the red spectrum and the NIR spectrum in the bands, adjusted to the lens filter in the camera. Alternatively, the ratio of red sunrays and NIR is determined once with a spectrometer, and the power of the lighting means, eg LED power, is already adapted in the placement of the system and is not changed further.

[011] De acordo com uma modalidade, o filtro óptico pode ser formado como um filtro de banda dupla, que deixa passar a luz solar vermelha e a luz vermelha na faixa vermelha da banda de comprimento de onda e/ou a luz solar infravermelha próxima e a luz infravermelha próxima, na faixa infravermelha próxima da banda de comprimento de onda. O filtro de banda dupla pode ser executado, por exemplo, para deixar passar a luz solar vermelha e a luz vermelha na faixa vermelha da banda de comprimento de onda de 600 nm a 700 nm, por exemplo, de 640 nm a 680 nm, e/ou a luz solar infravermelha próxima e para deixar passar a luz infravermelha próxima na faixa infravermelha próxima da banda de comprimento de onda de 800 nm a 1000 nm, por exemplo, de 815 nm a 880 nm. Faixas da banda de comprimento de onda desse tipo servem para a detecção de plantas.[011] According to one embodiment, the optical filter can be formed as a dual-band filter, which passes red sunlight and red light in the red band of the wavelength band and/or near-infrared sunlight and near-infrared light, in the near-infrared range of the wavelength band. The dual-band filter can be implemented, for example, to let through red sunlight and red light in the red range of the wavelength band from 600 nm to 700 nm, for example from 640 nm to 680 nm, and /or near-infrared sunlight and to pass near-infrared light in the near-infrared range of the wavelength band from 800 nm to 1000 nm, for example from 815 nm to 880 nm. Ranges of the wavelength band of this type serve for the detection of plants.

[012] O dispositivo de iluminação pode ser executado para emitir a luz vermelha na primeira relação com referência à luz infravermelha próxima, que representa uma relação de 0,66. Isto corresponde a uma relação da potência de radiação solar de luz solar vermelha para a potência de radiação solar de luz solar infravermelha próxima. Por exemplo, o dispositivo de iluminação pode ser executado para converter essa relação, pelo fato de que ele causa uma ativação de seis meios de iluminação vermelhos e nove meios de iluminação NIR. De modo alternativo, o sistema já é colocado desde o início, de tal modo que as relações de LED se ajustam.[012] The lighting device can be implemented to emit red light in the first ratio with reference to near-infrared light, which represents a ratio of 0.66. This corresponds to a ratio of the solar radiation power of red sunlight to the solar radiation power of near-infrared sunlight. For example, the lighting device can be performed to convert this ratio, by the fact that it causes an activation of six red lighting media and nine NIR lighting media. Alternatively, the system is already placed from the start, such that the LED ratios fit.

[013] Além disso, é vantajoso se, de acordo com uma modalidade, o dispositivo de detecção apresentar um sensor de imagem com primeiros pontos de imagem para detectar a luz vermelha e luz solar vermelha passada pelo filtro óptico, e com segundos pontos de imagem para detectar a luz infravermelha próxima passada pelo filtro óptico e a luz solar infravermelha próxima. Nesse caso, o sensor de imagem pode ser executado para gerar uma imagem da câmera com uso da luz detectada pelos pontos de imagem. Graças ao sensor de imagem, as reflexões de luz vermelhas e infravermelhas próximas de plantas podem ser detectadas para a detecção robusta de plantas. O resultado em forma de imagem da câmera pode servir para a avaliação em relação à detecção de plantas.[013] Furthermore, it is advantageous if, according to one embodiment, the detection device has an image sensor with first image points for detecting red light and red sunlight passed through the optical filter, and with second image points to detect near-infrared light passed through the optical filter and near-infrared sunlight. In that case, the image sensor can be performed to generate an image from the camera using the light detected by the image points. Thanks to the image sensor, red and near-infrared light reflections from plants can be detected for robust plant detection. The result in the form of a camera image can be used for evaluation in relation to the detection of plants.

[014] Além disso, o dispositivo de detecção pode apresentar um dispositivo de determinação, que é executado para determinar a segunda relação com uso da luz detectada pelos pontos de imagem. Para isso, o dispositivo de determinação pode ser executado para desativar o dispositivo de iluminação, e determinar a segunda relação com uso de luz solar vermelha detectada pelos primeiros pontos de imagem, e de luz solar infravermelha próxima detectada pelos segundos pontos de imagem. Assim uma intensidade de luz solar vermelha detectada nos primeiros pontos de imagem pode determinar uma intensidade da luz vermelha a ser emitida pelo dispositivo de iluminação. De modo correspondente, uma intensidade de luz solar infravermelha próxima detectada nos segundos pontos de imagem pode determinar uma intensidade da luz infravermelha próxima a ser emitida pelo dispositivo de iluminação.[014] In addition, the detection device may have a determination device, which is performed to determine the second relationship using the light detected by the image points. For this, the determining device can be performed to turn off the lighting device, and determine the second relationship using red sunlight detected by the first image points, and near infrared sunlight detected by the second image points. Thus an intensity of red sunlight detected at the first image points can determine an intensity of red light to be emitted by the lighting device. Correspondingly, an intensity of near infrared sunlight detected at the second image points can determine an intensity of near infrared light to be emitted by the illuminator.

[015] De modo adicional ou alternativo, o dispositivo de determinação pode ser executado para determinar uma segunda relação com uso de luz solar vermelha detectada pelos primeiros pontos de imagem dispostos em uma primeira seção de sensor de imagem do sensor de imagem, e de luz solar infravermelha próxima detectada pelos segundos pontos de imagem dispostos na primeira seção de sensor de imagem do sensor de imagem, e para determinar a primeira relação com uso da luz vermelha detectada pelos primeiros pontos de imagem dispostos na segunda seção de sensor de imagem do sensor de imagem, e da luz infravermelha próxima detectada pelos segundos pontos de imagem dispostos na segunda seção de sensor de imagem do sensor de imagem, e sendo que, o dispositivo de iluminação pode ser executado para alterar a primeira potência de radiação em relação à segunda potência de radiação até que a primeira relação corresponda à segunda relação. A primeira seção de sensor de imagem pode ser coordenada a uma área de observação do sensor de imagem disposta no sol. A segunda seção de sensor de imagem pode ser coordenada a uma outra área de observação do sensor de imagem. A fim de encontrar a relação correta, nesse método seções de sensor de imagem sobre expostas ou muito expostas à luz e insuficientemente expostas à luz/ sombreadas são adaptadas uma à outra até que elas correspondam uma à outra.[015] Additionally or alternatively, the determining device can be performed to determine a second relationship using red sunlight detected by the first image points arranged on a first image sensor section of the image sensor, and light near-infrared solar radiation detected by the second image points disposed on the first image sensor section of the image sensor, and to determine the first ratio using red light detected by the first image points disposed on the second image sensor section of the image sensor. image, and the near infrared light detected by the second image points disposed on the second image sensor section of the image sensor, and being that, the lighting device can be performed to change the first power of radiation with respect to the second power of radiation until the first ratio matches the second ratio. The first image sensor section may be coordinated to an image sensor observation area disposed on the sun. The second image sensor section can be coordinated to another image sensor observation area. In order to find the correct ratio, in this method sections of image sensor overexposed or overexposed to light and underexposed to light/shaded are matched to each other until they match each other.

[016] De acordo com uma modalidade, o dispositivo de detecção pode apresentar um dispositivo de reconhecimento, que é executado para reconhecer uma planta com uso da imagem da câmera.[016] According to one embodiment, the detection device may have a recognition device, which is performed to recognize a plant using the camera image.

[017] Um método para a detecção de plantas apresenta uma etapa da filtragem, uma etapa da passagem e uma etapa da emissão. Na etapa da filtragem, é filtrada luz verde e/ou luz azul. Na etapa da passagem, são passadas a luz vermelha e a luz infravermelha próxima de um dispositivo de iluminação, e luz solar vermelha e luz solar infravermelha próxima. Na etapa da emissão, são emitidas a luz vermelha com uma primeira potência de radiação, e a luz infravermelha próxima com uma segunda potência de radiação, sendo que, uma primeira relação entre a primeira potência de radiação e a segunda potência de radiação é adaptada a uma segunda relação entre uma primeira potência de radiação solar de luz solar vermelha e uma segunda potência de radiação solar de luz solar infravermelha próxima.[017] A method for detecting plants has a filtering step, a passage step and an emission step. In the filtering step, green light and/or blue light is filtered. In the passing step, red light and near infrared light from a lighting device, and red sunlight and near infrared sunlight are passed. In the emission step, red light is emitted with a first radiation power, and near-infrared light with a second radiation power, whereby a first ratio between the first radiation power and the second radiation power is adapted to a second ratio between a first solar radiation power of red sunlight and a second solar radiation power of near-infrared sunlight.

[018] Esse método pode ser implementado em um aparelho de controle, por exemplo, em software ou hardware ou em uma forma mista de software e hardware. Por exemplo, o método pode ser executado com uso do dispositivo de detecção.[018] This method can be implemented in a control device, for example, in software or hardware or in a mixed form of software and hardware. For example, the method can be performed using the detection device.

[019] Modalidades exemplares da abordagem apresentada aqui estão representadas nos desenhos e serão esclarecidas em mais detalhes a seguir. São mostrados:
Na Figura 1, uma representação esquemática de um dispositivo de detecção para a detecção de plantas de acordo com uma modalidade;
Na Figura 2, uma representação esquemática de uma distribuição de valores de cinza de pontos de imagem de um sensor de imagem em uma cena ensolarada;
Na Figura 3, uma representação esquemática de uma distribuição de valores de cinza de pontos de imagem de um sensor de imagem de acordo com uma modalidade em uma cena ensolarada;
Na Figura 4, uma representação esquemática de curvas de resposta de um sensor de imagem, de áreas de passagem de um filtro óptico e espectros de LED de um dispositivo de iluminação de um dispositivo de detecção de acordo com uma modalidade;
Na Figura 5, uma representação esquemática de uma radiação solar terrestre;
Na Figura 6, uma representação esquemática de uma imagem da câmera de um dispositivo de detecção com sensor de imagem e dispositivo de determinação de acordo com uma modalidade; e
Na Figura 7, um fluxograma de um método para a detecção de plantas de acordo com uma modalidade.[019] Exemplary modalities of the approach presented here are represented in the drawings and will be clarified in more detail below. They are shown:
In Figure 1, a schematic representation of a detection device for detecting plants according to an embodiment;
In Figure 2, a schematic representation of a distribution of gray values of image points of an image sensor in a sunny scene;
In Figure 3, a schematic representation of a distribution of gray values of image points of an image sensor according to a modality in a sunny scene;
In Figure 4, a schematic representation of response curves of an image sensor, of passage areas of an optical filter and LED spectra of an illumination device of a detection device according to one modality;
In Figure 5, a schematic representation of terrestrial solar radiation;
In Figure 6, a schematic representation of a camera image of a detection device with image sensor and determination device according to one modality; and
In Figure 7, a flowchart of a method for detecting plants according to an embodiment.

[020] Na descrição a seguir de modalidades exemplares vantajosas da presente invenção, para os elementos representados nas diversas Figuras e que atuam de modo semelhante, são usados núme-ros de referência iguais ou semelhantes, sendo que, é abolida uma descrição repetida desses elementos.[020] In the following description of exemplary advantageous embodiments of the present invention, for the elements represented in the various Figures and which act in a similar way, the same or similar reference numerals are used, and a repeated description of these elements is abolished .

[021] A Figura 1 mostra uma representação esquemática de um dispositivo de detecção 100 para a detecção de plantas 105 de acordo com uma modalidade.[021] Figure 1 shows a schematic representation of a detection device 100 for detecting plants 105 according to one embodiment.

[022] O dispositivo de detecção 100 apresenta um filtro óptico 110 e um dispositivo de iluminação 115. O filtro óptico 110 é executado a fim de filtrar luz verde e/ou luz azul e deixar passar luz vermelha 120 e luz infravermelha próxima 125 do dispositivo de iluminação 115, e luz solar vermelha 130 e luz solar infravermelha próxima 135. O dispositivo de iluminação 115 é executado a fim de emitir a luz vermelha 120 com uma primeira potência de radiação, e a luz infravermelha próxima 125 com uma segunda potência de radiação, sendo que, uma primeira relação entre a primeira potência de radiação e a segunda potência de radiação foi adaptada a uma segunda relação entre uma primeira potência de radiação solar de luz solar vermelha 130, e uma segunda potência de radiação solar de luz solar infravermelha próxima 135.[022] The detection device 100 has an optical filter 110 and an illumination device 115. The optical filter 110 is implemented in order to filter green light and/or blue light and let red light 120 and near infrared light 125 pass through the device of illumination 115, and red sunlight 130 and near infrared sunlight 135. The illumination device 115 is arranged to emit red light 120 with a first radiation power, and near infrared light 125 with a second radiation power , whereby a first relationship between the first radiation power and the second radiation power was adapted to a second relationship between a first solar radiation power of red sunlight 130, and a second solar radiation power of near-infrared sunlight 135.

[023] De acordo com essa modalidade, o filtro óptico 110 é executado a fim de bloquear a luz verde e/ou a luz azul, que é a luz solar verde e/ou a luz solar azul refletida na planta 105. Além disso, de acordo com essa modalidade, o filtro óptico 110 é executado a fim de deixar passar a luz vermelha 120, como luz vermelha do dispositivo de iluminação 115 refletida na planta 105, e a luz infravermelha próxima 125 como luz infravermelha próxima 125 do dispositivo de iluminação 115 refletida na planta 105, e a luz solar vermelha 130 como luz solar vermelha 130 refletida na planta 105, e a luz solar infravermelha próxima 135 como luz infravermelha próxima 135 refletida na planta 105. De acordo com essa modalidade, o filtro óptico 110 é formado como um filtro de banda dupla, que deixa passar a luz solar vermelha 130 e a luz vermelha 120 na faixa vermelha da banda de comprimento de onda e/ou a luz solar infravermelha próxima 135 e a luz infravermelha próxima 125 na faixa infravermelha próxima da banda de comprimento de onda. De acordo com uma modalidade, o filtro de banda dupla é executado para deixar passar a luz solar vermelha 130 e a luz vermelha 120 na faixa vermelha da banda de comprimento de onda de 600 nm a 700 nm, por exemplo, de 640 nm a 680 nm, e/ou a luz solar infravermelha próxima 135 e a luz infravermelha próxima 125 na faixa infravermelha próxima da banda de comprimento de onda de 800 nm a 1000 nm, por exemplo, de 815 nm a 880 nm.[023] According to this embodiment, the optical filter 110 is implemented in order to block green light and/or blue light, that is green sunlight and/or blue sunlight reflected from the plant 105. In addition, according to this modality, the optical filter 110 is implemented in order to pass the red light 120, as red light from the lighting device 115 reflected in the plant 105, and the near infrared light 125 as near infrared light 125 from the lighting device 115 reflected from the plant 105, and red sunlight 130 as red sunlight 130 reflected from the plant 105, and near-infrared sunlight 135 as near-infrared light 135 reflected from the plant 105. According to this embodiment, the optical filter 110 is formed as a dual band filter, which passes red sunlight 130 and red light 120 in the red band of the wavelength band and/or near infrared sunlight 135 and near infrared light 125 in the near infrared band of the wavelength band. According to one embodiment, the dual-band filter is implemented to pass red sunlight 130 and red light 120 in the red range of the wavelength band from 600 nm to 700 nm, for example from 640 nm to 680 nm, and/or near infrared sunlight 135 and near infrared light 125 in the near infrared range of the wavelength band from 800 nm to 1000 nm, for example from 815 nm to 880 nm.

[024] De acordo com essa modalidade, o dispositivo de iluminação 115 apresenta uma pluralidade de meios de iluminação vermelhos 140, nesse caso, a título de exemplo, seis meios de iluminação vermelhos 140, para a emissão da luz vermelha 120, e uma pluralidade de meios de iluminação NIR 145, nesse caso, a título de exemplo, nove meios de iluminação NIR 145, para a emissão da luz infravermelha próxima 125.[024] According to this embodiment, the lighting device 115 has a plurality of red lighting means 140, in this case, by way of example, six red lighting means 140, for emitting red light 120, and a plurality of NIR lighting means 145, in this case, by way of example, nine NIR lighting means 145, for emitting near infrared light 125.

[025] De acordo com essa modalidade, o dispositivo de iluminação 115 é executado para emitir a luz vermelha 120 na primeira relação com referência à luz infravermelha próxima 125, que representa uma relação de 0,66. De acordo com essa modalidade, o dispositivo de iluminação 115 é executado para converter essa relação, pelo fato de que ele causa uma ativação de seis meios de iluminação vermelhos 140 e nove meios de iluminação NIR 145. Nesse caso, o número de seis ou nove meios de iluminação é selecionado apenas a título de exemplo. Também pode ser usado um outro número de meios de iluminação, que estão na relação, a título de exemplo, de 0,66 ou em uma outra relação correspondente.[025] According to this embodiment, the lighting device 115 is executed to emit the red light 120 in the first ratio with reference to the near infrared light 125, which represents a ratio of 0.66. According to this embodiment, the lighting device 115 is performed to convert this ratio, in that it causes an activation of six red lighting means 140 and nine NIR lighting means 145. In that case, the number of six or nine Illumination media is selected as an example only. Another number of lighting means may also be used, which are in the ratio, by way of example, of 0.66 or in another corresponding ratio.

[026] Além disso, de acordo com essa modalidade, o dispositivo de detecção 100 apresenta um dispositivo de ativação 150, um sensor de imagem 155, um dispositivo de reconhecimento 160 e/ou um dispositivo de determinação 162. O dispositivo de ativação 150 é executado para ativar os meios de iluminação vermelhos 140 e os meios de iluminação NIR 145 na primeira relação entre si. De acordo com uma modalidade, o dispositivo de ativação 150 é executado para o propósito de reduzir a luz, de forma apropriada, dos meios de iluminação 140, 145, a fim de obter a relação desejada entre a luz vermelha 120 e a luz infravermelha próxima 125. Para isso, o dispositivo de ativação 150 é executado, por exemplo, para selecionar os graus de redução de luz dos meios de iluminação 140, 145, de tal modo que a luz emitida pelos meios de iluminação 140, 145 é adaptada à relação especificada ou predetermina atualmente da radiação solar vermelha R e NIR.[026] Furthermore, according to this embodiment, the detection device 100 has an activation device 150, an image sensor 155, a recognition device 160 and/or a determination device 162. The activation device 150 is performed to activate the red illuminating means 140 and the NIR illuminating means 145 in first relation to each other. According to one embodiment, the activation device 150 is implemented for the purpose of dimming, appropriately, the illumination means 140, 145, in order to obtain the desired ratio between the red light 120 and the near infrared light 125. For this, the activation device 150 is performed, for example, to select the degrees of light reduction of the illuminating means 140, 145, in such a way that the light emitted by the illuminating means 140, 145 is adapted to the ratio specified or currently predetermines red solar radiation R and NIR.

[027] Opcionalmente, nesse caso, o dispositivo de ativação 150 é executado para selecionar um número apropriado de meios de iluminação vermelhos e de meios de iluminação NIR a serem ativados 145 de acordo com a primeira relação. Por exemplo, os meios de iluminação vermelhos 140 e os meios de iluminação NIR 145 nesse caso, podem ser selecionados, de tal modo que seja ativada uma quantidade máxima possível ou mínima predeterminada de meios de iluminação 140, 145. O sensor de imagem 155 apresenta primeiros pontos de imagem 165 para detectar a luz vermelha 120 e a luz solar vermelha 130 passadas pelo filtro óptico 110, e segundos pontos de imagem 170 para detectar a luz infravermelha próxima 125 e a luz solar infravermelha próxima 135 passadas pelo filtro óptico 110, sendo que, o sensor de imagem 155 é executado para gerar uma imagem da câmera 175 com uso da luz 120, 125, 130, 135 detectada pelos pontos de imagem 165, 170. O dispositivo de reconhecimento 160 é executado para reconhecer as plantas 105 com uso da imagem da câmera 175.[027] Optionally, in that case, the activating device 150 is performed to select an appropriate number of red illuminating means and NIR illuminating means to be activated 145 in accordance with the first relation. For example, the red illuminating means 140 and the NIR illuminating means 145 in that case can be selected such that a predetermined maximum possible or minimum amount of illuminating means 140, 145 is activated. first image points 165 for detecting red light 120 and red sunlight 130 passed through optical filter 110, and second image points 170 for detecting near infrared light 125 and near infrared sunlight 135 passed through optical filter 110, being whereas, image sensor 155 is performed to generate an image from camera 175 using light 120, 125, 130, 135 detected by image points 165, 170. Recognition device 160 is performed to recognize plants 105 using of the camera image 175.

[028] O dispositivo de determinação 162 é executado para de-terminar a segunda relação com uso da luz 120, 125, 130, 135 detectada pelos pontos de imagem 165, 170. Para isso, o dispositivo de determinação 180 pode ser executado, por exemplo, para desativar o dispositivo de iluminação 115, e a segunda relação com uso de luz solar vermelha 130 detectada pelos primeiros pontos de imagem 165, e de luz solar infravermelha próxima 135 detectada pelos segundos pontos de imagem 170. Assim, de acordo com uma modalidade, uma intensidade de luz solar vermelha 130 detectada nos primeiros pontos de imagem 165 é usada para a determinação de uma intensidade da luz vermelha 120 a ser emitida pelo dispositivo de iluminação 115. De modo correspondente, com uso de uma intensidade de luz solar infravermelha próxima 135 detectada nos segundos pontos de imagem 170 é determinada uma intensidade da luz infravermelha próxima 125 a ser emitida pelo dispositivo de iluminação 115. De acordo com uma modalidade alternativa, com auxílio da câmera as relações corretas dos meios de iluminação são determinadas uma vez, sendo que, durante a operação "normal" não ocorre mais nenhuma medição. Nesse caso, partiu-se do fato de que essa relação de LED sempre é ajustada (ajustada ao sol).[028] The determination device 162 is executed to determine the second relationship using the light 120, 125, 130, 135 detected by the image points 165, 170. For this, the determination device 180 can be executed, for for example, to disable the lighting device 115, and the second relationship using red sunlight 130 detected by the first image points 165, and near infrared sunlight 135 detected by the second image points 170. Thus, according to a embodiment, an intensity of red sunlight 130 detected at the first image points 165 is used for determining an intensity of red light 120 to be emitted by the lighting device 115. Correspondingly, with use of an intensity of infrared sunlight near infrared light 135 detected in the second image points 170, an intensity of the near infrared light 125 to be emitted by the illumination device 115 is determined. Alternatively, with the aid of the camera, the correct relationships of the lighting means are determined once, and during "normal" operation no further measurements take place. In this case, it was based on the fact that this LED ratio is always adjusted (adjusted to the sun).

[029] De modo adicional ou alternativo, de acordo com uma modalidade, o dispositivo de determinação 162 é executado para determinar a segunda relação com uso de luz solar vermelha 130 detectada pelos primeiros pontos de imagem 165 dispostos em uma primeira seção de sensor de imagem do sensor de imagem 155, e de luz solar infravermelha próxima 135 detectada pelos segundos pontos de imagem 170 dispostos na primeira seção de sensor de imagem do sensor de imagem 155, e para determinar a primeira relação com uso da luz vermelha 120 detectada pelos primeiros pontos de imagem 165 dispostos na segunda seção de sensor de imagem do sensor de imagem 155, e da luz infravermelha próxima 125 detectada pelos segundos pontos de imagem 170 dispostos na segunda seção de sensor de imagem do sensor de imagem 155, e sendo que, o dispositivo de iluminação 115 é executado para alterar a primeira potência de radiação em relação à segunda potência de radiação até que a primeira relação corresponda à segunda relação. De acordo com uma modalidade, a primeira seção de sensor de imagem está coordenada a uma área de observação do sensor de imagem 155 disposta na luz solar. De acordo com uma modalidade, a segunda seção de sensor de imagem está coordenada a uma outra área de observação do sensor de imagem 155 disposta na sombra.[029] Additionally or alternatively, according to an embodiment, the determining device 162 is performed to determine the second ratio using red sunlight 130 detected by the first image points 165 arranged on a first image sensor section of the image sensor 155, and from near infrared sunlight 135 detected by the second image points 170 disposed on the first image sensor section of the image sensor 155, and to determine the first relationship using the red light 120 detected by the first points of the image sensor 165 disposed on the second image sensor section of the image sensor 155, and from the near infrared light 125 detected by the second image dots 170 disposed on the second image sensor section of the image sensor 155, and wherein, the device lighting 115 is performed to change the first radiation power relative to the second radiation power until the first ratio matches the second ratio lation. According to one embodiment, the first image sensor section is coordinated to an image sensor observation area 155 disposed in sunlight. According to one embodiment, the second image sensor section is coordinated to another image sensor observation area 155 disposed in the shade.

[030] O dispositivo de detecção 100 apresentado aqui possibilita uma iluminação correta de um campo, para a finalidade da detecção de plantas. De forma vantajosa, o dispositivo de detecção 100 funciona ao ar livre e também é capaz de lidar com oscilações significativas de brilho, como sol, sombra, sombras projetadas, nuvens e noite. A fim de criar um ambiente de brilho estável para o sensor de imagem 165, que a seguir também será designado como "câmera", é necessário ajudar com luz artificial. Para poder prescindir de uma proteção contra as condições ambientais, por exemplo, de uma proteção impraticável em torno de todo o sistema, o dispositivo aqui apresentado usa, de forma vantajosa, o filtro óptico 110 em combinação com o dispositivo de iluminação 115, que garante uma quantidade suficiente de luz e uma relação das bandas espectrais para a detecção estável de plantas em superfícies agrícolas. Neste caso, o dispositivo de detecção 100 funciona, de forma vantajosa, também independente das condições ambientais.[030] The detection device 100 shown here enables correct illumination of a field, for the purpose of detecting plants. Advantageously, the sensing device 100 operates outdoors and is also capable of handling significant brightness fluctuations such as sun, shade, projected shadows, clouds and night. In order to create a stable brightness environment for the image sensor 165, which in the following will also be referred to as "camera", it is necessary to help with artificial light. In order to be able to dispense with protection against environmental conditions, for example impractical protection around the entire system, the device shown here advantageously uses the optical filter 110 in combination with the lighting device 115, which ensures a sufficient amount of light and a ratio of spectral bands for the stable detection of plants on agricultural surfaces. In this case, the detection device 100 works advantageously also independently of the environmental conditions.

[031] As vantagens do dispositivo de detecção 100 são uma função de um sistema de câmera independente da hora do dia e da situação climática, não é necessário qualquer sombreamento ou avental adicional e a conversão ocorre com baixo custo.[031] The advantages of the detection device 100 are a function of a camera system independent of the time of day and the weather situation, no shading or additional apron is required, and the conversion takes place at low cost.

[032] A Figura 2 mostra uma representação esquemática de uma distribuição 200 de valores de cinza de pontos de imagem de um sensor de imagem em uma cena ensolarada. Nesse caso, os valores de cinza são aplicados na ordenada, e a posição na cena é aplicada na abscissa. Nesse caso, pode se tratar de um sensor de imagem descrito na Figura 1, que, no entanto, não é influenciado pelo filtro óptico e/ou pelo dispositivo de iluminação.[032] Figure 2 shows a schematic representation of a distribution of 200 gray values of image points of an image sensor in a sunny scene. In this case, the gray values are applied to the ordinate, and the position in the scene is applied to the abscissa. In this case, it could be an image sensor described in Figure 1, which, however, is not influenced by the optical filter and/or the lighting device.

[033] Uma câmera tem apenas um alcance dinâmico muito limitado. A maioria das câmeras atinge seus limites, especialmente sob luz solar direta e sombras projetadas. Nesse caso, os pontos de ima-gem/pixel da imagem iluminados diretamente pelo sol já estão em saturação 205, e os pontos de imagem/pixel da imagem na sombra projetada estão no ruído da imagem 210.[033] A camera has only a very limited dynamic range. Most cameras reach their limits, especially in direct sunlight and cast shadows. In this case, the image points/image pixel illuminated directly by the sun are already at saturation 205, and the image points/image pixel in the projected shadow are at image noise 210.

[034] A Figura 3 mostra uma representação esquemática de uma distribuição 200 de valores de cinza de pontos de imagem de um sensor de imagem de acordo com uma modalidade em uma cena ensolarada. Nesse caso, pode se tratar do sensor de imagem descrito na Figura 2, que agora é influenciado pelo filtro óptico e/ou pelo dispositivo de iluminação descrito na Figura 1. Correspondendo à Figura 2, os valores de cinza são aplicados na ordenada e a posição na cena é aplicada na abscissa.[034] Figure 3 shows a schematic representation of a distribution 200 of gray values of image points of an image sensor according to a modality in a sunny scene. In this case, it could be the image sensor described in Figure 2, which is now influenced by the optical filter and/or the lighting device described in Figure 1. Corresponding to Figure 2, the gray values are applied to the ordinate and the position in the scene is applied to the abscissa.

[035] A fim de reduzir a dinâmica da cena em relação ao exemplo descrito na Figura 2, é usada a luz artificial do dispositivo de iluminação para aclarar as áreas de sombra na imagem. Nesse caso, os meios de iluminação têm potência de luz suficiente para atingir o sol, mas ao mesmo tempo, não são superdimensionados, uma vez que isso representa um alto fator de custo. Nesse caso, não se trata apenas da potência de luz pura, mas também da faixa de comprimento de onda espectral e da relação dos comprimentos de onda.[035] In order to reduce the dynamics of the scene in relation to the example described in Figure 2, the artificial light of the lighting device is used to lighten the shadow areas in the image. In this case, the lighting means have enough light power to reach the sun, but at the same time, they are not oversized, since this represents a high cost factor. In this case, it is not just about the pure light power, but also about the spectral wavelength range and the ratio of wavelengths.

[036] A Figura 4 mostra uma representação esquemática das curvas de resposta 400, 405, 410 de um sensor de imagem, de faixas de passagem 415, 420 de um filtro óptico 110 e de espectros de LED 425, 430 de um dispositivo de iluminação de um dispositivo de detecção de acordo com uma modalidade. Nesse caso, pode se tratar do dispositivo de detecção descrito na Figura 1.[036] Figure 4 shows a schematic representation of the response curves 400, 405, 410 of an image sensor, passbands 415, 420 of an optical filter 110 and LED spectra 425, 430 of a lighting device of a detection device according to an embodiment. In this case, it could be the detection device described in Figure 1.

[037] Estão representadas uma curva de resposta azul 400, uma curva de resposta verde 405 e uma curva de resposta vermelha 410. O sol 435 tem cerca de 1000 W/m2 em toda a faixa espectral na superfície terrestre. Com essa potência os LEDs não conseguem acompanhar ou seriam impagáveis. A fim de reduzir significativamente a relação de LEDs para o sol 435, todas as faixas espectrais de luz solar que não são necessárias são bloqueadas com uso do filtro óptico 110. Quanto menos luz solar atingir o chip/sensor de imagem, menos influência ele também terá. A fim de poder detectar plantas, é necessária principalmente luz vermelha e infravermelha próxima. Nesse caso, é importante minimizar a interferência de cores na câmera. A banda de passagem 415 no vermelho é escolhida, de tal modo que a resposta da câmera seja máxima no vermelho e mínima no verde. Na banda de passagem infravermelha próxima 420, a resposta de todas as três cores da câmera (RGB) se sobrepõe o melhor possível.[037] A blue response curve 400, a green response curve 405 and a red response curve 410 are depicted. The sun 435 has about 1000 W/m2 over the entire spectral range on the earth's surface. With that power the LEDs can't keep up or they would be priceless. In order to significantly reduce the ratio of LEDs to the sun 435, all spectral bands of sunlight that are not needed are blocked using the optical filter 110. The less sunlight hitting the chip/image sensor, the less influence it has as well. will have. In order to be able to detect plants, mainly red and near infrared light is needed. In this case, it is important to minimize color interference in the camera. The passband 415 in red is chosen such that the camera response is maximum in red and minimum in green. In the 420 near-infrared passband, the response of all three camera colors (RGB) overlap as best as possible.

[038] As faixas de passagem 415, 420 do filtro óptico 110 e os espectros 425, 430 dos LEDs são sincronizados exatamente um sobre o outro. Desse modo é permitido que a potência máxima de LED passe pelo filtro 110 e a luz máxima do sol 435 seja bloqueada. Desse modo, a relação entre o sol 435 e os LEDs é minimizada. Por conseguinte, toda a relação da quantidade de luz da luz de LED para a luz solar é ideal. No entanto, ainda falta a relação correta do vermelho para os LEDs de NIR propriamente ditos. Nesse caso, por sua vez, o sol 435 é tomado como referência. O sol 435 tem a máxima intensidade de radiação no verde na superfície terrestre, e diminui continuamente para o NIR. Desse modo, resulta em uma relação de vermelho para NIR. Mas o filtro na câmera também desempenha um papel importante. O filtro pode ter diferentes larguras de banda de passagem para vermelho e NIR. Isso altera adicionalmente a relação de vermelho para NIR. Dois métodos para a determinação da relação de vermelho para NIR são descritos nas Figuras 5 e 6.[038] The passbands 415, 420 of the optical filter 110 and the spectra 425, 430 of the LEDs are exactly synchronized on top of each other. In this way, maximum LED power is allowed to pass through filter 110 and maximum sunlight 435 is blocked. In this way, the relationship between the sun 435 and the LEDs is minimized. Therefore, the whole light quantity ratio of LED light to sunlight is ideal. However, the correct ratio of red to the NIR LEDs themselves is still missing. In this case, in turn, the sun 435 is taken as a reference. Sun 435 has the maximum radiation intensity in the green at the earth's surface, and it continuously decreases towards the NIR. This results in a ratio of red to NIR. But the filter in the camera also plays an important role. The filter can have different passband widths for red and NIR. This additionally changes the ratio of red to NIR. Two methods for determining the red to NIR ratio are described in Figures 5 and 6.

[039] A Figura 5 mostra uma representação esquemática de uma radiação solar terrestre 500 em uma massa de ar de 1,5 AM.[039] Figure 5 shows a schematic representation of a terrestrial solar radiation 500 in an air mass of 1.5 AM.

[040] Do mesmo modo, é mostrada uma curva da radiação solar extraterrestre 505 com uma massa de ar de 0 AM, bem como uma curva de um corpo negro ideal 510 com uma temperatura de 5900 Kelvin. No eixo x, estão representados os comprimentos de onda em nm, no eixo y a intensidade da radiação em W/(m2*μm). Uma faixa de comprimento de onda entre uma faixa de comprimento de onda de ultravioleta UV e uma faixa de comprimento de onda de Intensidade de Radiação IR estão coordenadas à luz visível.[040] Likewise, a curve of extraterrestrial solar radiation 505 with an air mass of 0 AM is shown, as well as a curve of an ideal blackbody 510 with a temperature of 5900 Kelvin. On the x-axis, the wavelengths are represented in nm, on the y-axis, the radiation intensity in W/(m2*μm). A wavelength range between an ultraviolet UV wavelength range and an IR Radiation Intensity wavelength range are coordinated to visible light.

[041] A fim de adaptar a relação dos LEDs para o dispositivo de detecção descrito nas Figuras de 1 a 4 à do sol e da faixa de passagem do filtro óptico, de acordo com essa modalidade, podem ser usados dois métodos. O método 2 é descrito na Figura 6.[041] In order to adapt the relationship of the LEDs to the detection device described in Figures 1 to 4 to that of the sun and the optical filter passband, according to this modality, two methods can be used. Method 2 is described in Figure 6.

[042] Método 1: De acordo com uma modalidade, são usados dados fotométricos do sol nas bandas de passagem do filtro óptico: A relação vermelho/NIR pode ser derivada teoricamente. Para isso, é necessária a intensidade de radiação do sol em W/(m2*μm). A Figura 5 mostra assim uma curva. Desse modo, pode ser determinado o W/m2 para as bandas de passagem do filtro. De acordo com uma modalidade, como filtro óptico é usado um filtro de banda dupla com as seguintes propriedades:
Passagem no vermelho: 640nm - 680nm
Passagem no NIR: 815nm - 880nm
Integrado com o poder de radiação do sol, resultam os seguintes valores:
Para vermelho: 40 W/m2
Para NIR: 60 W/m2
Isso resulta em uma relação de vermelho/NIR = 40/60 = 0,66.[042] Method 1: According to one embodiment, photometric data of the sun are used in the passbands of the optical filter: The red/NIR ratio can be theoretically derived. For this, the sun's radiation intensity in W/(m2*μm) is required. Figure 5 thus shows a curve. In this way, the W/m2 for the filter passbands can be determined. According to one embodiment, as optical filter a dual-band filter is used with the following properties:
Red pass: 640nm - 680nm
NIR pass: 815nm - 880nm
Integrated with the radiation power of the sun, the following values result:
For red: 40 W/m2
For NIR: 60 W/m2
This results in a red/NIR ratio = 40/60 = 0.66.

[043] Portanto, a relação correta dos LEDs também é 0,66 de vermelho/NIR. Portanto, são usados, por exemplo, seis LEDs vermelhos e nove LEDs NIR.[043] Therefore, the correct ratio of the LEDs is also 0.66 red/NIR. Therefore, for example, six red LEDs and nine NIR LEDs are used.

[044] A Figura 6 mostra uma representação esquemática de uma imagem de câmera 175 de um dispositivo de detecção com sensor de imagem e dispositivo de determinação de acordo com uma modalidade. Nesse caso, pode se tratar do dispositivo de detecção descrito nas Figuras de 1 a 5.[044] Figure 6 shows a schematic representation of a camera image 175 of a detection device with image sensor and determination device according to a modality. In this case, it may be the detection device described in Figures 1 to 5.

[045] De acordo com essa modalidade, o dispositivo de determinação determina a segunda relação com uso de luz solar vermelha detectada pelos primeiros pontos de imagem dispostos na primeira seção de sensor de imagem do sensor de imagem, e de luz solar infravermelha próxima detectada pelos segundos pontos de imagem dispostos na primeira seção de sensor de imagem do sensor de imagem, e determina a primeira relação com uso da luz vermelha detectada pelos primeiros pontos de imagem dispostos na segunda seção de sensor de imagem do sensor de imagem e a luz infravermelha próxima detectada pelos segundos pontos de imagem dispostos na segunda seção de sensor de imagem do sensor de imagem, e sendo que, o dispositivo de iluminação altera a primeira potência de radiação em relação à segunda potência de radiação até que a primeira relação corresponda à segunda relação.[045] According to this modality, the determination device determines the second ratio using red sunlight detected by the first image points arranged in the first image sensor section of the image sensor, and near infrared sunlight detected by the second image points arranged on the first image sensor section of the image sensor, and determines the first relationship using the red light detected by the first image points arranged on the second image sensor section of the image sensor and the near-infrared light detected by the second image points disposed on the second image sensor section of the image sensor, and whereby, the illumination device changes the first radiation power with respect to the second radiation power until the first ratio corresponds to the second ratio.

[046] De acordo com essa modalidade, a primeira seção de sensor de imagem está coordenada a uma área de observação do sensor de imagem disposta na luz do sol, e a segunda seção de sensor de imagem está coordenada a uma outra área de observação do sensor de imagem disposta na sombra. Na imagem da câmera 175, a primeira seção de sensor de imagem pode ser reconhecida como uma seção de imagem de câmera mais clara 600, e a segunda seção de sensor de imagem, como uma seção de imagem de câmera mais escura 605.[046] According to this modality, the first image sensor section is coordinated to an image sensor observation area arranged in sunlight, and the second image sensor section is coordinated to another observation area of the image sensor arranged in the shade. In the camera image 175, the first image sensor section can be recognized as a brighter camera image section 600, and the second image sensor section as a darker camera image section 605.

[047] A fim de adaptar a relação dos LEDs para o dispositivo de detecção descrito nas Figuras de 1 a 4 à do sol e da faixa de passagem do filtro óptico, de acordo com essa modalidade, é aplicado o método 2, no qual a câmera/o sensor de imagem propriamente dito é usado determinar a relação.[047] In order to adapt the relationship of the LEDs for the detection device described in Figures 1 to 4 to that of the sun and the optical filter passband, according to this modality, method 2 is applied, in which the camera/image sensor itself is used to determine the ratio.

[048] De acordo com essa modalidade, a imagem da câmera 175 mostra uma cena preparada com uma planta. A cena é iluminada metade diretamente pela luz solar, metade na sombra projetada. A cena é iluminada simultaneamente também pelos LEDs vermelhos e pelos LEDs NIR. Por meio do cálculo do NDVI, ou seja, da relação normalizada entre vermelho e NIR, o valor de cinza pode ser determinado diretamente para a planta na imagem. Na sombra projetada, sobretudo os LEDs têm a máxima influência. Por outro lado, no sol, o sol determina a relação de modo predominante. Agora o dispositivo de iluminação varia os LEDs, de tal modo até que os valores de cinza na imagem de NDVI tenham o mesmo valor no sol e na sombra. Por conseguinte, a relação dos LEDs foi ajustada à do sol. Este procedimento é essencial para ter um sinal suficiente na sombra projetada na imagem e, além disso, também o nível de NDVI idêntico no sol e na sombra. Em ligação com um regulador de exposição para a câmera, o sistema pode lidar com todas as condições ambientais, como sol, sombra, sombra projetada, noite, nublado, parcialmente nublado e garantir uma segmentação estável.[048] According to this modality, the image from the camera 175 shows a prepared scene with a plant. The scene is lit half directly by sunlight, half in cast shadow. The scene is illuminated simultaneously also by the red LEDs and the NIR LEDs. By calculating the NDVI, ie the normalized relationship between red and NIR, the gray value can be determined directly for the plant in the image. In the projected shadow, especially the LEDs have the maximum influence. On the other hand, in the sun, the sun predominantly determines the relationship. Now the lighting device varies the LEDs, such that the gray values in the NDVI image have the same value in sun and shade. Therefore, the relationship of the LEDs was adjusted to that of the sun. This procedure is essential to have a sufficient signal in the shadow projected on the image and, in addition, also the identical NDVI level in sun and shade. In connection with an exposure regulator for the camera, the system can handle all environmental conditions such as sun, shade, projected shadow, night, cloudy, partly cloudy and ensure stable targeting.

[049] De acordo com essa modalidade, cinco LEDs vermelhos e nove LEDs NIR são ativados em uma primeira imagem de NDVI 615 da cena, sendo que, os valores de cinza na ilustração da planta nas duas seções de imagem são de 120 a 70, ou seja, não correspondendo uma à outra. Em uma segunda imagem de NDVI 620 da cena, de acordo com essa modalidade, seis LEDs vermelhos e nove LEDs NIR são ativados, sendo que, os valores de cinza na ilustração da planta nas duas seções de imagem são de 130 a 130, ou seja, correspondendo uma à outra. Em uma terceira imagem de NDVI 625 da cena, de acordo com essa modalidade, sete LEDs vermelhos e nove LEDs NIR são ativados, sendo que, os valores de cinza na ilustração da planta nas duas seções de imagem são de 140 a 190, ou seja, não correspondem uma à outra. A relação ideal de vermelho/NIR é, portanto, cerca de = 0,66, ou seja, seis LEDs vermelhos e nove LEDs NIR.[049] According to this modality, five red LEDs and nine NIR LEDs are activated in a first NDVI 615 image of the scene, and the gray values in the illustration of the plant in the two image sections are from 120 to 70, that is, not corresponding to each other. In a second NDVI 620 image of the scene, according to this modality, six red LEDs and nine NIR LEDs are activated, and the gray values in the plan illustration in the two image sections are from 130 to 130, i.e. , corresponding to each other. In a third NDVI 625 image of the scene, according to this modality, seven red LEDs and nine NIR LEDs are activated, and the gray values in the illustration of the plan in the two image sections are from 140 to 190, that is , do not correspond to each other. The ideal red/NIR ratio is therefore about = 0.66, ie six red LEDs and nine NIR LEDs.

[050] A Figura 7 mostra um fluxograma de um método 700 para a detecção de plantas de acordo com uma modalidade. Nesse caso, pode se tratar de um método 700, que pode ser executado com uso do dispositivo de detecção descrito com auxílio das Figuras precedentes.[050] Figure 7 shows a flowchart of a method 700 for detecting plants according to an embodiment. In this case, it may be a method 700, which can be carried out using the detection device described with the aid of the preceding figures.

[051] O método 700 apresenta uma etapa 705 de passagem, uma etapa 710 de filtragem e uma etapa 715 de emissão. Na etapa 705 de passagem, são passadas a luz vermelha e a luz infravermelha próxima de um dispositivo de iluminação, e a luz solar vermelha e a luz solar infravermelha próxima. Na etapa 710 de filtragem, são filtradas a luz verde e/ou a luz azul. Na etapa 715 de emissão, são emitidas a luz vermelha com uma primeira potência de radiação e a luz infravermelha próxima com uma segunda potência de radiação, sendo que, uma primeira relação entre a primeira potência de radiação e a segunda potência de radiação está adaptada a uma segunda relação entre uma primeira potência de radiação solar de luz solar vermelha e uma segunda potência de radiação solar de luz solar infravermelha próxima.[051] The method 700 has a passing step 705, a filtering step 710 and an emission step 715. In the passing step 705, red light and near infrared light from a lighting device, and red sunlight and near infrared sunlight are passed. In filtering step 710, green light and/or blue light are filtered. In the emission step 715, red light with a first radiation power and near-infrared light with a second radiation power are emitted, whereby a first ratio between the first radiation power and the second radiation power is adapted to a second ratio between a first solar radiation power of red sunlight and a second solar radiation power of near-infrared sunlight.

[052] As etapas do método apresentadas no presente documento podem ser repetidas bem como executadas em uma ordem diferente da descrita.[052] The method steps presented in this document can be repeated as well as performed in a different order than described.

Claims (12)

Dispositivo de detecção (100) para detectar plantas (105), caracterizado por apresentar as características seguintes:
  • - um filtro óptico (110), que é executado a fim de filtrar luz verde e/ou luz azul e deixar passar luz vermelha (120) e luz infravermelha próxima (125) de um dispositivo de iluminação (115), e luz solar vermelha (130) e luz solar infravermelha próxima (135),
  • - o dispositivo de iluminação (115), que é executado a fim de emitir a luz vermelha (120) com uma primeira potência de radiação, e a luz infravermelha próxima (125) com uma segunda potência de radiação, sendo que, uma primeira relação entre a primeira potência de radiação e a segunda potência de radiação foi adaptada a uma segunda relação entre uma primeira potência de radiação solar de luz solar vermelha (130) e uma segunda potência de radiação solar de luz solar infravermelha próxima (135).
Detection device (100) for detecting plants (105), characterized in that it has the following characteristics:
  • - an optical filter (110), which is implemented in order to filter green light and/or blue light and let through red light (120) and near infrared light (125) from a lighting device (115), and red sunlight (130) and near infrared sunlight (135),
  • - the lighting device (115), which is implemented in order to emit red light (120) with a first radiation power, and near-infrared light (125) with a second radiation power, whereby a first ratio between the first radiation power and the second radiation power was adapted to a second relationship between a first solar radiation power of red sunlight (130) and a second solar radiation power of near-infrared sunlight (135).
 Dispositivo de detecção (100), de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por o dispositivo de iluminação (115) apresentar uma pluralidade de meios de iluminação vermelhos (140) para a emissão da luz vermelha (120) e uma pluralidade de meios de iluminação NIR (145) para a emissão da luz infravermelha próxima (125).Detection device (100) according to claim 1, characterized in that the lighting device (115) has a plurality of red lighting means (140) for emitting red light (120) and a plurality of lighting means NIR (145) for emitting near infrared light (125). Dispositivo de detecção (100), de acordo com a reivindicação 2, caracterizado por apresentar um dispositivo de ativação (150) que é executado para ativar os meios de iluminação vermelhos (140) e os meios de iluminação NIR (145) na primeira relação entre si.Detection device (100) according to claim 2, characterized in that it has an activation device (150) which is implemented to activate the red lighting means (140) and the NIR lighting means (145) in the first relationship between yes. Dispositivo de detecção (100), de acordo com a reivindicação 3, caracterizado por o dispositivo de ativação (150) ser executado para selecionar um número de meios de iluminação vermelhos (140) a serem ativados e um número de meios de iluminação NIR (145) a serem ativados de acordo com a primeira relação da pluralidade de meios de iluminação vermelhos (140) e da pluralidade de meios de iluminação NIR (145).Detection device (100) according to claim 3, characterized in that the activation device (150) is performed to select a number of red lighting means (140) to be activated and a number of NIR lighting means (145 ) to be activated in accordance with the first relationship of the plurality of red illuminating means (140) and the plurality of NIR illuminating means (145). Dispositivo de detecção (100), de acordo com qualquer uma das reivindicações 3 e 4, caracterizado por a pluralidade de meios de iluminação vermelhos (140) e a pluralidade de meios de iluminação NIR (145) serem executadas como redutores de luz, sendo que o dispositivo de ativação (150) é executado para ajustar um primeiro nível de escurecimento da pluralidade de meios de iluminação vermelhos (140) e um segundo nível de escurecimento da pluralidade de meios de iluminação NIR (145) de acordo com a primeira relação.Detection device (100) according to any one of claims 3 and 4, characterized in that the plurality of red lighting means (140) and the plurality of NIR lighting means (145) are implemented as light dimmers, wherein the enabling device (150) is performed to adjust a first dimming level of the plurality of red illuminating means (140) and a second dimming level of the plurality of NIR illuminating means (145) in accordance with the first ratio. Dispositivo de detecção (100), de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 5, caracterizado por o filtro óptico (110) ser formado como um filtro de banda dupla, que deixa passar a luz solar vermelha (130) e a luz vermelha (120) na faixa vermelha da banda de comprimento de onda e/ou a luz solar infravermelha próxima (135) e a luz infravermelha próxima (125) na faixa infravermelha próxima da banda de comprimento de onda.Detection device (100) according to any one of Claims 1 to 5, characterized in that the optical filter (110) is formed as a double-band filter, which lets through red sunlight (130) and red light ( 120) in the red range of the wavelength band and/or near infrared sunlight (135) and near infrared light (125) in the near infrared range of the wavelength band. Dispositivo de detecção (100), de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 6, caracterizado por apresentar um sensor de imagem (155) com primeiros pontos de imagem (165) para detectar a luz vermelha (120) e luz solar vermelha (130) passada pelo filtro óptico (110), e com segundos pontos de imagem (170) para detectar a luz infravermelha próxima (125) passada pelo filtro óptico (110) e a luz solar infravermelha próxima (135), e sendo que, o sensor de imagem (155) é executado para gerar uma imagem da câmera (175) com uso da luz (120, 125, 130, 135) detectada pelos pontos de imagem (165, 170).Detection device (100) according to any one of Claims 1 to 6, characterized in that it has an image sensor (155) with first image points (165) for detecting red light (120) and red sunlight (130 ) passed through the optical filter (110), and with second image points (170) for detecting near infrared light (125) passed through the optical filter (110) and near infrared sunlight (135), and being that, the sensor imaging (155) is performed to generate an image from the camera (175) using the light (120, 125, 130, 135) detected by the imaging points (165, 170). Dispositivo de detecção (100), de acordo com a reivindicação 7, caracterizado por apresentar um dispositivo de determinação (162) que é executado para determinar a segunda relação com uso da luz (120, 125, 130, 135) detectada pelos pontos de imagem (165, 170).Detection device (100) according to claim 7, characterized in that it has a determination device (162) which is used to determine the second ratio using the light (120, 125, 130, 135) detected by the image points (165, 170). Dispositivo de detecção (100), de acordo com a reivindicação 8, caracterizado por o dispositivo de determinação (162) ser executado para desativar o dispositivo de iluminação (115) e determinar a segunda relação com uso de luz solar vermelha (130) detectada pelos primeiros pontos de imagem (165) e de luz solar infravermelha próxima (135) detectada pelos segundos pontos de imagem (170).Detection device (100) according to claim 8, characterized in that the determination device (162) is implemented to deactivate the lighting device (115) and determine the second relationship using red sunlight (130) detected by the first image points (165) and near infrared sunlight (135) detected by the second image points (170). Dispositivo de detecção (100), de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 9, caracterizado por apresentar um dispositivo de determinação (162), que é executado para determinar a segunda relação com uso de luz solar vermelha (130) detectada pelos primeiros pontos de imagem (165) dispostos em uma primeira seção de sensor de imagem do sensor de imagem (155), e de luz solar infravermelha próxima (135) detectada pelos segundos pontos de imagem (170) dispostos na primeira seção de sensor de imagem do sensor de imagem (155), e para determinar a primeira relação com uso da luz vermelha (120) detectada pelos primeiros pontos de imagem (165) dispostos na segunda seção de sensor de imagem do sensor de imagem (155), e da luz infravermelha próxima (125) detectada pelos segundos pontos de imagem (170) dispostos na segunda seção de sensor de imagem do sensor de imagem (155), e sendo que, o dispositivo de iluminação (115) é executado para alterar a primeira potência de radiação em relação à segunda potência de radiação até que a primeira relação corresponda à segunda relação.Detection device (100) according to any one of claims 1 to 9, characterized in that it has a determination device (162) which is executed to determine the second relationship using red sunlight (130) detected by the first points (165) disposed on a first image sensor section of the image sensor (155), and near-infrared sunlight (135) detected by second image points (170) disposed on the first image sensor section of the sensor (155), and to determine the first relationship using the red light (120) detected by the first image points (165) disposed on the second image sensor section of the image sensor (155), and the near-infrared light (125) detected by the second image points (170) disposed on the second image sensor section of the image sensor (155), and whereby, the lighting device (115) is performed to change the first radiation power in relation to on mon unda power of radiation until the first relation corresponds to the second relation. Dispositivo de detecção (100), de acordo com qualquer uma das reivindicações 7 a 10, caracterizado por apresentar um dispositivo de reconhecimento (160) que é executado para reconhecer uma planta (105) com uso da imagem da câmera (175).Detection device (100) according to any one of claims 7 to 10, characterized in that it has a recognition device (160) which is executed to recognize a plant (105) using the image from the camera (175). Método (700) para a detecção de plantas (105), caracterizado por apresentar as etapas seguintes:
  • - filtrar (705) luz verde e/ou luz azul,
  • - passar (710) luz vermelha (120) e luz infravermelha próxima (125) de um dispositivo de iluminação (115), e luz solar vermelha (130) e luz solar infravermelha próxima (135); e
  • - emitir (715) a luz vermelha (120) com uma primeira potência de radiação, e a luz infravermelha próxima (125) com uma segunda potência de radiação, sendo que, uma primeira relação entre a primeira potência de radiação e a segunda potência de radiação é adaptada a uma segunda relação entre uma primeira potência de radiação solar de luz solar vermelha (130) e uma segunda potência de radiação solar de luz solar infravermelha próxima (135).
Method (700) for detecting plants (105), characterized in that it has the following steps:
  • - filter (705) green light and/or blue light,
  • - passing (710) red light (120) and near infrared light (125) from a lighting device (115), and red sunlight (130) and near infrared sunlight (135); and
  • - emit (715) red light (120) with a first radiation power, and near-infrared light (125) with a second radiation power, whereby a first ratio between the first radiation power and the second power of radiation is adapted to a second ratio between a first solar radiation power of red sunlight (130) and a second solar radiation power of near-infrared sunlight (135).
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