DE102019208833A1 - Method for marking plant image information, in particular for agricultural purposes - Google Patents

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fluorescent molecular
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Abstract

Es wird vorgeschlagen ein Verfahren zum Kennzeichnen von Pflanzenbildinformationen, insbesondere für landwirtschaftliche Zwecke, mit den Schritten: Erfassen eines ersten Pflanzenbereiches (18) mit einer einen fluoreszierenden molekularen Marker aufweisenden Pflanze (24) mittels einer ersten Bilderfassungseinheit (16), um eine erste Pflanzenbildinformation zu erhalten; Bestrahlen des fluoreszierenden molekularen Markers mittels einer Beleuchtungseinheit (26) derart, dass der fluoreszierende molekulare Marker ein erfassbares Licht emittiert; Erfassen eines zweiten Pflanzenbereiches (22) mit derselben den fluoreszierenden molekularen Marker aufweisenden Pflanze (24) mittels der ersten Bilderfassungseinheit (16) oder mittels einer zweiten Bilderfassungseinheit (20), um eine zweite Pflanzenbildinformation mit dem emittierten Licht zu erhalten; und Kennzeichnen der Pflanze (24) in der ersten Pflanzenbildinformation unter Verwendung der zweiten Pflanzenbildinformation mit dem emittierten Licht mittels einer Kennzeichnungseinheit (28).

Figure DE102019208833A1_0000
A method is proposed for identifying plant image information, in particular for agricultural purposes, with the following steps: Detecting a first plant area (18) with a plant (24) having a fluorescent molecular marker by means of a first image detection unit (16) in order to obtain first plant image information receive; Irradiating the fluorescent molecular marker by means of a lighting unit (26) such that the fluorescent molecular marker emits a detectable light; Detecting a second plant area (22) with the same plant (24) having the fluorescent molecular marker by means of the first image recording unit (16) or by means of a second image recording unit (20) in order to obtain second plant image information with the emitted light; and labeling the plant (24) in the first plant image information using the second plant image information with the emitted light by means of a labeling unit (28).
Figure DE102019208833A1_0000

Description

Stand der TechnikState of the art

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Kennzeichnen von Pflanzenbildinformationen, insbesondere für landwirtschaftliche Zwecke, und eine entsprechende Kennzeichnungseinheit sowie eine Erfassungsvorrichtung zum Erfassen von Pflanzenbildinformationen, insbesondere für landwirtschaftliche Zwecke, nach Gattung der unabhängigen Ansprüche.The invention relates to a method for labeling plant image information, in particular for agricultural purposes, and a corresponding labeling unit and a detection device for detecting plant image information, in particular for agricultural purposes, according to the preamble of the independent claims.

Zur Erzeugung von Bilddaten zum Trainieren von tiefen neuronalen Netzen werden diese Daten üblicherweise annotiert. Die Annotation erfolgt dabei häufig durch einen menschlichen Bediener. Man kann zwischen verschiedenen Arten der Annotation unterscheiden, die sich entweder

  • - nur auf den gesamten Bildinhalt bezieht und z.B. in Stichworten (Tags) ausgeführt ist
  • - in Form von Begrenzungsrahmen (bounding box) sich auf einen Bildteil beziehen
  • - auf jedes einzelne Bildelement (Pixel) bezieht (semantische Segmentierung).
In order to generate image data for training deep neural networks, these data are usually annotated. The annotation is often done by a human operator. One can distinguish between different types of annotation, which are either
  • - only relates to the entire image content and is, for example, set out in key words (tags)
  • - Relate to a part of the image in the form of bounding boxes
  • - relates to each individual picture element (pixel) (semantic segmentation).

Die Annotation kann vollständig manuell erfolgen oder mit Hilfe von Vorschlägen die auf Basis von Bildverarbeitungsalgorithmen erstellt werden. Einfache Algorithmen können z.B. Schwellwertverfahren sein. Die Entscheidung zur Zugehörigkeit zu einem Objekt bleibt jedoch eine Entscheidung des menschlichen Operators. Diese „Ground truth“ genannte Segmentierung kann daher Fehler aufweisen und stellt das im Allgemeinen Beste zu erreichende Wissen über die Bildinformation dar.The annotation can be done completely manually or with the help of suggestions that are created on the basis of image processing algorithms. Simple algorithms can e.g. Be threshold method. The decision about belonging to an object, however, remains a decision of the human operator. This segmentation, known as “ground truth”, can therefore show errors and generally represents the best knowledge that can be achieved about the image information.

Das grün fluoreszierende Protein (Abkürzung GFP; engl. green fluorescent protein) ist in den letzten Jahrzenten für die Zellbiologie unentbehrlich geworden. Hauptziel ist, die Integration der Gen-Sequenz die zur Bildung von GFP führt an spezifischen Stellen des Genoms des zu untersuchenden Organismus durchzuführen, um damit den zeitlichen und räumlichen Verlauf der von diesem Genom kodierten Information zu verfolgen. Die Integration erfolgte bereits in einer Vielzahl von Organismen, unter anderem auch diversen Pflanzen. Neben einer transienten Integration, d.h. die Expression von GFP erfolgt nur für einen bestimmten Zeitraum im Lebenszyklus der Pflanze (z.B. durch Agroinfiltration), gelang auch die stabile Integration in das Pflanzen Genom ( Allison R. Kermode. Molecular Pharming: Applications, Challenges and Emerging Areas, chapter 10 Molecular Pharming: Plant-Made Vaccines, page 231ff. Wiley, 2018. ). Die erfolgreichsten Arbeiten beruhen auf Tabakpflanzen, jedoch sind auch andere Organismen wie Arabidopsis (Acker-Schmalwand), Kartoffeln (V ladimir A. Sidorov, Daniel Kasten, Sheng-Zhi Pang, Peter T. J. Hajdukiewicz, and Narender S. Staub, Jeffrey M.and Nehra. Stable chloroplast transformation in potato: use of green fluorescent protein as a plastid marker. The Plant Journal, 19(2): 209-216, 2002 ), Tomaten untersucht worden ( Henry Daniell, Shashi Kumar, and Nathalie Dufourman- tel. Breakthrough in chloroplast genetic engineering of agronomically important crops. Trends in Biotechnology, 23(5): 238-245, 2005 ). Der Fokus liegt dabei jedoch nicht in der Integration eines fluoreszenten Proteins sondern in der Veränderung von Pflanzeneigenschaften wie z.B. Resistenzen gegen Umwelteinflüsse oder Krankheiten.The green fluorescent protein (abbreviation GFP; green fluorescent protein) has become indispensable for cell biology in the last few decades. The main goal is to integrate the gene sequence that leads to the formation of GFP at specific locations in the genome of the organism to be examined in order to follow the temporal and spatial progression of the information encoded by this genome. Integration has already taken place in a large number of organisms, including various plants. In addition to transient integration, i.e. the expression of GFP only takes place for a certain period of time in the life cycle of the plant (e.g. by agro-infiltration), stable integration into the plant genome was also successful ( Allison R. Kermode. Molecular Pharming: Applications, Challenges and Emerging Areas, chapter 10 Molecular Pharming: Plant-Made Vaccines, page 231ff. Wiley, 2018. ). The most successful works are based on tobacco plants, but other organisms such as Arabidopsis (thale cress), potatoes (V. ladimir A. Sidorov, Daniel Kasten, Sheng-Zhi Pang, Peter TJ Hajdukiewicz, and Narender S. Staub, Jeffrey M. and Nehra. Stable chloroplast transformation in potato: use of green fluorescent protein as a plastid marker. The Plant Journal, 19 (2): 209-216, 2002 ), Tomatoes have been examined ( Henry Daniell, Shashi Kumar, and Nathalie Dufour- mantel. Breakthrough in chloroplast genetic engineering of agronomically important crops. Trends in Biotechnology, 23 (5): 238-245, 2005 ). However, the focus is not on the integration of a fluorescent protein, but on changing plant properties such as resistance to environmental influences or diseases.

Hierbei kann mit bekannten Methoden, wie z.B. in WO 9627675 A1 beschrieben, in die gewählte Pflanzen-Spezies eine Gen-Sequenz eingebracht werden, die ein fluoreszierendes Protein kodiert und welches von der Pflanze exprimiert wird.Here, known methods, such as in WO 9627675 A1 described, in the selected plant species, a gene sequence is introduced which encodes a fluorescent protein and which is expressed by the plant.

Offenbarung der ErfindungDisclosure of the invention

Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist ein Verfahren zum Kennzeichnen von Pflanzenbildinformationen, insbesondere für landwirtschaftliche Zwecke, mit den Schritten:

  • - Erfassen eines ersten Pflanzenbereiches mit einer einen fluoreszierenden molekularen Marker aufweisenden Pflanze mittels einer ersten Bilderfassungseinheit, um eine erste Pflanzenbildinformation zu erhalten;
  • - Bestrahlen des fluoreszierenden molekularen Markers mittels einer Beleuchtungseinheit derart, dass der fluoreszierende molekulare Marker ein erfassbares Licht emittiert;
  • - Erfassen eines zweiten Pflanzenbereiches mit derselben den fluoreszierenden molekularen Marker aufweisenden Pflanze mittels der ersten Bilderfassungseinheit oder mittels einer zweiten Bilderfassungseinheit, um eine zweite Pflanzenbildinformation mit dem emittierten Licht zu erhalten; und
  • - Kennzeichnen der Pflanze in der ersten Pflanzenbildinformation unter Verwendung der zweiten Pflanzenbildinformation mit dem emittierten Licht mittels einer Kennzeichnungseinheit.
The subject of the present invention is a method for marking plant image information, in particular for agricultural purposes, with the steps:
  • - Detecting a first plant area with a plant having a fluorescent molecular marker by means of a first image detection unit in order to obtain first plant image information;
  • Irradiating the fluorescent molecular marker by means of a lighting unit in such a way that the fluorescent molecular marker emits a detectable light;
  • - Detecting a second plant area with the same plant having the fluorescent molecular marker by means of the first image recording unit or by means of a second image recording unit in order to obtain second plant image information with the emitted light; and
  • - Identifying the plant in the first plant image information using the second plant image information with the emitted light by means of an identification unit.

Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist ferner eine Kennzeichnungseinheit zum Kennzeichnen von Pflanzenbildinformationen, insbesondere für landwirtschaftliche Zwecke, welche eingerichtet ist, die erste Pflanzenbildinformation und die zweite Pflanzenbildinformation zum empfangen und den Schritt des Kennzeichnens gemäß dem vorangehend beschriebenen Verfahren durchzuführen.The present invention also relates to a marking unit for marking plant image information, in particular for agricultural purposes, which is set up to receive the first plant image information and the second plant image information and to carry out the marking step according to the method described above.

Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist außerdem eine Erfassungsvorrichtung zum Erfassen von Pflanzenbildinformationen, insbesondere für landwirtschaftliche Zwecke, mit

  • - einer ersten Bilderfassungseinheit zum Erfassen eines ersten Pflanzenbereiches mit einer einen fluoreszierenden molekularen Marker aufweisenden Pflanze, um eine erste Pflanzenbildinformation zu erhalten;
  • - einer Beleuchtungseinheit zum Bestrahlen des fluoreszierenden molekularen Markers derart, dass der fluoreszierende molekulare Marker ein erfassbares Licht emittiert; und
  • - der ersten Bilderfassungseinheit oder einer zweiten Bilderfassungseinheit zum Erfassen eines zweiten Pflanzenbereiches mit derselben den fluoreszierenden molekularen Marker aufweisenden Pflanze, um eine zweite Pflanzenbildinformation mit dem emittierten Licht zu erhalten.
The present invention also relates to a detection device for Acquisition of plant image information, in particular for agricultural purposes, with
  • a first image acquisition unit for acquiring a first plant area with a plant having a fluorescent molecular marker in order to obtain first plant image information;
  • an illumination unit for irradiating the fluorescent molecular marker in such a way that the fluorescent molecular marker emits a detectable light; and
  • the first image acquisition unit or a second image acquisition unit for acquiring a second plant area with the same plant having the fluorescent molecular marker in order to obtain second plant image information with the emitted light.

Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist schließlich ein Computerprogramm das dazu eingerichtet ist, den Schritt des Kennzeichnens gemäß dem vorangehend beschriebenen Verfahren durchzuführen sowie ein maschinenlesbares Speichermedium mit dem darauf gespeicherten Computerprogramm.Finally, the subject matter of the present invention is a computer program which is set up to carry out the step of marking in accordance with the method described above, and a machine-readable storage medium with the computer program stored thereon.

Das Verfahren ist bevorzugt für landwirtschaftliche Zwecke gedacht. Unter einem landwirtschaftlichen Zweck kann im Rahmen der vorliegenden Erfindung ein Zweck verstanden werden, der auf eine wirtschaftliche Kultivierung von Nutzpflanzen gerichtet ist. Hierbei kann das Verfahren auf einer freien landwirtschaftlichen Fläche, wie bspw. auf einem Feld, oder aber in einem geschlossenen Raum, wie bspw. in einem Gewächshaus durchgeführt werden.The method is preferably intended for agricultural purposes. In the context of the present invention, an agricultural purpose can be understood to mean a purpose which is aimed at the economic cultivation of useful plants. In this case, the method can be carried out on a free agricultural area, such as, for example, in a field, or else in a closed space, such as, for example, in a greenhouse.

Bevorzugt werden der Schritt des Erfassens des ersten Pflanzenbereiches, der Schritt des Bestrahlens und der Schritt des Erfassens des zweiten Pflanzenbereiches, insbesondere ferner der Schritt des Kennzeichnens während einer Bewegung, insbesondere einer Fahrt oder eines Fluges einer mobilen Vorrichtung durchgeführt werden. Das Verfahren kann jedoch auch stationär mittels einer stationären Vorrichtung durchgeführt werden.The step of detecting the first plant area, the step of irradiating and the step of detecting the second plant area, in particular also the step of marking, are preferably carried out during a movement, in particular a journey or a flight, of a mobile device. However, the method can also be carried out in a stationary manner by means of a stationary device.

Die Erfassungsvorrichtung zum Erfassen von Pflanzenbildinformationen kann somit mobil oder stationär ausgebildet sein oder eine einem mobilen oder stationären System angeordnet sein.The acquisition device for acquiring plant image information can thus be designed to be mobile or stationary, or it can be arranged in a mobile or stationary system.

Die Erfassungsvorrichtung zum Erfassen von Pflanzenbildinformationen ist bevorzugt ausgebildet, das Verfahren automatisiert durchzuführen, um eine schnelle, zuverlässige und effiziente Kennzeichnung von Pflanzenbildinformationen zu ermöglichen.The acquisition device for acquiring plant image information is preferably designed to carry out the method in an automated manner in order to enable rapid, reliable and efficient identification of plant image information.

Unter dem Begriff „Kennzeichnen“ wird eine Annotation bzw. ein Labeling verstanden, insbesondere auf Pixelebene, bspw. für eine semantische Segmentierung.The term “identification” is understood to mean annotation or labeling, in particular at the pixel level, for example for semantic segmentation.

Bevorzugt weist im Schritt des Erfassens der erste Pflanzenbereich ferner eine weitere einen weiteren fluoreszierenden molekularen Marker aufweisende Pflanze auf. Demzufolge wird im Schritt des Bestrahlens ferner der weitere fluoreszierende molekulare Marker mittels der Beleuchtungseinheit derart bestrahlt, dass der weitere fluoreszierende molekulare Marker ein weiteres erfassbares Licht emittiert. Folglich weist im Schritt des Erfassens der zweite Pflanzenbereich ferner dieselbe weitere den weiteren fluoreszierenden molekularen Marker aufweisende Pflanze auf, um die zweite Pflanzenbildinformation ferner mit dem weiteren emittierten Licht zu erhalten. Somit wird im Schritt des Kennzeichnens ferner die weitere Pflanze in der ersten Pflanzenbildinformation unter Verwendung der zweiten Pflanzenbildinformation mit dem weiteren emittierten Licht gekennzeichnet.In the step of detection, the first plant area preferably also has a further plant having a further fluorescent molecular marker. Accordingly, in the step of irradiating, the further fluorescent molecular marker is further irradiated by means of the lighting unit in such a way that the further fluorescent molecular marker emits another detectable light. Consequently, in the step of recording, the second plant area also has the same further plant having the further fluorescent molecular marker in order to obtain the second plant image information further with the further emitted light. Thus, in the step of marking, the further plant is furthermore marked in the first plant image information using the second plant image information with the further emitted light.

Das Verfahren kann einen Schritt des Einbringens eines fluoreszierenden molekularen Markers in eine Pflanze und ggf. einen Schritt des Einbringens eines weiteren fluoreszierenden molekularen Markers in eine weitere Pflanze umfassen. Der fluoreszierende molekulare Marker und ggf. der weitere fluoreszierende Marker kann/können jeweils ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus: blau fluoreszierendes Protein, cyan fluoreszierendes Protein, grün fluoreszierendes Protein, gelb fluoreszierendes Protein, EBFP2, ECFP, mTurquoise, EGFP, Clover, EYFP, Citrine, mOrange2, TagRFP-T, mCherry, mKate2, iRFP682, mKeima, LSS-mKate2 oder aus der Internetseite https://www.fpvis.org/FP.html.The method can comprise a step of introducing a fluorescent molecular marker into a plant and optionally a step of introducing a further fluorescent molecular marker into another plant. The fluorescent molecular marker and optionally the further fluorescent marker can each be selected from the group consisting of: blue fluorescent protein, cyan fluorescent protein, green fluorescent protein, yellow fluorescent protein, EBFP2, ECFP, mTurquoise, EGFP, Clover, EYFP, Citrine, mOrange2, TagRFP-T, mCherry, mKate2, iRFP682, mKeima, LSS-mKate2 or from the website https://www.fpvis.org/FP.html.

Idealerweise wird die Gen-Sequenz stabil in das Pflanzengenom eingebracht, so dass das Protein über das gesamte Pflanzenleben exprimiert wird und auch vererbt wird. Das fluoreszierende Protein sollte idealerweise in den Chloroplasten exprimiert werden, da deren größere Anzahl in einer Pflanze zu einer höheren Konzentration führt als wenn die Sequenz im Zellkern enthalten ist (Kermode, Molecular Pharming: Applications, Challenges and Emerging Areas, Kapitel 10). Alternativ ist auch eine transiente Exprimierung möglich, jedoch erhöht sich dadurch der Aufwand zur Erzeugung der Daten. Neben GFP stehen modifizierte und weiterentwickelte Varianten von fluoreszierenden Proteinen zur Verfügung. Neben höherer Effizienz (enhanced GFP) gibt es Varianten über den gesamten Spektralbereich (z.B. YellowFP, RedFP, CyanFP) die eingesetzt werden können (Nikon Microscopy U. Introduction to fluorescent proteins). Zur späteren Detektion ist ein möglichst starkes Signal wünschenswert, so dass eine Kombination von hoher Proteinkonzentration und Effizienz bei der Umwandlung von Anregungslicht wünschenswert ist. Für Pflanzenbereiche, bei denen mehrere Pflanzenarten in einer Pflanzenbildinformation enthalten sind, ist die Verwendung von unterschiedlichen fluoreszierenden molekularen Markern und entsprechenden Spektralbereichen je Pflanzenart sinnvoll, da dadurch eine Trennung der Pflanzen selbst bei Überlapp ermöglicht wird.Ideally, the gene sequence is stably introduced into the plant genome so that the protein is expressed over the entire plant life and is also inherited. The fluorescent protein should ideally be expressed in the chloroplasts, since their greater number leads to a higher concentration in a plant than if the sequence is contained in the cell nucleus (Kermode, Molecular Pharming: Applications, Challenges and Emerging Areas, Chapter 10). Alternatively, a transient expression is also possible, but this increases the effort required to generate the data. In addition to GFP, modified and further developed variants of fluorescent proteins are available. In addition to higher efficiency (enhanced GFP), there are variants over the entire spectral range (e.g. YellowFP, RedFP, CyanFP) that can be used (Nikon Microscopy U. Introduction to fluorescent proteins). A signal that is as strong as possible is desirable for later detection, so that a combination of high protein concentration and efficiency is possible the conversion of excitation light is desirable. For plant areas in which several plant species are contained in one plant image information, the use of different fluorescent molecular markers and corresponding spectral ranges for each plant species is useful, since this enables the plants to be separated even if they overlap.

Das Verfahren kann bevorzugt auch mit dem in der DE 10 2016 203 850 oder der DE 10 2017 204 650 beschriebenen Verfahren kombiniert werden. In diesem Fall können auch für jede Pflanzenart unterschiedliche Spektralbereiche eingesetzt werden, um eine Überlapptrennung zu ermöglichen.The method can preferably also be carried out with that in the DE 10 2016 203 850 or the DE 10 2017 204 650 methods described are combined. In this case, different spectral ranges can be used for each plant species in order to enable overlapping separation.

Die erste Bilderfassungseinheit und/oder die zweite Bilderfassungseinheit kann/können zumindest eine multispektrale und/oder hyperspektrale und/oder Infrarot- und/oder 3D-Kamera umfassen. Die erste Bilderfassungseinheit und/oder die zweite Bilderfassungseinheit kann/können ausgebildet sein, Bilder im NIR und/oder visuellen Bereich zu erfassen bzw. aufzunehmen. Die zweite Bilderfassungseinheit ist ausgebildet, zumindest den Spektralbereich der Emission des fluoreszierenden molekularen Markers zu erfassen. Hierbei weist die zweite Bilderfassungseinheit bevorzugt einen zur Erfassung des von dem fluoreszierenden molekularen Marker emittierten Lichts und ggf. des von dem weiteren fluoreszierenden molekularen Marker weiteren emittierten Lichts angepassten, insbesondere schmalbandigen Emissionsfilter auf. Die zweite Bilderfassungseinheit kann in einer Bewegungsrichtung hinter und/oder neben der ersten Bilderfassungseinheit angeordnet sein.The first image acquisition unit and / or the second image acquisition unit can comprise at least one multispectral and / or hyperspectral and / or infrared and / or 3D camera. The first image acquisition unit and / or the second image acquisition unit can be designed to acquire or record images in the NIR and / or visual range. The second image acquisition unit is designed to acquire at least the spectral range of the emission of the fluorescent molecular marker. In this case, the second image acquisition unit preferably has a particularly narrow-band emission filter which is adapted to acquire the light emitted by the fluorescent molecular marker and possibly the light further emitted by the further fluorescent molecular marker. The second image capturing unit can be arranged behind and / or next to the first image capturing unit in a direction of movement.

Das erfasste emittierte Licht ist ein Fluoreszenzsignal. Die zweite Bilderfassungseinheit ist ausgebildet, das emittierte Licht bzw. das Fluoreszenzsignal zu erfassen.The detected emitted light is a fluorescence signal. The second image acquisition unit is designed to acquire the emitted light or the fluorescence signal.

Der Pflanzenbereich kann ein Erfassungsbereich bzw. ein erfasster Bildabschnitt der entsprechenden Bilderfassungseinheit sein. Unter einer Pflanzenbildinformation kann ein Abbild bzw. eine (Bild-)Aufnahme verstanden werden, das/die optisch erfassbare Merkmale der Pflanze wiedergibt. Hierbei kann die Pflanzenbildinformation auch Informationen enthalten, die durch eine Ver- oder Bearbeitung des von den Bilderfassungseinheiten erfassten Abbildes der Pflanze erhalten wird.The plant area can be a detection area or a captured image section of the corresponding image capture unit. Plant image information can be understood to mean an image or a (picture) recording which reproduces the optically detectable features of the plant. Here, the plant image information can also contain information that is obtained by processing the image of the plant captured by the image acquisition units.

Der Schritt des Erfassens des zweiten Pflanzenbereiches kann im Wesentlichen zeitgleich mit oder nach dem Schritt des Erfassens des ersten Pflanzenbereiches durchgeführt werden.The step of detecting the second plant area can be carried out essentially simultaneously with or after the step of detecting the first plant area.

Im Schritt des Bestrahlens bzw. des Beleuchtens des fluoreszierenden molekularen Markers wird die den fluoreszierenden molekularen Marker aufweisenden Pflanze mit einer eine Strahlung bzw. einem Licht in einem entsprechenden Anregungsspektrum bestrahlt bzw. beleuchtet. D.h., mit anderen Worten, dass die Bestrahlung bzw. die Beleuchtung auf das relevante Anregungsspektrum des fluoreszierenden molekularen Markers abgestimmt ist. Hierbei wird bevorzugt der gesamte erste und/oder zweite Pflanzenbereich bestrahlt bzw. beleuchtet.In the step of irradiating or illuminating the fluorescent molecular marker, the plant having the fluorescent molecular marker is irradiated or illuminated with radiation or light in a corresponding excitation spectrum. That means, in other words, that the irradiation or the lighting is matched to the relevant excitation spectrum of the fluorescent molecular marker. In this case, the entire first and / or second plant area is preferably irradiated or illuminated.

Die Beleuchtungseinheit ist ausgebildet, die den fluoreszierenden molekularen Marker aufweisenden Pflanze in dem für das fluoreszierende Protein relevanten Anregungsspektrum zu bestrahlen bzw. zu beleuchten. Die Beleuchtungseinheit umfasst hierfür zumindest eine Lichteinheit, bevorzugt eine Vielzahl von Lichteinheiten. Hierbei kann die Lichteinheit eine breitbandige Lichteinheit, wie bspw. eine Gas-Entladungslampe sein. Für diesen Fall weist die Beleuchtungseinheit bevorzugt einen zur Anregung des fluoreszierenden molekularen Markers und ggf. des weiteren fluoreszierenden molekularen Markers angepassten, insbesondere schmalbandigen Anregungsfilter auf. Die Lichteinheit kann jedoch auch eine schmalbandige Lichteinheit, wie bspw. eine farbige LED oder ein Laser sein.The lighting unit is designed to irradiate or illuminate the plant having the fluorescent molecular marker in the excitation spectrum relevant for the fluorescent protein. For this purpose, the lighting unit comprises at least one light unit, preferably a plurality of light units. Here, the light unit can be a broadband light unit, such as a gas discharge lamp. For this case, the lighting unit preferably has an, in particular narrow-band, excitation filter adapted to excite the fluorescent molecular marker and possibly the further fluorescent molecular marker. The light unit can, however, also be a narrow-band light unit, such as, for example, a colored LED or a laser.

Die Kennzeichnungseinheit weist bevorzugt zumindest eine Recheneinheit zum Verarbeiten von Signalen oder Daten und/oder zumindest eine Speichereinheit zum Speichern von Signalen oder Daten und/oder zumindest eine Kommunikationsschnittstelle zum Einlesen von Daten, insbesondere zum Empfangen von Bildinformationen und zum Ausgeben von Daten auf. Die Recheneinheit kann beispielsweise ein Signalprozessor, ein Mikrocontroller oder dergleichen sein, wobei die Speichereinheit ein Flash-Speicher, ein EPROM oder eine magnetische Speichereinheit sein kann. Die Kommunikationsschnittstelle kann ausgebildet sein, um Daten drahtlos und/oder leitungsgebunden einzulesen oder auszugeben, wobei eine Kommunikationsschnittstelle, die leitungsgebundene Daten einlesen oder ausgeben kann, diese Daten bspw. elektrisch oder optisch aus einer entsprechenden Datenübertragungsleitung einlesen oder in eine entsprechende Datenübertragungsleitung ausgeben kann. Im Schritt des Kennzeichnens wird bevorzugt die erste Pflanzenbildinformation mit der zweiten Pflanzenbildinformation verglichen bzw. übereinandergelegt/ überlagert, um die Pflanze und ggf. die weitere Pflanze in der ersten Pflanzenbildinformation zu kennzeichnen. Alternativ oder zusätzlich werden im Schritt des Kennzeichnens bevorzugt Informationen aus der zweiten Pflanzenbildinformation in Bezug auf das emittierte Licht und ggf. das weitere emittierte Licht in die erste Pflanzenbildinformation aufgenommen, um die Pflanze und ggf. die weitere Pflanze in der ersten Pflanzenbildinformation zu kennzeichnen.The identification unit preferably has at least one processing unit for processing signals or data and / or at least one memory unit for storing signals or data and / or at least one communication interface for reading in data, in particular for receiving image information and outputting data. The computing unit can be, for example, a signal processor, a microcontroller or the like, wherein the storage unit can be a flash memory, an EPROM or a magnetic storage unit. The communication interface can be designed to read in or output data wirelessly and / or wired, a communication interface that can read in or output wired data, for example, can read in this data electrically or optically from a corresponding data transmission line or output it into a corresponding data transmission line. In the labeling step, the first plant image information is preferably compared or superimposed / superimposed on the second plant image information around the plant and possibly the to identify another plant in the first plant image information. Alternatively or additionally, information from the second plant image information relating to the emitted light and possibly the further emitted light is preferably included in the first plant image information in the marking step in order to identify the plant and possibly the further plant in the first plant image information.

Das Verfahren kann ferner einen Schritt des Speicherns der gekennzeichneten Pflanzenbildinformation und/oder einen Schritt des Ausgebens der gekennzeichneten Pflanzenbildinformation an ein Informationssystem umfassen. Das Verfahren kann außerdem einen Schritt des Ansteuerns der Erfassungsvorrichtung und/oder einer Vorrichtung zu landwirtschaftlichen Zwecken, bspw. einer landwirtschaftlichen Spritzvorrichtung in Abhängigkeit von der gekennzeichneten Pflanzenbildinformation umfassen. Hierbei kann im Schritt des Steuerns bspw. eine Ausbringeinheit bzw. eine Spritzeinheit und/oder ein Motor der Erfassungsvorrichtung bzw. Vorrichtung in Abhängigkeit von der gekennzeichneten ersten Pflanzenbildinformation angesteuert werden.The method can further comprise a step of storing the labeled plant image information and / or a step of outputting the labeled plant image information to an information system. The method can also include a step of controlling the detection device and / or a device for agricultural purposes, for example an agricultural spraying device as a function of the identified plant image information. In this case, in the control step, for example, an application unit or a spray unit and / or a motor of the detection device or device can be controlled as a function of the identified first plant image information.

Das vorgeschlagene Verfahren ermöglicht eine einfache, effiziente und qualitativ definierte Erzeugung von Trainingsdaten, insbesondere für tiefe neuronale Netze zur Erkennung und Identifikation von Pflanzen. Im Gegensatz zu herkömmlichen Methoden, bei denen ein menschlicher Operator die letzte Entscheidung über die Segmentierung treffen muss und der erforderliche Einsatz proportional zur Größe des Datensatzes ist, ermöglicht das vorgeschlagene Verfahren die Übertragung dieser Aufgabe auf eine technische Anordnung, die lediglich einen initialen Aufwand erfordert und somit bei großen Datensätzen signifikante Vorteile erbringt. Des Weiteren wird die Unsicherheit der menschlichen Entscheidung, die lediglich auf Basis der zu segmentierenden Bilddaten getroffen wird, durch eine absolute Messung ersetzt.The proposed method enables a simple, efficient and qualitatively defined generation of training data, in particular for deep neural networks for the recognition and identification of plants. In contrast to conventional methods, in which a human operator has to make the final decision about the segmentation and the required effort is proportional to the size of the data set, the proposed method enables this task to be transferred to a technical arrangement that only requires initial effort thus provides significant advantages for large data sets. Furthermore, the uncertainty of the human decision, which is only made on the basis of the image data to be segmented, is replaced by an absolute measurement.

Dies wird insbesondere dadurch ermöglicht, dass die Kennzeichnung der Pflanze unter Verwendung der zweiten Pflanzenbildinformation mit dem emittierten Licht erfolgt. D.h., mit anderen Worten, dass neben der ohnehin zu erzeugenden Pflanzenbildinformation eine zweite Pflanzenbildinformation erzeugt wird, bei der die Pflanze mit Licht zur Anregung des fluoreszierenden Markers bestrahlt wird. Die zweite Pflanzenbildinformation wird dann zumindest in dem Spektralbereich der Emission des fluoreszierenden Markers erzeugt. Werden die beiden Pflanzenbildinformationen miteinander verglichen bzw. übereinandergelegt/ überlagert, so liegt die Trennung von Pflanze zu Boden vor. Dies kann auf die Trennung von verschiedenen Pflanzenarten bzw. Pflanzen-Instanzen erweitert werden, indem unterschiedliche fluoreszierende Emissions- und Anregungswellenlängen verwendet werden.This is made possible in particular by the fact that the plant is identified using the second plant image information with the emitted light. In other words, in addition to the plant image information to be generated anyway, a second plant image information item is generated in which the plant is irradiated with light to excite the fluorescent marker. The second plant image information is then generated at least in the spectral range of the emission of the fluorescent marker. If the two plant image information items are compared with one another or are superimposed / superimposed, the plant is separated from the ground. This can be extended to the separation of different plant species or plant instances by using different fluorescent emission and excitation wavelengths.

Es ist vorteilhaft, wenn die erste Bilderfassungseinheit und die zweite Bilderfassungseinheit jeweils mehrere Farbkanäle aufweisen und zumindest einer der Farbkanäle, welcher von der zweiten Bilderfassungseinheit zum Erfassen des emittierten Lichts und ggf. des weiteren emittierten Lichts unbenutzt ist, zum Vergleichen der ersten Pflanzenbildinformation mit der zweiten Pflanzenbildinformation verwendet wird. Hierbei können die Bilderfassungseinheiten bspw. Multispektralkameras oder RGB-Kameras umfassen bzw. sein, wobei die in der zweiten Bilderfassungseinheit nicht zum Erfassen des zweiten Pflanzenbereiches bzw. des emittierten Lichts/ Fluoreszenzsignals eingesetzten Kanäle zur Überlagerung mit der ersten Pflanzenbildinformation genutzt werden. Hierdurch ist es möglich, zeitlich und räumlich getrennte Pflanzenbildinformationen bzw. (Bild-)Aufnahmen zu erzeugen, sodass die für die zweite Pflanzenbildinformation erforderliche Strahlung bzw. Beleuchtung im Anregungsspektrum nicht von der ersten Bilderfassungseinheit erfasst wird. Demnach können der Schritt des Erfassens des ersten Pflanzenbereiches und der Schritt des Erfassens des zweiten Pflanzenbereiches zu unterschiedlichen Zeitpunkten durchgeführt werden, wobei der erste Pflanzenbereich von dem zweiten Pflanzenbereich verschieden sein kann.It is advantageous if the first image capturing unit and the second image capturing unit each have a plurality of color channels and at least one of the color channels, which is not used by the second image capturing unit for capturing the emitted light and possibly the further emitted light, for comparing the first plant image information with the second Plant image information is used. The image capture units can include or be, for example, multispectral cameras or RGB cameras, the channels not used in the second image capture unit for capturing the second plant area or the emitted light / fluorescence signal being used to superimpose the first plant image information. This makes it possible to generate temporally and spatially separate plant image information or (image) recordings, so that the radiation or illumination required for the second plant image information in the excitation spectrum is not recorded by the first image acquisition unit. Accordingly, the step of detecting the first plant area and the step of detecting the second plant area can be carried out at different times, it being possible for the first plant area to be different from the second plant area.

Es ist ferner vorteilhaft, wenn in der ersten Pflanzenbildinformation der spektrale Emissionsbereich des emittierten Lichts und ggf. des weiteren emittierten Lichts unerfasst bleibt. D.h., mit anderen Worten, dass der für die Anregung bzw. Fluoreszenz erforderliche Spektralbereich in der ersten Pflanzenbildinformation nicht benötigt und somit nicht erfasst wird. Hierdurch können erste und die zweite Pflanzenbildinformation mit derselben Bilderfassungseinheit erzeugt werden.It is also advantageous if the spectral emission range of the emitted light and possibly of the further emitted light remains undetected in the first plant image information. That is to say, in other words, that the spectral range required for the excitation or fluorescence is not required in the first plant image information and is therefore not recorded. In this way, first and second plant image information can be generated with the same image acquisition unit.

Des Weiteren ist es vorteilhaft, wenn der zweite Pflanzenbereich von der zweiten Bilderfassungseinheit unter Verwendung eines Strahlteilers erfasst wird. Der Strahlteiler kann bspw. ein Prisma oder ein teildurchlässiger Spiegel sein. Hierbei ist der Strahlteiler ausgebildet, das einfallende Licht auf die beiden Bilderfassungseinheiten aufzuteilen. Der Lichtpfad zu der ersten Bilderfassungseinheit kann hierbei derart ausgebildet sein, dass das Licht unverändert die erste Bilderfassungseinheit erreicht, während der Lichtpfad zu der zweiten Bilderfassungseinheit den auf das emittierte Licht abgestimmten Emissionsfilter aufweist. Somit erfasst die erste Bilderfassungseinheit die Pflanze als solche, wohingegen die zweite Bilderfassungseinheit (nur) das von dem fluoreszierenden molekularen Marker bzw. von der Pflanze emittierte Licht bzw. das Fluoreszenzsignal erfasst. Hierdurch können der Schritt des Erfassens des ersten Pflanzenbereiches und der Schritt des Erfassens des zweiten Pflanzenbereiches im Wesentlichen zeitgleich (mittels zeitgleich getriggerter Bilderfassungseinheiten) durchgeführt werden, wobei der erste Pflanzenbereich und der zweite Pflanzenbereich im Wesentlichen derselbe Pflanzenbereich ist bzw. deckungsgleich sind.Furthermore, it is advantageous if the second plant area is captured by the second image capturing unit using a beam splitter. The beam splitter can be, for example, a prism or a partially transparent mirror. Here, the beam splitter is designed to split the incident light onto the two image acquisition units. The light path to the first image capturing unit can be designed in such a way that the light reaches the first image capturing unit unchanged, while the light path to the second image capturing unit has the emission filter matched to the emitted light. The first image capturing unit thus captures the plant as such, whereas the second image capturing unit captures (only) the light or the fluorescence signal emitted by the fluorescent molecular marker or by the plant. As a result, the step of capturing the first plant area and the step of capturing the second plant area can be carried out essentially at the same time (by means of simultaneously triggered image capturing units), the first plant area and the second plant area being essentially the same plant area or being congruent.

Ferner ist es vorteilhaft, wenn der erste Pflanzenbereich und der zweite Pflanzenbereich im Wesentlichen derselbe Pflanzenbereich ist, also deckungsgleich sind, oder der erste Pflanzenbereich und der zweite Pflanzenbereich unterschiedlich sind und im Schritt des Kennzeichnens ein geometrischer Abgleich der ersten Pflanzenbildinformation und der zweiten Pflanzenbildinformation erfolgt. Hierdurch können der Schritt des Erfassens des ersten Pflanzenbereiches und der Schritt des Erfassens des zweiten Pflanzenbereiches im Wesentlichen zeitgleich (mittels zeitgleich getriggerter Bilderfassungseinheiten) durchgeführt werden, wobei der erste Pflanzenbereich von dem zweiten Pflanzenbereich verschieden ist, sodass die Bilderfassungseinheiten zueinander versetzt, bspw. nebeneinander angeordnet sein können. Ein Vergleich bzw. eine Überlagerung der beiden Pflanzenbildinformation kann durch bekannte Methoden der Bildverarbeitung erfolgen (z.B. Blockmatching).It is also advantageous if the first plant area and the second plant area are essentially the same plant area, i.e. are congruent, or the first plant area and the second plant area are different and a geometric comparison of the first plant image information and the second plant image information takes place in the marking step. As a result, the step of capturing the first plant area and the step of capturing the second plant area can be carried out essentially at the same time (by means of simultaneously triggered image capturing units), the first plant area being different from the second plant area, so that the image capturing units are offset from one another, e.g. could be. A comparison or a superposition of the two plant image information can be done by known methods of image processing (for example block matching).

Vorteilhaft ist es auch, wenn das Verfahren bei geringer Sonnenstrahlung auf die Pflanzenbereiche, insbesondere bei Dunkelheit auf einem freien Feld, durchgeführt wird. Hierbei kann die Sonneneinstrahlung auf die Pflanzenbereiche auch mittels einer Einheit zur Abschirmung des natürlichen Lichts reduziert werden. Durch diese Maßnahme kann der Signal-Rauschabstand beim Erfassen des zweiten Pflanzenbereiches erhöht werden.It is also advantageous if the method is carried out when there is little solar radiation on the plant areas, in particular in an open field when it is dark. Here, the solar radiation on the plant areas can also be reduced by means of a unit for shielding the natural light. This measure can increase the signal-to-noise ratio when detecting the second plant area.

Von Vorteil ist auch ein Computerprogrammprodukt oder Computerprogramm mit Programmcode, der auf einem maschinenlesbaren Träger oder Speichermedium wie einem Halbleiterspeicher, einem Festplattenspeicher oder einem optischen Speicher gespeichert sein kann und zur Durchführung, Umsetzung und/oder Ansteuerung der Schritte des Verfahrens nach einer der vorstehend beschriebenen Ausführungsformen verwendet wird, insbesondere wenn das Programmprodukt oder Programm auf einem Computer oder einer Vorrichtung ausgeführt wird.A computer program product or computer program with program code, which can be stored on a machine-readable carrier or storage medium such as a semiconductor memory, a hard disk or an optical memory, and for performing, implementing and / or controlling the steps of the method according to one of the embodiments described above is also advantageous is used, especially when the program product or program is executed on a computer or device.

FigurenlisteFigure list

Die Erfindung wird nachstehend anhand der beigefügten Zeichnungen beispielhaft näher erläutert. Es zeigen:

  • 1 eine schematische Darstellung einer mobilen Einheit mit einer Vielzahl von Erfassungsvorrichtungen;
  • 2 eine Detailansicht einer Erfassungsvorrichtung zum Erfassen von Pflanzenbildinformationen; und
  • 3 ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens.
The invention is explained in more detail below with reference to the accompanying drawings. Show it:
  • 1 a schematic representation of a mobile unit with a plurality of detection devices;
  • 2 a detailed view of a detection device for detecting plant image information; and
  • 3 a flow chart of a method.

In der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung werden für die in den verschiedenen Figuren dargestellten und ähnlich wirkenden Elemente gleiche oder ähnliche Bezugszeichen verwendet, wobei auf eine wiederholte Beschreibung der Elemente verzichtet wird.In the following description of preferred exemplary embodiments of the present invention, the same or similar reference numerals are used for the elements shown in the various figures and having a similar effect, a repeated description of the elements being dispensed with.

In 1 ist eine schematische Darstellung einer mobilen Einheit mit einer Erfassungsvorrichtung 10 dargestellt.In 1 Figure 3 is a schematic representation of a mobile unit with a sensing device 10 shown.

Die mobile Einheit ist als mobiles Landfahrzeug 12 ausgebildet. Das mobile Landfahrzeug 12 weist ein Gestänge 14 auf, an dem die Erfassungsvorrichtung 10 angeordnet ist.The mobile unit is a mobile land vehicle 12th educated. The mobile land vehicle 12th has a linkage 14th on which the detection device 10 is arranged.

Die Erfassungsvorrichtung 10 weist eine Vielzahl von ersten Bilderfassungseinheiten 16 zum Erfassen eines jeweiligen ersten Pflanzenbereiches 18 auf, um eine jeweilige erste Pflanzenbildinformation zu erhalten. Die Erfassungsvorrichtung 10 weist ferner eine Vielzahl von zweiten Bilderfassungseinheiten 20 zum Erfassen eines jeweiligen zweiten Pflanzenbereiches 22 auf, um eine jeweilige zweite Pflanzenbildinformation zu erhalten. Hierbei ist jeweils einer ersten Bilderfassungseinheit 16 eine zweite Bilderfassungseinheit 20 zugeordnet. In dem jeweiligen ersten Pflanzenbereich 18 und in dem jeweiligen zweiten Pflanzenbereich 22 ist dieselbe Pflanze 24 angeordnet. Die Pflanze 24 weist hierbei einen fluoreszierenden molekularen Marker auf.The detection device 10 has a plurality of first image acquisition units 16 for capturing a respective first plant area 18th to obtain a respective first plant image information. The detection device 10 further comprises a plurality of second image capture units 20th for capturing a respective second plant area 22nd to obtain a respective second plant image information. In each case there is a first image acquisition unit 16 a second image capture unit 20th assigned. In the respective first plant area 18th and in the respective second plant area 22nd is the same plant 24 arranged. The plant 24 has a fluorescent molecular marker.

Die Erfassungsvorrichtung 10 weist außerdem eine Vielzahl von Beleuchtungseinheiten 26 zum Bestrahlen der jeweiligen Pflanze 24 bzw. des fluoreszierenden molekularen Markers auf. Hierbei ist jeder Gruppe aus erster und zweiter Bilderfassungseinheit 16, 20 jeweils eine Beleuchtungseinheit 26 zugeordnet. Die Bestrahlung erfolgt derart, dass der fluoreszierende molekulare Marker ein für die zweite Bilderfassungseinheit 20 erfassbares Licht emittiert, so dass die zweite Pflanzenbildinformation das emittierte Licht enthält.The detection device 10 also has a variety of lighting units 26th for irradiating the respective plant 24 or the fluorescent molecular marker. Each group consists of a first and a second image acquisition unit 16 , 20th one lighting unit each 26th assigned. The irradiation takes place in such a way that the fluorescent molecular marker is one for the second image acquisition unit 20th emits detectable light, so that the second plant image information contains the emitted light.

Die Erfassungsvorrichtung 10 weist des Weiteren eine Kennzeichnungseinheit 28 zum Kennzeichnen der Pflanze 24 in der ersten Pflanzenbildinformation unter Verwendung der zweiten Pflanzenbildinformation mit dem emittierten Licht auf. Hierbei ist die Kennzeichnungseinheit 28 ausgebildet die erste Pflanzenbildinformation mit der zweiten Pflanzenbildinformation zu vergleichen bzw. zu überlagern, um die Pflanze 24 in der ersten Pflanzenbildinformation zu kennzeichnen. The detection device 10 furthermore has a marking unit 28 to identify the plant 24 in the first plant image information using the second plant image information with the emitted light. Here is the identification unit 28 designed to compare or overlay the first plant image information with the second plant image information to the plant 24 to be identified in the first plant image information.

2 zeigt eine Detailansicht einer Erfassungsvorrichtung 10 zum Erfassen von Pflanzenbildinformationen, wobei nur eine Gruppe aus erster und zweiter Bilderfassungseinheit 16, 20 sowie Beleuchtungseinheit 26 gezeigt ist. Anders als im Ausführungsbeispiel aus 1, weist die Erfassungsvorrichtung 10 außerdem eine Vielzahl von Strahlteilern 30 auf. Wie in 2 dargestellt, ist hierbei jede Gruppe aus erster und zweiter Bilderfassungseinheit 16, 20 sowie Beleuchtungseinheit 26 jeweils ein Strahlenteiler 30 zugeordnet. Der Strahlteiler 30 ist als teildurchlässiger Spiegel 30 ausgebildet, welcher das einfallende Licht auf die beiden Bilderfassungseinheiten 16, 20 aufteilt. Demzufolge ist der erste Pflanzenbereich 18 und der zweite Pflanzenbereich 22 derselbe Pflanzenbereich 18, 22, d.h. deckungsgleich sind. Um das von dem fluoreszierenden molekularen Marker emittierte Licht zu erfassen, weist die zweite Bilderfassungseinheit 20 einen auf das emittierte Licht abgestimmten Emissionsfilter 32 auf. Somit erfasst die erste Bilderfassungseinheit 16 die Pflanze 24 als solche, wohingegen die zweite Bilderfassungseinheit (nur) das von dem fluoreszierenden molekularen Marker bzw. der Pflanze 24 emittierte Licht bzw. das Fluoreszenzsignal erfasst. Indem die beiden Bilderfassungseinheiten 16, 20 zeitgleich getriggert werden, können räumlich und zeitlich gleiche Pflanzenbildinformationen erzeugt werden. 2 shows a detailed view of a detection device 10 for capturing plant image information, with only one group of first and second image capturing units 16 , 20th as well as lighting unit 26th is shown. Unlike in the exemplary embodiment 1 , the Detection device 10 also a variety of beam splitters 30th on. As in 2 each group of the first and second image acquisition unit is shown here 16 , 20th as well as lighting unit 26th one beam splitter each 30th assigned. The beam splitter 30th is a partially transparent mirror 30th formed, which the incident light on the two image capture units 16 , 20th divides. Hence the first is plant area 18th and the second plant area 22nd the same plant area 18th , 22nd , ie are congruent. In order to acquire the light emitted by the fluorescent molecular marker, the second image acquisition unit 20th an emission filter matched to the emitted light 32 on. The first image acquisition unit thus records 16 the plant 24 as such, whereas the second image acquisition unit (only) that of the fluorescent molecular marker or the plant 24 emitted light or the fluorescence signal detected. By the two image capture units 16 , 20th are triggered at the same time, spatially and temporally identical plant image information can be generated.

3 zeigt ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens 100 zum Kennzeichnen von Pflanzenbildinformationen, insbesondere für landwirtschaftliche Zwecke. Das Verfahren 100 umfasst einen Schritt des Erfassens 102 eines ersten Pflanzenbereiches 18 mit einer einen fluoreszierenden molekularen Marker aufweisenden Pflanze 24 mittels einer ersten Bilderfassungseinheit 16, um eine erste Pflanzenbildinformation zu erhalten. Das Verfahren 100 umfasst ferner einen Schritt des Bestrahlens 104 des fluoreszierenden molekularen Markers mittels einer Beleuchtungseinheit 26 derart, dass der fluoreszierende molekulare Marker ein erfassbares Licht emittiert. Das Verfahren 100 umfasst außerdem einen Schritt des Erfassens 106 eines zweiten Pflanzenbereiches 22 mit derselben den fluoreszierenden molekularen Marker aufweisenden Pflanze 24 mittels einer zweiten Bilderfassungseinheit 20, um eine zweite Pflanzenbildinformation mit dem emittierten Licht zu erhalten. Das Verfahren 100 umfasst des Weiteren einen Schritt des Kennzeichnens 108 der Pflanze 24 in der ersten Pflanzenbildinformation unter Verwendung der zweiten Pflanzenbildinformation mit dem emittierten Licht mittels einer Kennzeichnungseinheit 28. 3 shows a flow chart of a method 100 for identifying plant image information, in particular for agricultural purposes. The procedure 100 comprises a step of acquiring 102 of a first plant area 18th with a plant exhibiting a fluorescent molecular marker 24 by means of a first image acquisition unit 16 to obtain first plant image information. The procedure 100 further comprises a step of irradiating 104 of the fluorescent molecular marker by means of an illumination unit 26th such that the fluorescent molecular marker emits a detectable light. The procedure 100 also includes a step of acquiring 106 a second plant area 22nd with the same plant having the fluorescent molecular marker 24 by means of a second image acquisition unit 20th to obtain second plant image information with the emitted light. The procedure 100 further comprises a step of labeling 108 of the plant 24 in the first plant image information using the second plant image information with the emitted light by means of an identification unit 28 .

Umfasst ein Ausführungsbeispiel eine „und/oder“-Verknüpfung zwischen einem ersten Merkmal und einem zweiten Merkmal, so ist dies so zu lesen, dass das Ausführungsbeispiel gemäß einer Ausführungsform sowohl das erste Merkmal als auch das zweite Merkmal und gemäß einer weiteren Ausführungsform entweder nur das erste Merkmal oder nur das zweite Merkmal aufweist.If an exemplary embodiment comprises an “and / or” link between a first feature and a second feature, this should be read in such a way that the exemplary embodiment according to one embodiment has both the first feature and the second feature and, according to a further embodiment, either only the has the first feature or only the second feature.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDED IN THE DESCRIPTION

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Claims (16)

Verfahren (100) zum Kennzeichnen von Pflanzenbildinformationen, insbesondere für landwirtschaftliche Zwecke, mit den Schritten: - Erfassen (102) eines ersten Pflanzenbereiches (18) mit einer einen fluoreszierenden molekularen Marker aufweisenden Pflanze (24) mittels einer ersten Bilderfassungseinheit (16), um eine erste Pflanzenbildinformation zu erhalten; - Bestrahlen (104) des fluoreszierenden molekularen Markers mittels einer Beleuchtungseinheit (26) derart, dass der fluoreszierende molekulare Marker ein erfassbares Licht emittiert; - Erfassen (106) eines zweiten Pflanzenbereiches (22) mit derselben den fluoreszierenden molekularen Marker aufweisenden Pflanze (24) mittels der ersten Bilderfassungseinheit (16) oder mittels einer zweiten Bilderfassungseinheit (20), um eine zweite Pflanzenbildinformation mit dem emittierten Licht zu erhalten; und - Kennzeichnen (108) der Pflanze (24) in der ersten Pflanzenbildinformation unter Verwendung der zweiten Pflanzenbildinformation mit dem emittierten Licht mittels einer Kennzeichnungseinheit (28).Method (100) for identifying plant image information, in particular for agricultural purposes, comprising the steps: - Detecting (102) a first plant area (18) with a plant (24) having a fluorescent molecular marker by means of a first image detection unit (16) in order to obtain first plant image information; - irradiating (104) the fluorescent molecular marker by means of a lighting unit (26) in such a way that the fluorescent molecular marker emits a detectable light; - Detecting (106) a second plant area (22) with the same plant (24) having the fluorescent molecular marker by means of the first image recording unit (16) or by means of a second image recording unit (20) in order to obtain second plant image information with the emitted light; and - Identifying (108) the plant (24) in the first plant image information using the second plant image information with the emitted light by means of an identification unit (28). Verfahren (100) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass - im Schritt des Erfassens (102) der erste Pflanzenbereich (18) ferner eine weitere einen weiteren fluoreszierenden molekularen Marker aufweisende Pflanze (24) aufweist; - im Schritt des Bestrahlens (104) ferner der weitere fluoreszierende molekulare Marker mittels der Beleuchtungseinheit (26) derart bestrahlt wird, dass der weitere fluoreszierende molekulare Marker ein weiteres erfassbares Licht emittiert; - im Schritt des Erfassens (106) der zweite Pflanzenbereich (22) ferner dieselbe weitere den weiteren fluoreszierenden molekularen Marker aufweisende Pflanze (24) aufweist, um die zweite Pflanzenbildinformation ferner mit dem weiteren emittierten Licht zu erhalten; und - im Schritt des Kennzeichnens (108) ferner die weitere Pflanze (24) in der ersten Pflanzenbildinformation unter Verwendung der zweiten Pflanzenbildinformation mit dem weiteren emittierten Licht gekennzeichnet wird.Method (100) according to Claim 1 , characterized in that - in the step of detecting (102) the first plant area (18) furthermore has a further plant (24) having a further fluorescent molecular marker; - In the step of irradiating (104), the further fluorescent molecular marker is further irradiated by means of the lighting unit (26) in such a way that the further fluorescent molecular marker emits a further detectable light; - in the step of detection (106) the second plant area (22) furthermore has the same further plant (24) having the further fluorescent molecular marker in order to obtain the second plant image information further with the further emitted light; and - in the step of identifying (108) the further plant (24) is further identified in the first plant image information using the second plant image information with the further emitted light. Verfahren (100) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass im Schritt des Kennzeichnens (108) die erste Pflanzenbildinformation mit der zweiten Pflanzenbildinformation verglichen wird, um die Pflanze (24) und ggf. die weitere Pflanze in der ersten Pflanzenbildinformation zu kennzeichnen.Method (100) according to Claim 1 or 2 , characterized in that in the step of identifying (108) the first plant image information is compared with the second plant image information in order to identify the plant (24) and possibly the further plant in the first plant image information. Verfahren (100) nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Bilderfassungseinheit (16) und die zweite Bilderfassungseinheit (20) jeweils mehrere Farbkanäle aufweisen und zumindest einer der Farbkanäle, welcher von der zweiten Bilderfassungseinheit (20) zum Erfassen des emittierten Lichts und ggf. des weiteren emittierten Lichts unbenutzt ist, zum Vergleichen der ersten Pflanzenbildinformation mit der zweiten Pflanzenbildinformation verwendet wird.Method (100) according to Claim 3 , characterized in that the first image capturing unit (16) and the second image capturing unit (20) each have a plurality of color channels and at least one of the color channels which is not used by the second image capturing unit (20) for capturing the emitted light and possibly the further emitted light is used to compare the first plant image information with the second plant image information. Verfahren (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass im Schritt des Kennzeichnens (108) Informationen aus der zweiten Pflanzenbildinformation in Bezug auf das emittierte Licht und ggf. das weitere emittierte Licht in die erste Pflanzenbildinformation aufgenommen werden, um die Pflanze (24) und ggf. die weitere Pflanze in der ersten Pflanzenbildinformation zu kennzeichnen.Method (100) according to one of the preceding claims, characterized in that in the step of marking (108) information from the second plant image information relating to the emitted light and, if applicable, the further emitted light is included in the first plant image information in order to identify the plant ( 24) and, if necessary, to identify the other plant in the first plant image information. Verfahren (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in der ersten Pflanzenbildinformation der spektrale Emissionsbereich des emittierten Lichts und ggf. des weiteren emittierten Lichts unerfasst bleibt.Method (100) according to one of the preceding claims, characterized in that the spectral emission range of the emitted light and possibly of the further emitted light remains undetected in the first plant image information. Verfahren (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Pflanzenbereich (22) von der zweiten Bilderfassungseinheit (20) unter Verwendung eines Strahlteilers (30) erfasst wird.The method (100) according to one of the preceding claims, characterized in that the second plant area (22) is captured by the second image capturing unit (20) using a beam splitter (30). Verfahren (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass - der erste Pflanzenbereich (18) und der zweite Pflanzenbereich (22) im Wesentlichen derselbe Pflanzenbereich (18, 22) ist oder - der erste Pflanzenbereich (18) und der zweite Pflanzenbereich (22) unterschiedlich sind und im Schritt des Kennzeichnens (108) ein geometrischer Abgleich der ersten Pflanzenbildinformation und der zweiten Pflanzenbildinformation erfolgt.The method (100) according to one of the preceding claims, characterized in that - the first plant area (18) and the second plant area (22) are essentially the same plant area (18, 22) or - the first plant area (18) and the second plant area (22) are different and a geometric comparison of the first plant image information and the second plant image information takes place in the step of identifying (108). Verfahren (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Beleuchtungseinheit (26) einen zur Anregung des fluoreszierenden molekularen Markers und ggf. des weiteren fluoreszierenden molekularen Markers angepassten, insbesondere schmalbandigen Anregungsfilter aufweist.Method (100) according to one of the preceding claims, characterized in that the lighting unit (26) has an in particular narrow-band excitation filter adapted to excite the fluorescent molecular marker and optionally the further fluorescent molecular marker. Verfahren (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Bilderfassungseinheit (20) einen zur Erfassung des von dem fluoreszierenden molekularen Marker emittierten Lichts und ggf. des von dem weiteren fluoreszierenden molekularen Marker weiteren emittierten Lichts angepassten, insbesondere schmalbandigen Emissionsfilter (32) aufweist.The method (100) according to any one of the preceding claims, characterized in that the second image acquisition unit (20) has an in particular narrow-band emission filter adapted to acquire the light emitted by the fluorescent molecular marker and possibly the light emitted by the further fluorescent molecular marker ( 32). Verfahren (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren bei geringer Sonnenstrahlung auf die Pflanzenbereiche (18, 22), insbesondere bei Dunkelheit auf einem freien Feld, durchgeführt wird.The method (100) according to any one of the preceding claims, characterized in that the method at low solar radiation on the Plant areas (18, 22), in particular in the dark in an open field. Kennzeichnungseinheit (28) zum Kennzeichnen von Pflanzenbildinformationen, insbesondere für landwirtschaftliche Zwecke, welche eingerichtet ist, die erste Pflanzenbildinformation und die zweite Pflanzenbildinformation zum empfangen und den Schritt des Kennzeichnens (108) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 11 durchzuführen.Identification unit (28) for identifying plant image information, in particular for agricultural purposes, which is set up to receive the first plant image information and the second plant image information and the step of identifying (108) according to one of the Claims 1 to 11 perform. Erfassungsvorrichtung (10) zum Erfassen von Pflanzenbildinformationen, insbesondere für landwirtschaftliche Zwecke, mit - einer ersten Bilderfassungseinheit (16) zum Erfassen (102) eines ersten Pflanzenbereiches (18) mit einer einen fluoreszierenden molekularen Marker aufweisenden Pflanze (24), um eine erste Pflanzenbildinformation zu erhalten; - einer Beleuchtungseinheit (26) zum Bestrahlen (104) des fluoreszierenden molekularen Markers derart, dass der fluoreszierende molekulare Marker ein erfassbares Licht emittiert; und - der ersten Bilderfassungseinheit (16) oder einer zweiten Bilderfassungseinheit (20) zum Erfassen (106) eines zweiten Pflanzenbereiches (22) mit derselben den fluoreszierenden molekularen Marker aufweisenden Pflanze (24), um eine zweite Pflanzenbildinformation mit dem emittierten Licht zu erhalten.Acquisition device (10) for acquiring plant image information, in particular for agricultural purposes, with - A first image acquisition unit (16) for acquiring (102) a first plant area (18) with a plant (24) having a fluorescent molecular marker in order to obtain first plant image information; - A lighting unit (26) for irradiating (104) the fluorescent molecular marker in such a way that the fluorescent molecular marker emits a detectable light; and - The first image acquisition unit (16) or a second image acquisition unit (20) for acquiring (106) a second plant area (22) with the same plant (24) having the fluorescent molecular marker in order to obtain second plant image information with the emitted light. Erfassungsvorrichtung (10) nach Anspruch 13, gekennzeichnet durch eine Kennzeichnungseinheit (28) nach Anspruch 12 zum Kennzeichnen der Pflanze (24) in der ersten Pflanzenbildinformation unter Verwendung der zweiten Pflanzenbildinformation mit dem emittierten Licht.Detection device (10) according to Claim 13 , characterized by a marking unit (28) according to Claim 12 for identifying the plant (24) in the first plant image information using the second plant image information with the emitted light. Computerprogramm das dazu eingerichtet ist, den Schritt des Kennzeichnens (108) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 11 durchzuführen.Computer program which is set up to carry out the step of identifying (108) according to one of the Claims 1 to 11 perform. Maschinenlesbares Speichermedium mit einem darauf gespeicherten Computerprogramm nach Anspruch 15.Machine-readable storage medium with a computer program stored thereon Claim 15 .
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