DE102020215415A1 - Method and device for detecting a sturgeon plant image in a camera raw image and image processing device - Google Patents

Method and device for detecting a sturgeon plant image in a camera raw image and image processing device Download PDF

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Abstract

Der hier vorgestellte Ansatz betrifft ein Verfahren zum Detektieren einer Störpflanzenabbildung (107) in einem Kamerarohbild (110). Es werden zumindest ein einen sensierten Rotwert repräsentierendes R-Farbsignal (140), das ein von einem Rotpixel (R) eines Bildpunkts (150) eines Bildsensors (115) bereitgestelltes Signal repräsentiert, und ein einen sensierten infraroten Grauwert repräsentierendes NIR-Farbsignal (155), das ein von einem NIR-Pixel (NIR) des Bildpunkts (150) bereitgestelltes Signal repräsentiert, eingelesen. Der sensierte infrarote Grauwert wird mit einem definierten Mindestinfrarotgrenzwert (160) verglichen, um ein erstes Vergleichsergebnis (162) zu erhalten, der sensierte infrarote Grauwerts mit einem definierten Maximalinfrarotgrenzwert (164) verglichen, um ein zweites Vergleichsergebnis (166) zu erhalten, und der sensierte Rotwert mit einem definierten Maximalrotgrenzwert (168) verglichen, um ein drittes Vergleichsergebnis (170) zu erhalten. Der Bildpunkt (150) wird unter Verwendung des ersten Vergleichsergebnisses (162), zweiten Vergleichsergebnisses (166) und dritten Vergleichsergebnisses (170) als Störpflanzenabbildung (107) oder Pflanzenabbildung (175) erkannt.The approach presented here relates to a method for detecting an image of a sturgeon plant (107) in a raw camera image (110). At least one R color signal (140) representing a sensed red value, which represents a signal provided by a red pixel (R) of a picture element (150) of an image sensor (115), and an NIR color signal (155) representing a sensed infrared gray value , which represents a signal provided by a NIR pixel (NIR) of the picture element (150). The sensed infrared gray level is compared to a defined minimum infrared limit (160) to obtain a first comparison result (162), the sensed infrared gray level is compared to a defined maximum infrared limit (164) to obtain a second comparison result (166), and the sensed Red value compared with a defined maximum red limit value (168) to obtain a third comparison result (170). The pixel (150) is recognized as a sturgeon plant image (107) or plant image (175) using the first comparison result (162), second comparison result (166) and third comparison result (170).

Description

Stand der TechnikState of the art

Der Ansatz geht von einer Vorrichtung oder einem Verfahren nach Gattung der unabhängigen Ansprüche aus.The approach is based on a device or a method according to the species of the independent claims.

Der normierte differenzierte Vegetationsindex, kurz „NDVI“ (Normalized Difference Vegetation Index), ist ein Index, der die Bio-Masse, also den Pflanzenanteil, in einem Bild aufzeigt. Pflanzen reflektieren im roten Spektralbereich relativ wenig, im nahen infraroten Spektralbereich relativ viel Strahlung. Zum Bestimmen des NDVI können bei der Beobachtung der Vegetation Infrarotkameras oder Kameras mit Bayer-Sensoren eingesetzt werden.The normalized differentiated vegetation index, "NDVI" for short (Normalized Difference Vegetation Index), is an index that shows the biomass, i.e. the proportion of plants, in one image. Plants reflect relatively little radiation in the red spectral range and relatively much radiation in the near infrared spectral range. Infrared cameras or cameras with Bayer sensors can be used to determine the NDVI when observing vegetation.

Offenbarung der ErfindungDisclosure of Invention

Vor diesem Hintergrund werden mit dem hier vorgestellten Ansatz ein Verfahren zum Detektieren einer Störpflanzenabbildung in einem Kamerarohbild, weiterhin eine Vorrichtung, die dieses Verfahren verwendet, sowie schließlich eine Bildverarbeitungseinrichtung gemäß den Hauptansprüchen vorgestellt. Durch die in den abhängigen Ansprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen der im unabhängigen Anspruch angegebenen Vorrichtung möglich.Against this background, with the approach presented here, a method for detecting an image of a sturgeon plant in a raw camera image, a device that uses this method, and finally an image processing device according to the main claims are presented. Advantageous developments and improvements of the device specified in the independent claim are possible as a result of the measures listed in the dependent claims.

Die mit dem vorgestellten Ansatz erreichbaren Vorteile bestehen darin, dass ein besonders exaktes NDVI-Bild erzeugt werden kann, welches lediglich relevante Pflanzen abbildet.The advantages that can be achieved with the approach presented are that a particularly precise NDVI image can be generated, which only depicts relevant plants.

Es wird ein Verfahren zum Detektieren einer Störpflanzenabbildung in einem Kamerarohbild vorgestellt. Das Verfahren weist einen Schritt des Einlesens, einen Schritt des Vergleichens und einen Schritt des Erkennens auf. Im Schritt des Einlesens werden zumindest ein einen sensierten Rotwert repräsentierendes R-Farbsignal, das ein von einem Rotpixel eines Bildpunkts eines Bildsensors bereitgestelltes Signal repräsentiert, und ein einen sensierten infraroten Grauwert repräsentierendes NIR-Farbsignal, das ein von einem NIR-Pixel des Bildpunkts bereitgestelltes Signal repräsentiert, eingelesen. Im Schritt des Vergleichens wird der sensierte infrarote Grauwert mit einem definierten Mindestinfrarotgrenzwert verglichen, um ein erstes Vergleichsergebnis zu erhalten, der sensierte infrarote Grauwert mit einem definierten Maximalinfrarotgrenzwert verglichen, um ein zweites Vergleichsergebnis zu erhalten, und der sensierte Rotwert mit einem definierten Maximalrotgrenzwert verglichen, um ein drittes Vergleichsergebnis zu erhalten. Im Schritt des Erkennens wird der Bildpunkt unter Verwendung des ersten Vergleichsergebnisses, zweiten Vergleichsergebnisses und dritten Vergleichsergebnisses als Störpflanzenabbildung oder Pflanzenabbildung erkannt.A method for detecting a sturgeon plant image in a raw camera image is presented. The method has a reading step, a comparing step and a recognition step. In the reading step, at least one R color signal representing a sensed red value, which represents a signal provided by a red pixel of a pixel of an image sensor, and an NIR color signal representing a sensed infrared gray value, which represents a signal provided by an NIR pixel of the pixel represented, read. In the comparison step, the sensed infrared gray value is compared with a defined minimum infrared limit value in order to obtain a first comparison result, the sensed infrared gray value is compared with a defined maximum infrared limit value in order to obtain a second comparison result, and the sensed red value is compared with a defined maximum red limit value in order to to obtain a third comparison result. In the recognition step, the pixel is recognized as a disturbing plant image or plant image using the first comparison result, second comparison result and third comparison result.

Dieses Verfahren kann beispielsweise in Software oder Hardware oder in einer Mischform aus Software und Hardware beispielsweise in einem Steuergerät implementiert sein.This method can be implemented, for example, in software or hardware or in a mixed form of software and hardware, for example in a control unit.

Für die Pflanzendetektion wird rotes und infrarotes Licht verwendet. Pflanzen reflektieren im roten Spektralbereich relativ wenig, im nahen infraroten Spektralbereich relativ viel Strahlung. Aus der normierten Differenz aus beiden Spektralbereichen entsteht ein NDVI-Bild, welches die Pflanzen abbildet. Es ist jedoch möglich, dass beispielsweise aufgrund von unvorteilhaften Lichtbedingungen wie Überbelichtung oder Unterbelichtung Bildbereiche im herkömmlichen NDVI-Bild fälschlicherweise Pflanzen kennzeichnen, wo jedoch gar keine Pflanzen sind, diese werden hier als „Störpflanzen“ und deren Abbildung als „Störpflanzenabbildung“ oder „Störobjekt“ bezeichnet. Dank des hier vorgestellten Verfahrens können diese Störpflanzenabbildungen unter Verwendung eines Vergleichs mit Grenzwerten erkannt werden.Red and infrared light is used for plant detection. Plants reflect relatively little radiation in the red spectral range and relatively much radiation in the near infrared spectral range. An NDVI image is created from the normalized difference between the two spectral ranges, which depicts the plants. However, it is possible that, for example due to unfavorable lighting conditions such as overexposure or underexposure, image areas in the conventional NDVI image incorrectly identify plants where there are no plants at all, these are referred to here as "interfering plants" and their depiction as "interfering plant illustration" or "interfering object". designated. Thanks to the method presented here, these sturgeon plant images can be recognized using a comparison with limit values.

Bei dem Bildsensor kann es sich um einen Infrarotsensor mit einem reinen Rotkanal und einem reinen Nahinfrarotkanal handeln. Es kann sich bei dem Bildsensor aber auch um einen Bayer-Sensor mit zumindest dem einen Rotpixel mit einem R-Farbfilterelement zum Durchlassen von rotem Licht und/oder Infrarotlicht und mit zumindest einem zum Durchlassen von Nahinfrarotlicht ausgebildeten NIR-Pixel handeln. Das NIR-Pixel kann ein Blaupixel mit einem B-Farbfilterelement zum Durchlassen von blauem Licht und Nahinfrarotlicht und/oder eines von zumindest zwei Grünpixeln mit je einem G-Farbfilterelement zum Durchlassen von grünem Licht und Infrarotlicht des Bildsensors sein. Der Bayer-Sensor kann ferner eine die Pixel des Bildsensors abdeckende Filtereinrichtung zum Durchlassen von rotem Licht und Nahinfrarotlicht und/oder zum Sperren von grünem Licht und/oder blauem Licht aufweisen. Bei einem solchen Bayer-Sensor mit Filtereinrichtung würde/n das Blaupixel und/oder Grünpixel als das NIR-Pixel lediglich Nahinfrarotlicht sensieren und das Rotpixel ein Mischlicht aus rotem Licht und Nahinfrarotlicht.The image sensor can be an infrared sensor with a pure red channel and a pure near infrared channel. However, the image sensor can also be a Bayer sensor with at least one red pixel with an R color filter element for transmitting red light and/or infrared light and with at least one NIR pixel designed for transmitting near infrared light. The NIR pixel can be a blue pixel with a B color filter element for transmitting blue light and near infrared light and/or one of at least two green pixels with a G color filter element each for transmitting green light and infrared light of the image sensor. The Bayer sensor can also have a filter device covering the pixels of the image sensor for transmitting red light and near-infrared light and/or for blocking green light and/or blue light. In such a Bayer sensor with a filter device, the blue pixel and/or green pixel would only sense near-infrared light as the NIR pixel, and the red pixel would sense a mixed light of red light and near-infrared light.

Gemäß einem Ausführungsform kann das Verfahren ferner einen Schritt des Entfernens aufweisen, in dem der als Störpflanzenabbildung erkannte Bildpunkt aus dem Kamerarohbild entfernt wird. Dadurch kann ein Abgleich mit einer Pflanzensegmentierung in einem NDVI-Bild durchgeführt werden. Wenn der Bildpunkt als Störpflanze erkannt wird, wird dieser auch nicht mehr im NDVI Bild als Pflanze segmentiert. So kann vorteilhafterweise in dem NDVI-Bild eine Störpflanzenabbildung vermieden werden.According to one embodiment, the method can also have a removal step, in which the pixel recognized as the image of a sturgeon plant is removed from the raw camera image. This allows a comparison with a plant segmentation in an NDVI image to be carried out. If the pixel is recognized as a nuisance plant, it will no longer appear in the NDVI image as a plant segmented. In this way, an image of sturgeon plants can advantageously be avoided in the NDVI image.

Im Schritt des Erkennens kann der Bildpunkt als Störpflanzenabbildung erkannt werden, wenn das erste Vergleichsergebnis anzeigt, dass der sensierte infrarote Grauwert den definierten Mindestinfrarotgrenzwert unterschreitet und/oder das zweite Vergleichsergebnis anzeigt, dass der infrarote Grauwert den definierten Maximalinfrarotgrenzwert überschreitet und/oder das dritte Vergleichsergebnis anzeigt, dass der sensierte Rotwert den definierten Maximalrotgrenzwert überschreitet. Wenn der sensierte infrarote Grauwert den definierten Mindestinfrarotgrenzwert unterschreitet kann dies auf eine Unterbelichtung hindeuten, wenn der infrarote Grauwert den definierten Maximalinfrarotgrenzwert überschreitet, kann dies auf eine Überbelichtung hindeuten, wenn der sensierte Rotwert den definierten Maximalrotgrenzwert überschreitet, kann dies auf eine Überbelichtung hindeuten.In the detection step, the pixel can be recognized as a nuisance plant image if the first comparison result indicates that the sensed infrared gray value falls below the defined minimum infrared limit value and/or the second comparison result indicates that the infrared gray value exceeds the defined maximum infrared limit value and/or the third comparison result displays that the sensed red value exceeds the defined maximum red limit. If the sensed infrared gray level falls below the defined minimum infrared limit, this may indicate underexposure, if the infrared gray level exceeds the defined maximum infrared limit, this may indicate overexposure, if the sensed red level exceeds the defined maximum red limit, this may indicate overexposure.

Es ist weiterhin von Vorteil, wenn gemäß einer Ausführungsform im Schritt des Erkennens der Bildpunkt als Pflanzenabbildung erkannt wird, wenn das erste Vergleichsergebnis anzeigt, dass der sensierte infrarote Grauwert den definierten Mindestinfrarotgrenzwert überschreitet und/oder das zweite Vergleichsergebnis anzeigt, dass der infrarote Grauwert den definierten Maximalinfrarotgrenzwert unterschreitet und/oder das dritte Vergleichsergebnis anzeigt, dass der sensierte Rotwert den definierten Maximalrotgrenzwert unterschreitet. So können Pflanzenabbildungen anhand von Grenzwerten als solche bestätigt werden. Gemäß dieser Ausführungsform bleibt ein Bildpunkt dessen Grauwert den Mindestgrenzwert besitzt genauso als Pflanzenabbildung bestehen, wie ein Bildpunkt dessen Grauwert den Maximalgrenzwert erreicht. In entsprechender Weise ist auch eine andere Zuordnung der auf einen Gremzwert liegenden Grauwerte möglich, wenn die Schwellenwerte entsprechend anders gewählt werden.It is also advantageous if, according to one embodiment, the pixel is recognized as a plant image in the recognition step if the first comparison result indicates that the sensed infrared gray value exceeds the defined minimum infrared limit value and/or the second comparison result indicates that the infrared gray value exceeds the defined falls below the maximum infrared limit and/or the third comparison result indicates that the sensed red value falls below the defined maximum red limit. In this way, plant images can be confirmed as such based on limit values. According to this embodiment, a pixel whose gray value has the minimum limit value remains as a plant image in exactly the same way as a pixel whose gray value reaches the maximum limit value. Correspondingly, a different assignment of the gray values lying on a threshold value is also possible if the threshold values are selected correspondingly differently.

Das Verfahren kann auch einen Schritt des Plausibilisierens aufweisen, in dem der als Pflanzenabbildung erkannte Bildpunkt abgebildet wird, um einen Bereich eines NDVI-Bilds zu plausibilisieren. Pflanzen werden im NDVI Bild somit nicht erkannt, da das NDVI-Bild dann schon erzeugt ist. Jedoch können Bereiche im Bild durch die Grenzwerte im Infrarot-, Rot- und IR+Rot-Kanal plausibilisiert werden. D.h. als Beispiel an einer Stelle (Bildpunkt oder Pixel) im Bild darf keine Pflanze sein, weil die Plausibilisierung es so erkannt hat, und andersherum. Es könnte an einer Stelle plausibel sein dass da eine Pflanze sein könnte, dann kommt es noch auf das Ergebnis der NDVI-Segmentierung an, ob sich an dieser Stelle überhaupt eine Pflanze im NDVI-Bild befindet. So können Pflanzen sicher in dem NDVI-Bild angezeigt werden, um im Folgenden beispielsweise ein punktuelles Ausbringen von Herbiziden auf die Pflanzen zu ermöglichen.The method can also have a plausibility check step, in which the image point recognized as a plant image is imaged in order to check a region of an NDVI image for plausibility. Plants are therefore not recognized in the NDVI image, since the NDVI image is then already generated. However, areas in the image can be checked for plausibility using the limit values in the infrared, red and IR+red channels. That means, as an example, there must not be a plant at one point (image point or pixel) in the image because the plausibility check has recognized it as such, and vice versa. It could be plausible that there could be a plant at one point, then it also depends on the result of the NDVI segmentation whether there is a plant at this point in the NDVI image at all. In this way, plants can be reliably displayed in the NDVI image in order to subsequently enable selective application of herbicides to the plants, for example.

Gemäß einer Ausführungsform kann das Verfahren ferner einen Schritt des Anwendens einer Dilatation aufweisen, in dem an den Bildpunkt angrenzende weitere Bildpunkte auch als Störpflanzenabbildung erkannt werden, wenn der Bildpunkt als Störpflanzenabbildung erkannt wurde, um eine erweiterte Störpflanzenabbildung zu erkennen. Eine solche Dilatation ist von Vorteil, da noch zu der Störpflanzenabbildung gehörende Randbereiche der Störpflanzenabbildung einen Farbwertverlauf aufweisen können, welcher Farbwerte aufweisen kann, die außerhalb der definierten Grenzwerte liegen können. Beispielsweise kann dann gemäß einer Ausführungsform im Schritt des Entfernens die erweiterte Störpflanzenabbildung aus dem Kamerarohbild entfernt werden. So kann sichergestellt werden, dass die gesamte Störpflanzenabbildung in dem NDVI-Bild nicht abgebildet wird.According to one embodiment, the method can also have a step of applying a dilation in which further pixels adjacent to the pixel are also recognized as a sturgeon plant image if the pixel was recognized as a sturgeon plant image in order to recognize an extended sturgeon plant image. Such a dilatation is advantageous, since edge areas of the interfering plant image that still belong to the interfering plant image can have a color value progression, which can have color values that can lie outside of the defined limit values. For example, according to one embodiment, the expanded sturgeon plant image can then be removed from the raw camera image in the removal step. In this way it can be ensured that the entire sturgeon plant image is not imaged in the NDVI image.

Im Schritt des Anwendens kann eine Filtergröße für die Dilatation eingestellt werden. Dabei kann die Filtergröße unabhängig von der Anzahl an Störpflanzenabbildungen parametrisiert werden.In the application step, a filter size for the dilation can be set. The filter size can be parameterized independently of the number of sturgeon plant images.

Im Schritt des Einlesens kann das NIR-Farbsignal von dem NIR-Pixel eingelesen werden, das ein Blaupixel und/oder Grünpixel des Bildsensors ist. Das Blaupixel kann ein B-Farbfilterelement zum Durchlassen von blauem Licht und Nahinfrarotlicht und/oder das Grünpixel kann ein G-Farbfilterelement zum Durchlassen von grünem Licht und Infrarotlicht aufweisen. An dem Blaupixel und/oder Grünpixel kann eine Filtereinrichtung zum Durchlassen von rotem Licht und Nahinfrarotlicht und/oder zum Sperren von grünem Licht und/oder blauem Licht angeordnet sein. Der Bildsensor kann ein Bayer-Sensor sein, welcher 50% Grünpixel, 25% Rotpixel und 25% Blaupixel aufweist, wobei die Grünpixel einander diagonal gegenüberliegend angeordnet sind. Ein solcher Bayer-Sensor ist vorteilhafterweise günstig in der Anschaffung.In the reading step, the NIR color signal can be read from the NIR pixel, which is a blue pixel and/or a green pixel of the image sensor. The blue pixel may have a B color filter element for transmitting blue light and near infrared light and/or the green pixel may have a G color filter element for transmitting green light and infrared light. A filter device for letting through red light and near-infrared light and/or for blocking green light and/or blue light can be arranged on the blue pixel and/or green pixel. The image sensor can be a Bayer sensor, which has 50% green pixels, 25% red pixels and 25% blue pixels, with the green pixels being arranged diagonally opposite one another. Such a Bayer sensor is advantageously inexpensive to purchase.

Im Schritt des Einlesens kann das R-Farbsignal eingelesen werden, das einen Mischwert aus rotem Licht und Nahinfrarotlicht repräsentiert, wobei im Schritt des Vergleichens der Mischwert mit einem definierten Maximalmischgrenzwert verglichen wird, um ein viertes Vergleichsergebnis zu erhalten und/oder mit einem definierten Mindestmischgrenzwert verglichen wird, um ein fünftes Vergleichsergebnis zu erhalten, wobei im Schritt des Erkennens der Bildpunkt als Störpflanzenabbildung oder Pflanzenabbildung unter Verwendung des vierten Vergleichsergebnisses und fünften Vergleichsergebnisse erkannt wird. Dies kann unter Einsatz des vorangehend beschriebenen Bayer-Sensors mit Farbfiltereinrichtung erfolgen.In the reading step, the R color signal can be read, which represents a mixed value of red light and near-infrared light, wherein in the comparing step the mixed value is compared to a defined maximum mixing limit value in order to obtain a fourth comparison result and/or compared to a defined minimum mixing limit value in order to obtain a fifth comparison result, wherein in the recognition step the pixel is recognized as a sturgeon plant image or plant image using the fourth comparison result and fifth comparison results. This can be done using the preceding described Bayer sensor with color filter device.

Im Schritt des Einlesens kann alternativ aber auch ferner ein einen sensierten Mischwert aus rotem Licht und Nahinfrarotlicht repräsentierendes Mischlichtsignal eingelesen werden, das ein von dem Rotpixel bereitgestelltes Signal repräsentiert, wobei im Schritt des Vergleichens der sensierte Mischwert mit einem definierten Maximalmischgrenzwert verglichen wird, um ein viertes Vergleichsergebnis zu erhalten und/oder mit einem definierten Mindestmischgrenzwert verglichen wird, um ein fünftes Vergleichsergebnis zu erhalten, wobei im Schritt des Erkennens der Bildpunkt als Störpflanzenabbildung oder Pflanzenabbildung unter Verwendung des vierten Vergleichsergebnisses und fünften Vergleichsergebnisse erkannt wird.Alternatively, in the reading step, a mixed light signal representing a sensed mixed value of red light and near-infrared light can also be read in, which represents a signal provided by the red pixel, wherein in the comparing step the sensed mixed value is compared with a defined maximum mixed limit value in order to obtain a fourth to obtain a comparison result and/or is compared with a defined minimum mixing limit value in order to obtain a fifth comparison result, wherein in the recognition step the pixel is recognized as a sturgeon plant image or plant image using the fourth comparison result and fifth comparison results.

Im Schritt des Erkennens kann der Bildpunkt als Störpflanzenabbildung erkannt werden, wenn das vierte Vergleichsergebnis anzeigt, dass der Mischwert den definierten Mindestmischgrenzwert erreicht oder unterschreitet und/oder den definierten Maximalmischgrenzwert erreicht oder überschreitet. Wenn der Mischwert den definierten Mindestmischgrenzwert erreicht oder unterschreitet, kann dies auf eine Unterbelichtung hinweisen, wenn der Mischwert den definierten Maximalmischgrenzwert erreicht oder überschreitet, kann dies auf eine Überbelichtung hinweisen.In the recognition step, the pixel can be recognized as a nuisance plant image if the fourth comparison result indicates that the mixed value has reached or fallen below the defined minimum mixed limit and/or reached or exceeded the defined maximum mixed limit. If the blend value equals or falls below the defined minimum blend limit, this can indicate underexposure, if the blend value equals or exceeds the defined maximum blend limit, it can indicate overexposure.

Der hier vorgestellte Ansatz schafft ferner eine Vorrichtung, die ausgebildet ist, um die Schritte einer Variante eines hier vorgestellten Verfahrens in entsprechenden Einrichtungen durchzuführen, anzusteuern bzw. umzusetzen. Auch durch diese Ausführungsvariante des Ansatzes in Form einer Vorrichtung kann die dem Ansatz zugrunde liegende Aufgabe schnell und effizient gelöst werden.The approach presented here also creates a device that is designed to carry out, control or implement the steps of a variant of a method presented here in corresponding devices. The task on which the approach is based can also be solved quickly and efficiently by this embodiment variant of the approach in the form of a device.

Hierzu kann die Vorrichtung zumindest eine Recheneinheit zum Verarbeiten von Signalen oder Daten, zumindest eine Speichereinheit zum Speichern von Signalen oder Daten, zumindest eine Schnittstelle zu einem Sensor oder einem Aktor zum Einlesen von Sensorsignalen von dem Sensor oder zum Ausgeben von Daten- oder Steuersignalen an den Aktor und/oder zumindest eine Kommunikationsschnittstelle zum Einlesen oder Ausgeben von Daten aufweisen, die in ein Kommunikationsprotokoll eingebettet sind. Die Recheneinheit kann beispielsweise ein Signalprozessor, ein Mikrocontroller oder dergleichen sein, wobei die Speichereinheit ein Flash-Speicher, ein EEPROM 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 beispielsweise elektrisch oder optisch aus einer entsprechenden Datenübertragungsleitung einlesen oder in eine entsprechende Datenübertragungsleitung ausgeben kann.For this purpose, the device can have at least one computing unit for processing signals or data, at least one memory unit for storing signals or data, at least one interface to a sensor or an actuator for reading in sensor signals from the sensor or for outputting data or control signals to the Have actuator and / or at least one communication interface for reading or outputting data that are embedded in a communication protocol. The arithmetic unit can be, for example, a signal processor, a microcontroller or the like, with the memory unit being able to be a flash memory, an EEPROM or a magnetic memory unit. The communication interface can be designed to read in or output data wirelessly and/or by wire, wherein a communication interface that can read in or output wire-bound data can, for example, read this data electrically or optically from a corresponding data transmission line or can output it to a corresponding data transmission line.

Unter einer Vorrichtung kann vorliegend ein elektrisches Gerät verstanden werden, das Sensorsignale verarbeitet und in Abhängigkeit davon Steuer- und/oder Datensignale ausgibt. Die Vorrichtung kann eine Schnittstelle aufweisen, die hard- und/oder softwaremäßig ausgebildet sein kann. Bei einer hardwaremäßigen Ausbildung können die Schnittstellen beispielsweise Teil eines sogenannten System-ASICs sein, der verschiedenste Funktionen der Vorrichtung beinhaltet. Es ist jedoch auch möglich, dass die Schnittstellen eigene, integrierte Schaltkreise sind oder zumindest teilweise aus diskreten Bauelementen bestehen. Bei einer softwaremäßigen Ausbildung können die Schnittstellen Softwaremodule sein, die beispielsweise auf einem Mikrocontroller neben anderen Softwaremodulen vorhanden sind.In the present case, a device can be understood to mean an electrical device that processes sensor signals and, depending thereon, outputs control and/or data signals. The device can have an interface that can be configured as hardware and/or software. In the case of a hardware design, the interfaces can be part of a so-called system ASIC, for example, which contains a wide variety of functions of the device. However, it is also possible for the interfaces to be separate integrated circuits or to consist at least in part of discrete components. In the case of a software design, the interfaces can be software modules which are present, for example, on a microcontroller alongside other software modules.

Es wird ferner eine Bildverarbeitungseinrichtung mit der vorangehend beschriebenen Vorrichtung und dem Bildsensor in einer der vorangehend beschriebenen Varianten vorgestellt. Eine solche Bildverarbeitungseinrichtung ist zur Pflanzendetektion geeignet, wobei vorteilhafterweise Störpflanzenabbildungen sicher als solche erkannt werden können.Furthermore, an image processing device with the device described above and the image sensor in one of the variants described above is presented. Such an image processing device is suitable for plant detection, images of sturgeon plants advantageously being able to be reliably recognized as such.

Ausführungsbeispiele des hier vorgestellten Ansatzes sind in den Zeichnungen dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigt:

  • 1 eine schematische Darstellung einer Bildverarbeitungseinrichtung mit einer Vorrichtung zum Detektieren einer Störpflanzenabbildung in einem Kamerarohbild und einem Bildsensor gemäß einem Ausführungsbeispiel;
  • 2 eine schematische Darstellung eines unter Verwendung einer Vorrichtung erzeugten vorläufigen NDVI-Bilds gemäß einem Ausführungsbeispiel;
  • 3 eine schematische Darstellung eines unter Verwendung einer Vorrichtung erzeugten NDVI-Bilds gemäß einem Ausführungsbeispiel;
  • 4 ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens zum Detektieren einer Störpflanzenabbildung in einem Kamerarohbild gemäß einem Ausführungsbeispiel; und
  • 5 ein Blockschaltbild einer Vorrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel.
Exemplary embodiments of the approach presented here are shown in the drawings and explained in more detail in the following description. It shows:
  • 1 a schematic representation of an image processing device with a device for detecting a sturgeon plant image in a camera raw image and an image sensor according to an embodiment;
  • 2 12 is a schematic representation of a preliminary NDVI image generated using an apparatus according to an embodiment;
  • 3 12 is a schematic representation of an NDVI image generated using an apparatus according to an embodiment;
  • 4 a flow chart of a method for detecting a sturgeon plant image in a camera raw image according to an embodiment; and
  • 5 a block diagram of a device according to an embodiment.

In der nachfolgenden Beschreibung günstiger Ausführungsbeispiele des vorliegenden Ansatzes werden für die in den verschiedenen Figuren dargestellten und ähnlich wirkenden Elemente gleiche oder ähnliche Bezugszeichen verwendet, wobei auf eine wiederholte Beschreibung dieser Elemente verzichtet wird.In the following description of favorable exemplary embodiments of the present approach Identical or similar reference symbols are used for the elements shown in the various figures and which act similarly, with a repeated description of these elements being dispensed with.

1 zeigt eine schematische Darstellung einer Bildverarbeitungseinrichtung 100 mit einer Vorrichtung 105 zum Detektieren einer Störpflanzenabbildung 107 in einem Kamerarohbild 110 und einem Bildsensor 115 gemäß einem Ausführungsbeispiel. 1 shows a schematic representation of an image processing device 100 with a device 105 for detecting a sturgeon plant image 107 in a camera raw image 110 and an image sensor 115 according to an embodiment.

Lediglich beispielhaft ist die Vorrichtung 105 gemäß diesem Ausführungsbeispiel in oder an der Bildverarbeitungseinrichtung 100 aufgenommen. Die Vorrichtung 105 weist eine Einleseeinrichtung 120, eine Vergleichseinrichtung 125 und eine Erkenneinrichtung 130 auf. Optional weist die Vorrichtung 105 gemäß diesem Ausführungsbeispiel ferner eine Plausibilisierungseinrichtung 135 auf.The device 105 according to this exemplary embodiment is accommodated in or on the image processing device 100 purely by way of example. The device 105 has a reading device 120 , a comparison device 125 and a detection device 130 . According to this exemplary embodiment, the device 105 optionally also has a plausibility check device 135 .

Die Einleseeinrichtung 120 ist dazu ausgebildet, um zumindest ein einen sensierten Rotwert repräsentierendes R-Farbsignal 140, das ein von einem Rotpixel R eines Bildpunkts 150 des Bildsensors 115 bereitgestelltes Signal repräsentiert, und zumindest ein einen sensierten infraroten Grauwert repräsentierendes NIR-Farbsignal 155, das ein von einem NIR-Pixel NIR des Bildpunkts 150 bereitgestelltes Signal repräsentiert, einzulesen. Die Vergleichseinrichtung 125 ist dazu ausgebildet, um den sensierten infraroten Grauwert mit einem definierten Mindestinfrarotgrenzwert 160 zu vergleichen, um ein erstes Vergleichsergebnis 162 zu erhalten, den sensierten infraroten Grauwert mit einem definierten Maximalinfrarotgrenzwert 164 zu vergleichen, um ein zweites Vergleichsergebnis 166 zu erhalten, und den sensierten Rotwert mit einem definierten Maximalrotgrenzwert 168 verglichen, um ein drittes Vergleichsergebnis 170 zu erhalten. Die Erkenneinrichtung 130 ist dazu ausgebildet, um den Bildpunkt unter Verwendung des ersten Vergleichsergebnisses 162, zweiten Vergleichsergebnisses 166 und dritten Vergleichsergebnisses 170 als Störpflanzenabbildung 107 oder Pflanzenabbildung 175 zu erkennen.Reading device 120 is designed to receive at least one R color signal 140 representing a sensed red value, which represents a signal provided by a red pixel R of a pixel 150 of image sensor 115, and at least one NIR color signal 155 representing a sensed infrared gray value, which represents a signal provided by a NIR pixel NIR of the pixel 150 to be read. The comparison device 125 is designed to compare the sensed infrared gray value with a defined minimum infrared limit value 160 in order to obtain a first comparison result 162, to compare the sensed infrared gray value with a defined maximum infrared limit value 164 in order to obtain a second comparison result 166, and to sensed red value is compared with a defined maximum red limit value 168 in order to obtain a third comparison result 170. The recognition device 130 is designed to recognize the pixel as a sturgeon plant image 107 or plant image 175 using the first comparison result 162 , second comparison result 166 and third comparison result 170 .

Auf diese Weise kann basierend auf dem Kamerarohbild 110 ein NDVI-Bild erstellt werden.In this way, an NDVI image can be created based on the raw camera image 110 .

Bei dem Bildsensor 115 handelt es sich gemäß diesem Ausführungsbeispiel um einen Infrarotsensor mit einem durch das Rotpixel R realisierten reinen Rotkanal und einem durch das NIR-Pixel NIR realisierten reinen Nahinfrarotkanal.According to this exemplary embodiment, the image sensor 115 is an infrared sensor with a pure red channel realized by the red pixel R and a pure near-infrared channel realized by the NIR pixel NIR.

Der Bildsensor 115 umfasst neben dem Bildpunkt 150 eine Mehrzahl weiterer Bildpunkte, beispielsweise in einer matrixförmigen Anordnung aus mehreren Spalten und Zeilen. Gemäß einem Ausführungsbeispiel umfasst jeder Bildpunkt des Bildsensors 115 zumindest zwei Pixel. Gemäß einem Ausführungsbeispiel sind die Bildpunkte des Bildsensors 115 identisch ausgeführt.In addition to the pixel 150, the image sensor 115 includes a plurality of further pixels, for example in a matrix-like arrangement made up of a plurality of columns and rows. According to one embodiment, each pixel of the image sensor 115 includes at least two pixels. According to one embodiment, the pixels of the image sensor 115 are identical.

Die Plausibilisierungseinrichtung 135 ist dazu ausgebildet, um Pflanzenabbildungen in dem NDVI-Bild zu plausibilisieren. So ist die Plausibilisierungseinrichtung 135 beispielsweise ausgebildet, um den als Störpflanzenabbildung 107 erkannte Bildpunkt 150 aus dem Kamerarohbild 110 zu entfernen oder eine Segmentierung des Bildpunkts 150 als Pflanze zu entfernen. Zusätzlich oder alternativ ist die Plausibilisierungseinrichtung 135 gemäß einem Ausführungsbeispiel dazu ausgebildet, um den als Pflanzenabbildung 175 erkannten Bildpunkt 150 abzubilden oder eine Segmentierung des Bildpunkts 150 als Pflanze beizubehalten. Wenn der Bildpunkt 150 als Störpflanze erkannt wird, wird dieser somit im bereits erzeugten NDVI-Bild nicht mehr als Pflanze segmentiert. Wird der Bildpunkt 150 dagegen als Pflanze erkannt, wird dieser Bildpunkt im bereits erzeugten NDVI-Bild als Pflanze segmentiert.The plausibility check device 135 is designed to check plant images in the NDVI image for plausibility. For example, the plausibility checking device 135 is designed to remove the pixel 150 recognized as a sturgeon plant image 107 from the raw camera image 110 or to remove a segmentation of the pixel 150 as a plant. Additionally or alternatively, the plausibility checking device 135 is designed according to one exemplary embodiment to image the pixel 150 recognized as a plant image 175 or to maintain a segmentation of the pixel 150 as a plant. If the pixel 150 is recognized as a disturbing plant, it is therefore no longer segmented as a plant in the NDVI image that has already been generated. On the other hand, if the pixel 150 is recognized as a plant, this pixel is segmented as a plant in the NDVI image that has already been generated.

Die Erkenneinrichtung 130 ist gemäß diesem Ausführungsbeispiel dazu ausgebildet, um den Bildpunkt 150 als Störpflanzenabbildung 107 zu erkennen, wenn das erste Vergleichsergebnis 162 anzeigt, dass der sensierte infrarote Grauwert den definierten Mindestinfrarotgrenzwert 160 unterschreitet und/oder das zweite Vergleichsergebnis 166 anzeigt, dass der infrarote Grauwert den definierten Maximalinfrarotgrenzwert 164 überschreitet und/oder das dritte Vergleichsergebnis 170 anzeigt, dass der sensierte Rotwert den definierten Maximalrotgrenzwert 168 überschreitet. Die Erkenneinrichtung 130 ist gemäß diesem Ausführungsbeispiel ferner dazu ausgebildet, um den Bildpunkt 150 als Pflanzenabbildung 175 zu erkennen, wenn das erste Vergleichsergebnis 162 anzeigt, dass der sensierte infrarote Grauwert den definierten Mindestinfrarotgrenzwert 160 überschreitet und/oder das zweite Vergleichsergebnis 166 anzeigt, dass der infrarote Grauwert den definierten Maximalinfrarotgrenzwert 164 unterschreitet und/oder das dritte Vergleichsergebnis 170 anzeigt, dass der sensierte Rotwert den definierten Maximalrotgrenzwert 168 unterschreitet. Gemäß diesem Ausführungsbeispiel sind die Grenzwerte 160, 164, 168 lediglich beispielhaft so gewählt, dass Bildpunkte 150 mit auf den Grenzwerten 160, 164, 168 liegenden Grauwerten als Pflanzenabbildungen 175 erkannt werden.According to this exemplary embodiment, the recognition device 130 is designed to recognize the pixel 150 as a disturbing plant image 107 if the first comparison result 162 indicates that the sensed infrared gray value falls below the defined minimum infrared limit value 160 and/or the second comparison result 166 indicates that the infrared gray value exceeds the defined maximum infrared limit 164 and/or the third comparison result 170 indicates that the sensed red value exceeds the defined maximum red limit 168 . According to this exemplary embodiment, the recognition device 130 is also designed to recognize the pixel 150 as a plant image 175 if the first comparison result 162 indicates that the sensed infrared gray value exceeds the defined minimum infrared limit value 160 and/or the second comparison result 166 indicates that the infrared gray value falls below the defined maximum infrared limit value 164 and/or the third comparison result 170 indicates that the sensed red value falls below the defined maximum red limit value 168. According to this exemplary embodiment, the limit values 160, 164, 168 are chosen, merely by way of example, in such a way that pixels 150 with gray values lying on the limit values 160, 164, 168 are recognized as plant images 175.

Gemäß einem alternativen Ausführungsbeispiel ist der Bildsensor 115 als ein Bayer-Sensor mit zumindest zwei Grünpixeln, einem Blaupixel und dem Rotpixel R ausgeformt, die zusammen den Bildpunkt 150 ausformen. Das Rotpixel R des Bayer-Sensors weist ein R-Farbfilterelement zum Durchlassen von rotem Licht und/oder Infrarotlicht und zumindest das zum Durchlassen von Nahinfrarotlicht ausgebildeten NIR-Pixel NIR auf. Das NIR-Pixel NIR ist gemäß einem Ausführungsbeispiel das Blaupixel des Bayer-Sensors, das ein B-Farbfilterelement zum Durchlassen von blauem Licht und Infrarotlicht aufweist und/oder das Grünpixel des Bayer-Sensors, das ein G-Farbfilterelement zum Durchlassen von grünem Licht und Infrarotlicht des Bildsensors 115 aufweist. In Form eines Bayer-Sensors weist der Bildsensor 115 gemäß dem alternativen Ausführungsbeispiel ferner eine die Pixel R, NIR des Bildsensors 115 abdeckende Filtereinrichtung zum Durchlassen von rotem Licht und Nahinfrarotlicht und/oder zum Sperren von grünem Licht und/oder blauem Licht auf. Somit dienen die Grünpixel und/oder Blaupixel des Bayer-Sensors gemäß einem Ausführungsbeispiel als reine Nahinfrarotkanäle und das Rotpixel R des Bayer-Sensors als ein Mischkanal zum Sensieren eines Mischwerts aus rotem Licht und Nahinfrarotlicht. Die Einleseeinrichtung 120 ist gemäß diesem Ausführungsbeispiel ausgebildet, um das R-Farbsignal 140 einzulesen, das einen solchen Mischwert aus rotem Licht und Nahinfrarotlicht repräsentiert, wobei die Vergleichseinrichtung 125 ausgebildet ist, um den Mischwert mit einem definierten Maximalmischgrenzwert zu vergleichen, um ein viertes Vergleichsergebnis zu erhalten und/oder mit einem definierten Mindestmischgrenzwert zu vergleichen, um ein fünftes Vergleichsergebnis zu erhalten, wobei die Erkenneinrichtung 130 ausgebildet ist, um den Bildpunkt 150 als Störpflanzenabbildung 107 oder Pflanzenabbildung 175 unter Verwendung des vierten Vergleichsergebnisses und fünften Vergleichsergebnisse zu erkennen.According to an alternative exemplary embodiment, the image sensor 115 is in the form of a Bayer sensor with at least two green pixels, one blue pixel and the red pixel R, which together form the pixel 150 . The red pixel R of the Bayer sensor has an R color filter element for transmitting red light and/or infrared light and at least least the NIR pixel NIR designed to transmit near-infrared light. According to one embodiment, the NIR pixel NIR is the blue pixel of the Bayer sensor, which has a B color filter element for transmitting blue light and infrared light and/or the green pixel of the Bayer sensor, which has a G color filter element for transmitting green light and Infrared light of the image sensor 115 has. In the form of a Bayer sensor, the image sensor 115 according to the alternative embodiment also has a filter device covering the pixels R, NIR of the image sensor 115 for transmitting red light and near-infrared light and/or for blocking green light and/or blue light. Thus, according to one embodiment, the green pixels and/or blue pixels of the Bayer sensor serve as pure near-infrared channels and the red pixel R of the Bayer sensor serves as a mixed channel for sensing a mixed value of red light and near-infrared light. According to this exemplary embodiment, reading device 120 is designed to read in R color signal 140, which represents such a mixed value of red light and near-infrared light, comparison device 125 being designed to compare the mixed value with a defined maximum mixing limit value in order to obtain a fourth comparison result obtained and/or compared with a defined minimum mixing limit value in order to obtain a fifth comparison result, wherein the recognition device 130 is designed to recognize the pixel 150 as a sturgeon plant image 107 or plant image 175 using the fourth comparison result and fifth comparison result.

Die Einleseeinrichtung 120 ist alternativ gemäß einem Ausführungsbeispiel ausgebildet, um ein einen sensierten Mischwert aus rotem Licht und Nahinfrarotlicht repräsentierendes Mischlichtsignal einzulesen, das ein von dem Rotpixel R bereitgestelltes Signal repräsentiert, wobei die Vergleichseinrichtung 125 ausgebildet ist, um den sensierten Mischwert mit dem definierten Maximalmischgrenzwert zu vergleichen, um das vierte Vergleichsergebnis zu erhalten und/oder mit dem definierten Mindestmischgrenzwert zu vergleichen, um das fünfte Vergleichsergebnis zu erhalten, wobei die Erkenneinrichtung 130 ausgebildet ist, um den Bildpunkt 150 als Störpflanzenabbildung 107 oder Pflanzenabbildung 175 unter Verwendung des vierten Vergleichsergebnisses und fünften Vergleichsergebnisse zu erkennen. Die Erkenneinrichtung 130 ist dann gemäß einem Ausführungsbeispiel ausgebildet, um den Bildpunkt 150 als Störpflanzenabbildung 107 zu erkennen, wenn das vierte Vergleichsergebnis anzeigt, dass der Mischwert den definierten Mindestmischgrenzwert unterschreitet und/oder den definierten Maximalmischgrenzwert überschreitet. According to one exemplary embodiment, reading device 120 is alternatively designed to read in a mixed light signal representing a sensed mixed value of red light and near-infrared light, which represents a signal provided by the red pixel R, wherein comparison device 125 is designed to compare the sensed mixed value with the defined maximum mixing limit value compare in order to obtain the fourth comparison result and/or compare it with the defined minimum mixing limit value in order to obtain the fifth comparison result, with the recognition device 130 being designed to identify the pixel 150 as a nuisance plant image 107 or plant image 175 using the fourth comparison result and fifth comparison results to recognize. According to one exemplary embodiment, the recognition device 130 is then designed to recognize the pixel 150 as a disturbing plant image 107 if the fourth comparison result indicates that the mixed value falls below the defined minimum mixed limit and/or exceeds the defined maximum mixed limit.

Werte für den definierten Mindestinfrarotgrenzwert 160, definierten Maximalinfrarotgrenzwert 164, definierten Maximalrotgrenzwert 168, definierten Maximalmischgrenzwert und/oder definierten Mindestmischgrenzwert sind gemäß diesem Ausführungsbeispiel in einer Speichereinrichtung der Vorrichtung 105 hinterlegt oder von der Vorrichtung 105 einlesbar.According to this exemplary embodiment, values for the defined minimum infrared limit value 160, defined maximum infrared limit value 164, defined maximum red limit value 168, defined maximum mixing limit value and/or defined minimum mixing limit value are stored in a memory device of device 105 or can be read in by device 105.

Gemäß diesem Ausführungsbeispiel ist die Erkenneinrichtung 130 ferner ausgebildet, um eine Dilatation anzuwenden, bei der an den Bildpunkt 150 angrenzende weitere Bildpunkte auch als Störpflanzenabbildung 107 erkannt werden, wenn der Bildpunkt 150 als Störpflanzenabbildung 107 erkannt wurde, um eine erweiterte Störpflanzenabbildung zu erkennen. Gemäß einem Ausführungsbeispiel ist die Plausibilisierungseinrichtung 135135 ausgebildet, um die erweiterte Störpflanzenabbildung aus dem Kamerarohbild 110 zu entfernen. Die Erkenneinrichtung 130 ist gemäß einem Ausführungsbeispiel ausgebildet, um eine Filtergröße für die Dilatation einzustellen.According to this exemplary embodiment, the recognition device 130 is also designed to apply a dilatation, in which further pixels adjacent to the pixel 150 are also recognized as a sturgeon plant image 107 if the pixel 150 was recognized as a sturgeon plant image 107 in order to recognize an extended sturgeon plant image. According to one exemplary embodiment, the plausibility check device 135135 is designed to remove the expanded sturgeon plant image from the raw camera image 110 . According to one exemplary embodiment, the recognition device 130 is designed to set a filter size for the dilation.

Pflanzen reflektieren im roten Spektralbereich, dem sogenannten „Rot-Kanal“, relativ wenig, im nahen infraroten Spektralbereich, dem sogenannten „NIR-Kanal“, relativ viel Strahlung. N D V I = N I R R o t N I R + R o t

Figure DE102020215415A1_0001
Aus der normierten Differenz aus beiden Spektralbereichen entsteht das NDVI-Bild. Wobei der Index von -1 bis 1 reicht. Ein Index von -1 ist sichere keine Pflanze, wenn der Index nahezu 1 wird, handelt es sich relativ sicher um eine Pflanze. Wobei der Grauwert jedes Bildpixels des NDVI-Bilds identisch ist zu seinem NDVI-Index.Plants reflect relatively little radiation in the red spectral range, the so-called "red channel", and relatively much radiation in the near infrared spectral range, the so-called "NIR channel". N D V I = N I R R O t N I R + R O t
Figure DE102020215415A1_0001
The NDVI image is created from the normalized difference between the two spectral ranges. The index ranges from -1 to 1. An index of -1 is definitely not a plant, if the index is close to 1 it is almost certainly a plant. The gray value of each image pixel of the NDVI image is identical to its NDVI index.

Im Bild kann durch Festlegung einer Schwelle, beispielsweise von 0,3, der Inhalt im NDVI-Bild in „Keine Pflanzen“ und „Pflanzen“ getrennt werden. Dadurch erhält man eine Klassifizierung des Pflanzenanteils im Bild. In der Realität gibt es sehr viele Störeinflüsse, die die Segmentierung/Erkennung von Pflanzen mittels NDVI negativ beeinflussen. D. h,. es gibt Nicht-Pflanzenobjekte, die aber im NDVI-Bild als Pflanze sichtbar werden. Auch bestimmte Lichtbedingungen (Unter- und Überbelichtung) führen dazu, dass Bereiche im NDVI-Bild fälschlicherweise als Pflanze segmentiert werden. Ein Hauptstörfaktor ist Überbelichtung. D. h., die Grauwerte im Bild erreichen den maximalen Wert. Das Signal wird sozusagen abgeschnitten. Wenn nun im NDVI das Verhältnis aus zwei Bild-Kanälen berechnet wird, kommt es zu einem falschen Index. Im schlimmsten Fall landet der Index genau in der Größenordnung, wie der Index von Pflanzen tendenziell ist. Somit führt dies zu einer falschen Segmentierung mittels NDVI.In the image, by setting a threshold such as 0.3, the content in the NDVI image can be separated into "No Plants" and "Plants". This gives a classification of the plant portion in the image. In reality, there are many sources of interference that negatively affect the segmentation/detection of plants using NDVI. I.e. there are non-plant objects, but they are visible as plants in the NDVI image. Certain lighting conditions (under- and overexposure) also lead to areas in the NDVI image being incorrectly segmented as plants. A major disruptive factor is overexposure. That is, the gray values in the image reach their maximum value. The signal is cut off, so to speak. If the ratio of two image channels is now calculated in NDVI, the index is incorrect. In the worst case, the index ends up in exactly the same order of magnitude as the index of plants tended to is target. Thus, this leads to incorrect segmentation using NDVI.

Die hier vorgestellte Vorrichtung 100 verbessert die Qualität einer Segmentierung von Pflanzenanteilen mittels NDVI-Bild, indem beschriebene Störeinflüsse in den Roh-Bilddaten des NDVI, Rot+NIR-Bildkanal, erkannt und gemäß einem Ausführungsbeispiel vom Bildbereich von vornherein entfernt werden, sodass nur wirkliches Pflanzenmaterial segmentiert wird. Die Vorrichtung 105 ermöglicht somit vorteilhafterweise eine Erweiterung einer herkömmlichen NDVI-Segmentierung oder in anderen Worten einen erweiterten NDVI-Algorithmus.The device 100 presented here improves the quality of a segmentation of plant parts using an NDVI image by detecting the described interference in the raw image data of the NDVI, red + NIR image channel, and, according to one embodiment, removing it from the image area from the outset, so that only real plant material is segmented. The device 105 thus advantageously enables an extension of a conventional NDVI segmentation, or in other words an extended NDVI algorithm.

Nach Erkennen von Bereichen in den Roh-Bildern, also dem Rot- und NIR-Bild, die zu solchen Störungen im NDVI führen, werden diese gemäß einem Ausführungsbeispiel von einer NDVI-Pflanzensegmentierungsmaske herausgefiltert oder entfernt. Dies verbessert sozusagen die Qualität des erkannten Pflanzenmaterials. Nicht-Pflanzen-Objekte die zuvor als Pflanze segmentiert und klassifiziert wurden, werden nun von der Vorrichtung 105 richtigerweise auch als „Keine-Pflanze“ klassifiziert. Beispielsweise beim punktuellen Aufbringen von Herbiziden auf Pflanzen werden mit einer sehr hohen optischen Auflösung Bilddaten von Feldern aufgenommen und anhand des NDVI Pflanzenteile klassifiziert. Dabei kann es zu folgenden Störeinflüsse kommen: Rauschen, nasse oder feuchte Erde, Risse in der Erde, bestimmte Reflexionseigenschaften von Erde, Steine, Stroh und andere abgestorbene Pflanzenreste, unter- oder überbelichteten Szenen aufgrund von wechselnden Lichtbedingungen. Selbst Segmentierungsfehler aufgrund von Abbildungsfehlern, die bei der Bildentstehung durch die Optik entstehen, beispielsweise Chromatische Aberration, können gut herausgefiltert werden. Nach einer weiteren Klassifizierung des segmentierten Pflanzenteils in Kulturpflanze und Unkraut wird je nach Bedeckungsgrad von Unkraut diese Stellen mit Herbiziden behandelt. Wenn jedoch in der Segmentierung von Pflanzenteilen viele Objekte enthalten sind, die gar keine Pflanzen sind, würde es die Entscheidung für den Einsatz von Herbiziden verfälschen.After areas in the raw images, ie the red and NIR image, which lead to such disturbances in the NDVI have been identified, these are filtered out or removed by an NDVI plant segmentation mask according to one embodiment. This improves, so to speak, the quality of the detected plant material. Non-plant objects that were previously segmented and classified as a plant are now correctly classified by the device 105 as "non-plant" as well. For example, when herbicides are applied to plants at certain points, image data of fields are recorded with a very high optical resolution and plant parts are classified using the NDVI. The following disturbances can occur: noise, wet or damp soil, cracks in the soil, certain reflective properties of soil, rocks, straw and other dead plant debris, under- or overexposed scenes due to changing lighting conditions. Even segmentation errors due to imaging errors caused by the optics when the image is created, such as chromatic aberration, can be easily filtered out. After a further classification of the segmented plant part into crop and weeds, these areas are treated with herbicides depending on the degree of weed coverage. However, if there are many non-plant objects in the segmentation of plant parts, it would skew the decision to use herbicides.

Um ein möglichst optimales Ergebnis zu erreichen, wird der hier vorgestellte erweiterte NDVI-Algorithmus gemäß einem Ausführungsbeispiel durch viele Bilddaten parametrisiert. Die Parametrisierung ist abhängig von der gegebenen Bildqualität. Diese wird im Wesentlichen durch Kamera, Beleuchtung, Sensor und Optik bestimmt.In order to achieve a result that is as optimal as possible, the extended NDVI algorithm presented here is parameterized by a large number of image data according to one exemplary embodiment. The parameterization depends on the given image quality. This is essentially determined by the camera, lighting, sensor and optics.

Es folgt ein Beispiel für eine Vorgehensweise unter Verwendung der Vorrichtung 105:

  • Im Bildverarbeitungsalgorithmus wird folgendermaßen vorgegangen. Es wird mithilfe von Grauwertschwellen 160, 164 entschieden, ob ein Pixel aufgrund seiner Grauwerte im Rot- und NIR-Kanal schon pauschal gar keine Pflanze sein kann oder sein sollte. Beispielsweise hat ein 12bit-Rohkamerabild 110 Grauwerte von 0 bis 4095. Die Grauwerte der Pixel von Pflanzen im NIR-Kanal sind immer höher als die im Rot-Kanal.
The following is an example of a procedure using device 105:
  • The procedure in the image processing algorithm is as follows. Gray value thresholds 160, 164 are used to decide whether a pixel cannot or should not be a plant at all based on its gray values in the red and NIR channel. For example, a 12-bit raw camera image has 110 gray values from 0 to 4095. The gray values of plant pixels in the NIR channel are always higher than those in the red channel.

Die erste Schwelle, der definierte Mindestinfrarotgrenzwert 160, ist die „Unterbelichtung im NIR-Kanal“. D. h., man entscheidet, dass nicht alle Pixel im Kamerarohbild 110 Pflanze sein können, sondern reduziert die möglichen Pflanzenpixel, indem alle Pixel im NIR-Kanal < „MinNIR“ keine Pflanzen sind. Dadurch werden Bildbereiche, wie Unterbelichtung und Schatten oder Schattenübergänge an Kanten und nasse/feuchte Erde pauschal zu „Keine Pflanze“ zugeordnet.The first threshold, the defined minimum infrared limit 160, is the "underexposure in the NIR channel". That is, one decides that not all pixels in the raw camera image 110 can be plants, but instead reduces the possible plant pixels by all pixels in the NIR channel < "MinNIR" not being plants. As a result, image areas such as underexposure and shadows or shadow transitions at edges and wet/damp soil are generally assigned to "No Plant".

Die zweite Schwelle, der definierte Maximalinfrarotgrenzwert 164, ist die „Überbelichtung im NIR-Kanal“. D. h., man entscheidet, dass nicht alle Pixel im Kamerarohbild 110 Pflanze sein können, sondern reduziert die möglichen Pflanzenpixel, indem alle Pixel im NIR-Kanal > „MaxNIR“ keine Pflanzen sind. Dadurch werden Bildbereiche, wie Überbelichtung und sehr hell reflektierende Objekte wie Stroh, Steine, Objektivfehler, die sich an scharfen Kantenübergängen bemerkbar machen, pauschal zu „Keine Pflanze“ zugeordnet. The second threshold, the defined maximum infrared limit 164, is the "overexposure in the NIR channel". That is, one decides that not all pixels in the raw camera image 110 can be plants, but instead reduces the possible plant pixels by all pixels in the NIR channel > "MaxNIR" not being plants. As a result, image areas such as overexposure and very brightly reflecting objects such as straw, stones, lens errors, which are noticeable in sharp edge transitions, are generally assigned to "No plant".

Die dritte Schwelle, der definierte Maximalrotgrenzwert 168, ist die „Überbelichtung im Rot-Kanal“. D. h., man entscheidet, dass nicht alle Pixel im Kamerarohbild 110 Pflanze sein können, sondern reduziert die möglichen Pflanzenpixel, indem alle Pixel im Rot-Kanal > „MaxRot“ keine Pflanzen sind. Da Pflanzen rotes Licht absorbieren, d. h., weniger rotes Licht reflektieren, Pflanzen im Rot-Kanal erscheinen sehr „dunkel“, ist die Idee, dass alle Pixel im Rot-Kanal, die einen höheren Grauwert aufweisen als „MaxRot“, keine Pflanzen sein können. Dadurch werden ebenfalls Bildbereiche, wie Überbelichtung und sehr hell reflektierende Objekte wie Stroh, Steine, Objektivfehler, die sich an scharfen Kantenübergängen bemerkbar machen, pauschal zu „Keine Pflanze“ zugeordnet.The third threshold, the defined maximum red limit 168, is "overexposure in the red channel". That is, one decides that not all pixels in the raw camera image 110 can be plants, but instead reduces the possible plant pixels by all pixels in the red channel > "MaxRot" not being plants. Because plants absorb red light, i. i.e. reflecting less red light, plants in the red channel appear very "dark", the idea is that all pixels in the red channel that have a higher gray value than "MaxRot" cannot be plants. As a result, image areas such as overexposure and very brightly reflecting objects such as straw, stones, lens errors, which are noticeable in sharp edge transitions, are generally assigned to "No plant".

Eine Schwelle für „Unterbelichtung im Rot-Kanal“ ist nicht sinnvoll, da wie bereits geschrieben, Pflanzen im Rot-Kanal sowieso sehr niedrige Grauwerte aufweisen. Da macht eine untere Grauwertschwelle zum Entfernen von Störbereichen an dieser Stelle keinen Sinn, denn sonst ist die Gefahr groß echte Pflanzenbereiche bei der Segmentierung im Bild zu entfernen. Die Parameter für die Schwellen „MinNIR“, „MaxNIR“ und „MaxRot“ sind anwendungsspezifisch an die Bildqualität anpassbar. Denn je nach Güte, abhängig von Kamera, Objektiv und Beleuchtung, sind die Störeinflüsse mal größer und mal weniger groß.A threshold for "underexposure in the red channel" does not make sense because, as already mentioned, plants in the red channel have very low gray values anyway. A lower gray value threshold for removing interference areas makes no sense at this point, because otherwise there is a great danger of removing real plant areas during segmentation in the image. The parameters for the "MinNIR", "MaxNIR" and "MaxRot" thresholds can be adapted to the image quality in an application-specific manner. Because depending on the quality, depending on the camera and lens and lighting, the interference is sometimes greater and sometimes less.

Wird gemäß einem alternativen Ausführungsbeispiel ein Kamerasetting mit einem Bayer-Sensor verwendet, werden zwei zusätzliche Schwellen benötigt, der zuvor beschriebene definierte Maximalmischgrenzwert und definierte Mindestmischgrenzwert. Da der Roh-Bildkanal für Infrarot eines Bayer-Sensors ein rotes und infrarotes Signal als Mischsignal enthält, gibt es für diesen Kanal (Rot+NIR) ebenfalls eine Schwelle für Unter- und Überbelichtung. Die Funktionsweise ist identisch zur ersten und zweiten Schwelle bei der Unter- und Überbelichtung im NIR-Kanal. Die Parameter für die Schwellen „MinRotNIR“ und „MaxRotNIR“ sind, wie die Parameter zuvor, anwendungsspezifisch an die Bildqualität und an das Kamerasetting anpassbar.If, according to an alternative exemplary embodiment, a camera setting with a Bayer sensor is used, two additional thresholds are required, the previously described defined maximum mixing limit and defined minimum mixing limit. Since the raw image channel for infrared of a Bayer sensor contains a red and infrared signal as a mixed signal, there is also a threshold for underexposure and overexposure for this channel (red+NIR). The functionality is identical to the first and second threshold for underexposure and overexposure in the NIR channel. The parameters for the thresholds "MinRotNIR" and "MaxRotNIR" can, like the parameters above, be adapted to the image quality and camera setting specific to the application.

Zusätzlich wird von der Vorrichtung 105 gemäß einem Ausführungsbeispiel um die Störpflanzenabbildungen 107 in Form von gefundenen Störbereichen ein Sicherheitsbereich gezogen. Dieser erweiterte Bildbereich ist ebenfalls per Definition „Keine Pflanze“. Durch die definierten Schwellen zu Unter- und Überbelichtung“ können teilweise nicht die gesamten Störobjekte als Ganzes entfernt werden. Man verbessert den Ansatz dahingehend, da viele dieser Störungen im Bild sich örtlich über mehrere Pixel ausdehnen und einen Grauwertverlauf besitzen, der nicht immer mit den definierten Schwellen aus der Unter-und Überbelichtung übereinstimmt. Im Bildverarbeitungsalgorithmus wird gemäß einem Ausführungsbeispiel pro Schwelle für die Unter-und Überbelichtungen eine Dilatation in Form einer Morphologischen Operation nachgeschalten. Dies führt zu dem oben beschriebenen Verhalten. Die Dilatation wird gemäß einem Ausführungsbeispiel pro Schwelle und gewünschtem Verhalten parametrisiert. D. h. wenn im Bild schon relativ gut „nur Pflanze“ segmentiert wurde, wird unter Umständen keine Dilatation mehr benötigt oder nur mit einer niedrigen Filtergröße. Sind dagegen viele Störobjekte auch nach der Entfernung durch Unter- und Überbelichtung vorhanden, wird gemäß einem Ausführungsbeispiel die Filtergröße der Dilatation pro Schwelle vergrößert.In addition, according to an exemplary embodiment, the device 105 draws a safety area around the interfering plant images 107 in the form of interference areas that have been found. This extended image area is also by definition "not a plant". Due to the defined thresholds for under- and overexposure, it is sometimes not possible to remove all of the interfering objects as a whole. The approach is improved to the effect that many of these disturbances in the image locally extend over several pixels and have a gray value progression that does not always match the defined thresholds from under- and overexposure. In the image processing algorithm, according to one exemplary embodiment, a dilatation in the form of a morphological operation is added after each threshold for the underexposure and overexposure. This leads to the behavior described above. The dilation is parameterized per threshold and desired behavior according to one embodiment. i.e. if the image has already been relatively well segmented "only plants", under certain circumstances no dilatation is required or only with a small filter size. If, on the other hand, there are many interfering objects even after removal due to underexposure and overexposure, the filter size of the dilation per threshold is increased according to one exemplary embodiment.

Eine Abbildung eines Stück Strohs beispielsweise würde ohne die hier vorgestellte Vorrichtung 105 im NDVI als Pflanze segmentiert. Das Stroh wird hingegen von dem hier vorgestellten erweiterten NDVI-Algorithmus im R+NIR-Kanal im Fall „Überbelichtung“ als „Keine Pflanze“ erkannt. Da das Stroh aber einen Grauwertverlauf von sehr hell bis weniger hell aufweist, würde mittels Überbelichtung aber ohne Dilatation nicht das ganze Störobjekt segmentiert, sondern nur ein sehr heller innerer Kern des Objekts. Deshalb wird bei einem solchen Ausführungsbeispiel im Algorithmus für dieses Kamerasetting eine Dilatation mit einem Filter einer beispielhaften Größe 5 Pixel im Durchmesser auf diese Segmentierung angewandt. Als Ergebnis erhält man ein erweitertes Objekt, das auch einen umlaufenden weniger hellen Bereich einschließt. So wird sichergestellt, dass das komplette Stroh über die ganze Ausdehnung als Störobjekt gefunden wird und vom möglichen Pflanzenbereich von vornherein abgezogen wird.An image of a piece of straw, for example, would be segmented as a plant in the NDVI without the device 105 presented here. The straw, on the other hand, is recognized as "not a plant" by the extended NDVI algorithm presented here in the R+NIR channel in the case of "overexposure". However, since the straw has a gray value progression from very light to less light, overexposure without dilatation would not segment the entire disruptive object, but only a very light inner core of the object. Therefore, in such an embodiment, in the algorithm for this camera setting, a dilation with a filter of an exemplary size 5 pixels in diameter is applied to this segmentation. The result is an expanded object that also includes a surrounding less bright area. This ensures that the entire straw is found as a disruptive object over the entire extent and is removed from the possible plant area from the outset.

Gemäß einem Ausführungsbeispiel werden sämtliche erkannten Störpflanzenabbildungen 107, beispielsweise sämtliches Stroh, das potentiell die Pflanzensegmentierung negativ beeinflussen kann, durch eine Maske von vornherein als „Keine Pflanze“ definiert. Nachdem alle gefundenen Störbereiche aus allen Bild-Kanälen segmentiert und zusammengefasst wurden, wird gemäß einem Ausführungsbeispiel in diesen Bildbereichen im NDVI-Bild keine Pflanzensegmentierung mehr durchgeführt, da diese Bereiche durch die Segmentierungen (Störobjekte) zuvor als „Keine Pflanze“ definiert wurden.According to one exemplary embodiment, all recognized disturbing plant images 107, for example all straw that can potentially negatively influence plant segmentation, are defined as “no plant” from the outset by means of a mask. After all interference areas found from all image channels have been segmented and combined, according to one exemplary embodiment, plant segmentation is no longer carried out in these image areas in the NDVI image, since these areas were previously defined as "no plants" by the segmentations (interfering objects).

Als Randbedingung gilt, dass es bei der Vorrichtung 105 wichtig ist, im Bildverarbeitungsalgorithmus den NDVI mit den Roh-Bild-Kanälen in Form des Rot- und NIR-Kanals zu verwenden, um die beschriebene Erweiterung des NDVI-Algorithmus verwenden zu können. Das von der Vorrichtung 105 durchführbare beschriebene Verfahren ist zur Detektion von Pflanzen, beispielsweise für die punktuelle Ausgabe von Herbiziden, einsetzbar.As a boundary condition, it is important in the device 105 to use the NDVI with the raw image channels in the form of the red and NIR channels in the image processing algorithm in order to be able to use the described extension of the NDVI algorithm. The described method that can be carried out by the device 105 can be used to detect plants, for example for the selective dispensing of herbicides.

2 zeigt eine schematische Darstellung eines unter Verwendung einer Vorrichtung erzeugten vorläufigen NDVI-Bilds 200 gemäß einem Ausführungsbeispiel. Dabei kann es sich um die anhand von 1 beschriebene Vorrichtung handeln. In dem vorläufigen NDVI-Bild 200 sind gemäß diesem Ausführungsbeispiel sowohl Pflanzenabbildungen 175 als auch Störpflanzenabbildungen 107 oder erweiterte Störpflanzenabbildungen abgebildet. Beispielhaft sind gemäß diesem Ausführungsbeispiel in dem vorläufigen NDVI-Bild 200 vier erkannte Störpflanzenabbildungen 107/erweiterte Störpflanzenabbildungen abgebildet und acht Pflanzenabbildungen 175. Das hier gezeigte vorläufige NDVI-Bild 200 repräsentiert ein gängiges NDVI-Bild. 2 FIG. 2 shows a schematic representation of a preliminary NDVI image 200 generated using an apparatus according to an embodiment. It can be based on 1 act described device. According to this exemplary embodiment, both plant images 175 and sturgeon plant images 107 or extended sturgeon plant images are imaged in the provisional NDVI image 200 . According to this exemplary embodiment, four recognized sturgeon plant images 107/expanded sturgeon plant images and eight plant images 175 are shown in the preliminary NDVI image 200. The preliminary NDVI image 200 shown here represents a common NDVI image.

3 zeigt eine schematische Darstellung eines unter Verwendung einer Vorrichtung erzeugten NDVI-Bilds 177 gemäß einem Ausführungsbeispiel. Dabei kann es sich um die anhand von 1 beschriebene Vorrichtung handeln. Gegenüber dem in 2 beschriebenen vorläufigen NDVI-Bild wurden gemäß diesem Ausführungsbeispiel die Störpflanzenabbildungen/erweiterten Störpflanzenabbildungen entfernt, um das NDVI-Bild 177 zu verbessern. 3 17 shows a schematic representation of an NDVI image 177 generated using an apparatus according to an embodiment. It can be based on 1 act described device. Opposite the inside 2 In the preliminary NDVI image described above, the sturgeon plants images/extended sturgeon plants images have been removed to improve the NDVI image 177 according to this embodiment.

4 zeigt ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens 400 zum Detektieren einer Störpflanzenabbildung in einem Kamerarohbild gemäß einem Ausführungsbeispiel. Dabei kann es sich um ein Verfahren 400 handeln, das unter Verwendung der in einer der vorangegangenen Figuren vorgestellten Vorrichtung ansteuerbar oder ausführbar ist. 4 FIG. 4 shows a flowchart of a method 400 for detecting a sturgeon plant image in a raw camera image according to an embodiment. This can be a method 400 that can be controlled or executed using the device presented in one of the preceding figures.

Das Verfahren 400 weist einen Schritt 405 des Einlesens, einen Schritt 410 des Vergleichens und einen Schritt 415 des Erkennens auf. Im Schritt 405 des Einlesens werden zumindest ein einen sensierten Rotwert repräsentierendes R-Farbsignal, das ein von einem Rotpixel eines Bildpunkts eines Bildsensors bereitgestelltes Signal repräsentiert, und ein einen sensierten infraroten Grauwert repräsentierendes NIR-Farbsignal, das ein von einem NIR-Pixel des Bildpunkts bereitgestelltes Signal repräsentiert, eingelesen. Im Schritt 410 des Vergleichens wird der sensierte infrarote Grauwert mit einem definierten Mindestinfrarotgrenzwert verglichen, um ein erstes Vergleichsergebnis zu erhalten, der sensierte infrarote Grauwerts mit einem definierten Maximalinfrarotgrenzwert verglichen, um ein zweites Vergleichsergebnis zu erhalten, und der sensierte Rotwert mit einem definierten Maximalrotgrenzwert verglichen, um ein drittes Vergleichsergebnis zu erhalten. Im Schritt 415 des Erkennens wird der Bildpunkt unter Verwendung des ersten Vergleichsergebnisses, zweiten Vergleichsergebnisses und dritten Vergleichsergebnisses als Störpflanzenabbildung oder Pflanzenabbildung erkannt. Auf diese Weise wird gemäß einem Ausführungsbeispiel ein NDVI-Bild erzeugt.The method 400 has a step 405 of reading in, a step 410 of comparing and a step 415 of recognition. In step 405 of reading in, at least one R color signal representing a sensed red value, which represents a signal provided by a red pixel of a pixel of an image sensor, and one NIR color signal representing a sensed infrared gray value, which represents a signal provided by an NIR pixel of the pixel Signal represented, read. In step 410 of comparison, the sensed infrared gray value is compared with a defined minimum infrared limit value in order to obtain a first comparison result, the sensed infrared gray value is compared with a defined maximum infrared limit value in order to obtain a second comparison result, and the sensed red value is compared with a defined maximum red limit value, to obtain a third comparison result. In step 415 of recognition, the pixel is recognized as a disturbing plant image or plant image using the first comparison result, second comparison result and third comparison result. In this way, according to one embodiment, an NDVI image is generated.

Optional weist das Verfahren 400 gemäß diesem Ausführungsbeispiel ferner einen Schritt 420 des Anwendens einer Dilatation, einen Schritt 425 des Entfernens und/oder einen Schritt 430 des Plausibilisierens auf. Dadurch kann das erzeugte NDVI-Bild verbessert werden, also beispielsweise von Störpflanzenabbildungen bereinigt werden.Optionally, the method 400 according to this exemplary embodiment also has a step 420 of applying a dilatation, a step 425 of removal and/or a step 430 of plausibility checking. As a result, the generated NDVI image can be improved, i.e. it can be cleaned of images of sturgeon plants, for example.

Im Schritt 420 des Anwendens einer Dilatation wird eine Dilatation angewandt, bei der an den Bildpunkt angrenzende weitere Bildpunkte auch als Störpflanzenabbildung erkannt werden, wenn der Bildpunkt als Störpflanzenabbildung erkannt wurde, um eine erweiterte Störpflanzenabbildung zu erkennen. Im Schritt 425 des Entfernens wird der als Störpflanzenabbildung erkannte Bildpunkt aus dem Kamerarohbild entfernt, um das bereits bestehendes NDVI-Bild zu verbessern. Im Schritt 430 des Plausibilisierens wird der als Pflanzenabbildung erkannte Bildpunkt genutzt, um das NDVI-Bild zu plausibilisieren.In step 420 of applying a dilation, a dilation is applied in which further pixels adjacent to the pixel are also recognized as a sturgeon plant image if the pixel was recognized as a sturgeon plant image in order to recognize an extended sturgeon plant image. In step 425 of removal, the pixel recognized as a sturgeon plant image is removed from the raw camera image in order to improve the already existing NDVI image. In step 430 of the plausibility check, the pixel identified as a plant image is used to check the NDVI image for plausibility.

Die hier vorgestellten Verfahrensschritte können wiederholt sowie in einer anderen als in der beschriebenen Reihenfolge ausgeführt werden.The method steps presented here can be repeated and carried out in a different order than the one described.

5 zeigt ein Blockschaltbild einer Vorrichtung 105 gemäß einem Ausführungsbeispiel. Dabei kann es sich um die in 1 beschriebene Vorrichtung 105 handeln, welche zur Durchführung des NDVI-Algorithmus ausgebildet ist. Ein erster Block 500 repräsentiert gemäß diesem Ausführungsbeispiel ein Eingangsbild im NIR-Kanal, welches bezüglich des definierten Mindestinfrarotgrenzwerts 160 in Form der Schwelle „Unterbelichtung NIR-Kanal“ und bezüglich des definierten Maximaltinfrarotgrenzwerts 164 in Form der Schwelle „Überbelichtung NIR-Kanal“ überprüft wird. Optional erfolgt anschließend jeweils in einem zweiten Block 505 nach dem Parameter „SizeMinNIR“ und in einem dritten Block 510 nach dem Parameter „SizeMaxNIR“ eine Dilatation. Ein vierter Block 515 repräsentiert gemäß diesem Ausführungsbeispiel ein Eingangsbild im Rot-Kanal, welches bezüglich des definierten Maximalrotgrenzwerts 168 in Form der Schwelle „Überbelichtung Rot-Kanal“ überprüft wird. Optional erfolgt anschließend in einem fünften Block 520 nach dem Parameter „SizeMaxRot“ eine Dilatation. Ein optionaler sechster Block 525 repräsentiert gemäß diesem Ausführungsbeispiel ein Eingangsbild im Rot+NIR-Kanal, welches bezüglich des definierten Mindestmischgrenzwerts 530 in Form der Schwelle „Unterbelichtung Rot+NIR-Kanal“ und des definierten Maximalmischgrenzwerts 535 in Form der Schwelle „Überbelichtung Rot+NIR-Kanal“ überprüft wird. Optional erfolgt anschließend jeweils in einem siebten Block 540 nach dem Parameter „SizeMinRotNIR“ und in einem achten Block 545 nach dem Parameter „SizeMaxRotNIR“ eine Dilatation. Ein neunter Block 550 kennzeichnet eine verbesserte Pflanzensegmentierung anhand NDVI. 5 10 shows a block diagram of a device 105 according to an embodiment. This can be the in 1 act described device 105, which is designed to implement the NDVI algorithm. According to this exemplary embodiment, a first block 500 represents an input image in the NIR channel, which is checked with regard to the defined minimum infrared limit value 160 in the form of the “underexposure NIR channel” threshold and with regard to the defined maximum infrared limit value 164 in the form of the “overexposure NIR channel” threshold. A dilatation then optionally takes place in a second block 505 after the “SizeMinNIR” parameter and in a third block 510 after the “SizeMaxNIR” parameter. According to this exemplary embodiment, a fourth block 515 represents an input image in the red channel, which is checked with regard to the defined maximum red limit value 168 in the form of the “overexposure red channel” threshold. Optionally, a dilatation then takes place in a fifth block 520 after the “SizeMaxRot” parameter. According to this exemplary embodiment, an optional sixth block 525 represents an input image in the red+NIR channel which, with regard to the defined minimum mixing limit value 530 in the form of the “underexposure red+NIR channel” threshold and the defined maximum mixing limit value 535 in the form of the “overexposure red+NIR channel” is checked. A dilatation then optionally takes place in a seventh block 540 after the “SizeMinRotNIR” parameter and in an eighth block 545 after the “SizeMaxRotNIR” parameter. A ninth block 550 indicates improved plant segmentation using NDVI.

Claims (12)

Verfahren (400) zum Detektieren einer Störpflanzenabbildung (107) in einem Kamerarohbild (110), wobei das Verfahren (400) die folgenden Schritte aufweist: Einlesen (405) zumindest eines einen sensierten Rotwert repräsentierenden R-Farbsignals (140), das ein von einem Rotpixel (R) eines Bildpunkts (150) eines Bildsensors (115) bereitgestelltes Signal repräsentiert, und eines einen sensierten infraroten Grauwerts repräsentierenden NIR-Farbsignals (155), das ein von einem NIR-Pixel (NIR) des Bildpunkts bereitgestelltes Signal repräsentiert; Vergleichen (410) des sensierten infraroten Grauwerts mit einem definierten Mindestinfrarotgrenzwert (160), um ein erstes Vergleichsergebnis (162) zu erhalten, des sensierten infraroten Grauwerts mit einem definierten Maximalinfrarotgrenzwert (164), um ein zweites Vergleichsergebnis (166) zu erhalten, und des sensierten Rotwerts mit einem definierten Maximalrotgrenzwert (168), um ein drittes Vergleichsergebnis (170) zu erhalten; und Erkennen (415) des Bildpunkts (150) als Störpflanzenabbildung (107) oder Pflanzenabbildung (175), unter Verwendung des ersten Vergleichsergebnisses (162), zweiten Vergleichsergebnisses (166) und dritten Vergleichsergebnisses (170).Method (400) for detecting a sturgeon plant image (107) in a raw camera image (110), the method (400) having the following steps: reading in (405) at least one R color signal (140) representing a sensed red value, which is one of a signal provided by a red pixel (R) of a pixel (150) of an image sensor (115), and a NIR color signal (155) representing a sensed infrared gray value representing a signal provided by a NIR pixel (NIR) of the pixel; Comparing (410) the sensed infrared gray value with a defined minimum infrared limit value (160) in order to obtain a first comparison result (162), the sensed infrared gray value with a defined maximum infrared limit value (164) in order to obtain a second comparison result (166), and the sensed red value with a defined maximum red limit value (168) to obtain a third comparison result (170); and identifying (415) the pixel (150) as a disturbance plant zen image (107) or plant image (175), using the first comparison result (162), second comparison result (166) and third comparison result (170). Verfahren (400) gemäß Anspruch 1, mit einem Schritt (425) des Entfernens, in dem der als Störpflanzenabbildung (107) erkannte Bildpunkt (150) aus dem Kamerarohbild (110) entfernt wird.Method (400) according to claim 1 , with a step (425) of removal, in which the image point (150) recognized as a sturgeon plant image (107) is removed from the raw camera image (110). Verfahren (400) gemäß einem der vorangegangenen Ansprüche, bei dem im Schritt (415) des Erkennens der Bildpunkt (150) als Störpflanzenabbildung (107) erkannt wird, wenn das erste Vergleichsergebnis (162) anzeigt, dass der sensierte infrarote Grauwert den definierten Mindestinfrarotgrenzwert (160) unterschreitet und/oder das zweite Vergleichsergebnis (166) anzeigt, dass der infrarote Grauwert den definierten Maximalinfrarotgrenzwert (164) überschreitet und/oder das dritte Vergleichsergebnis (170) anzeigt, dass der sensierte Rotwert den definierten Maximalrotgrenzwert (168) überschreitet.Method (400) according to one of the preceding claims, in which in the step (415) of recognition the pixel (150) is recognized as a sturgeon plant image (107) if the first comparison result (162) indicates that the sensed infrared gray value exceeds the defined minimum infrared limit value ( 160) and/or the second comparison result (166) indicates that the infrared gray value exceeds the defined maximum infrared limit value (164) and/or the third comparison result (170) indicates that the sensed red value exceeds the defined maximum red limit value (168). Verfahren (400) gemäß einem der vorangegangenen Ansprüche, bei dem im Schritt (415) des Erkennens der Bildpunkt (150) als Pflanzenabbildung (175) erkannt wird, wenn das erste Vergleichsergebnis (162) anzeigt, dass der sensierte infrarote Grauwert den definierten Mindestinfrarotgrenzwert (160) überschreitet und/oder das zweite Vergleichsergebnis (166) anzeigt, dass der infrarote Grauwert den definierten Maximalinfrarotgrenzwert (164) unterschreitet und/oder das dritte Vergleichsergebnis (170) anzeigt, dass der sensierte Rotwert den definierten Maximalrotgrenzwert (168) unterschreitet.Method (400) according to one of the preceding claims, in which in the step (415) of recognizing the pixel (150) is recognized as a plant image (175) if the first comparison result (162) indicates that the sensed infrared gray value exceeds the defined minimum infrared limit value ( 160) and/or the second comparison result (166) indicates that the infrared gray value falls below the defined maximum infrared limit value (164) and/or the third comparison result (170) indicates that the sensed red value falls below the defined maximum red limit value (168). Verfahren (400) gemäß einem der vorangegangenen Ansprüche, mit einem Schritt (430) des Plausibilisierens, in dem der als Pflanzenabbildung (175) erkannte Bildpunkt (150) genutzt wird, um ein einen Bereich eines NDVI-Bilds (177) zu plausibilisieren.Method (400) according to one of the preceding claims, with a plausibility check step (430), in which the pixel (150) recognized as a plant image (175) is used to check a region of an NDVI image (177) for plausibility. Verfahren (400) gemäß einem der vorangegangenen Ansprüche, mit einem Schritt (420) des Anwendens einer Dilatation, in dem an den Bildpunkt (150) angrenzende weitere Bildpunkte auch als Störpflanzenabbildung (107) erkannt werden, wenn der Bildpunkt (150) als Störpflanzenabbildung (107) erkannt wurde, um eine erweiterte Störpflanzenabbildung zu erkennen.Method (400) according to one of the preceding claims, with a step (420) of applying a dilation in which further pixels adjacent to the pixel (150) are also recognized as a sturgeon plant image (107) if the pixel (150) as a sturgeon plant image ( 107) was detected to detect extended sturgeon plant imaging. Verfahren (400) gemäß Anspruch 6, bei dem im Schritt (420) des Anwendens eine Filtergröße für die eingestellt wird.Method (400) according to claim 6 , in which in the applying step (420) a filter size is set for the . Verfahren (400) gemäß einem der vorangegangenen Ansprüche, bei dem im Schritt (405) des Einlesens das NIR-Farbsignal (155) von dem NIR-Pixel (NIR) eingelesen wird, das ein Blaupixel und/oder Grünpixel des Bildsensors (115) ist.Method (400) according to one of the preceding claims, in which in step (405) of reading in the NIR color signal (155) is read in from the NIR pixel (NIR), which is a blue pixel and/or green pixel of the image sensor (115). . Verfahren (400) gemäß einem der vorangegangenen Ansprüche, bei dem im Schritt (405) des Einlesens das R-Farbsignal (140) eingelesen wird, das einen Mischwert aus rotem Licht und Nahinfrarotlicht repräsentiert, wobei im Schritt (410) des Vergleichens der Mischwert mit einem definierten Maximalmischgrenzwert (535) verglichen wird, um ein viertes Vergleichsergebnis zu erhalten und/oder mit einem definierten Mindestmischgrenzwert (530) verglichen wird, um ein fünftes Vergleichsergebnis zu erhalten, wobei im Schritt (415) des Erkennens der Bildpunkt (150) als Störpflanzenabbildung (107) oder Pflanzenabbildung (175) unter Verwendung des vierten Vergleichsergebnisses und fünften Vergleichsergebnisse erkannt wird.Method (400) according to one of the preceding claims, in which in step (405) of reading in the R color signal (140) is read in, which represents a mixed value of red light and near-infrared light, wherein in step (410) of comparing the mixed value with is compared to a defined maximum mixing limit value (535) in order to obtain a fourth comparison result and/or is compared to a defined minimum mixing limit value (530) in order to obtain a fifth comparison result, the pixel (150) as a sturgeon plant image in step (415) of recognizing (107) or plant image (175) is recognized using the fourth comparison result and fifth comparison result. Verfahren (400) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 8, bei dem im Schritt (405) des Einlesens ferner ein einen sensierten Mischwert aus rotem Licht und Nahinfrarotlicht repräsentierendes Mischlichtsignal eingelesen wird, das ein von dem Rotpixel (R) bereitgestelltes Signal repräsentiert, wobei im Schritt (410) des Vergleichens der sensierte Mischwert mit einem definierten Maximalmischgrenzwert (535) verglichen wird, um ein viertes Vergleichsergebnis zu erhalten und/oder mit einem definierten Mindestmischgrenzwert (530) verglichen wird, um ein fünftes Vergleichsergebnis zu erhalten, wobei im Schritt (415) des Erkennens der Bildpunkt (150) als Störpflanzenabbildung (107) oder Pflanzenabbildung (175) unter Verwendung des vierten Vergleichsergebnisses und fünften Vergleichsergebnisse erkannt wird.Method (400) according to any one of Claims 1 until 8th , in which, in the step (405) of reading in, a mixed light signal representing a sensed mixed value of red light and near-infrared light is also read in, which signal represents a signal provided by the red pixel (R), wherein in step (410) of comparing the sensed mixed value with a is compared with a defined maximum mixing limit value (535) in order to obtain a fourth comparison result and/or is compared with a defined minimum mixing limit value (530) in order to obtain a fifth comparison result, with the step (415) of recognizing the pixel (150) as a disturbing plant image ( 107) or plant image (175) is recognized using the fourth comparison result and fifth comparison result. Vorrichtung (105), die eingerichtet ist, um die Schritte (405, 410, 415, 420, 425, 430) des Verfahrens (400) gemäß einem der vorangegangenen Ansprüche in entsprechenden Einheiten (120, 125, 130, 135) auszuführen und/oder anzusteuern.Device (105) set up to carry out the steps (405, 410, 415, 420, 425, 430) of the method (400) according to one of the preceding claims in corresponding units (120, 125, 130, 135) and/ or to control. Bildverarbeitungseinrichtung (100) mit einer Vorrichtung (105) gemäß Anspruch 11 und dem Bildsensor (115).Image processing device (100) with a device (105) according to claim 11 and the image sensor (115).
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102020215877A1 (en) 2020-12-15 2022-06-15 Robert Bosch Gesellschaft mit beschränkter Haftung Method of classifying plants for agricultural purposes

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102016220560A1 (en) 2016-10-20 2018-04-26 Robert Bosch Gmbh A method of detecting a plant by means of an image sensor and method for driving an assistance system of a vehicle
DE102017217275A1 (en) 2017-09-28 2019-03-28 Robert Bosch Gmbh Method for detecting a sheet edge, method for targeted treatment of plants with a foliar treatment agent and use of an event-based image sensor for detecting a sheet edge

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102016220560A1 (en) 2016-10-20 2018-04-26 Robert Bosch Gmbh A method of detecting a plant by means of an image sensor and method for driving an assistance system of a vehicle
DE102017217275A1 (en) 2017-09-28 2019-03-28 Robert Bosch Gmbh Method for detecting a sheet edge, method for targeted treatment of plants with a foliar treatment agent and use of an event-based image sensor for detecting a sheet edge

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
LANGNER, Hans-R.; BÖTTGER, Hartmut; SCHMIDT, Helmut. A special vegetation index for the weed detection in sensor based precision agriculture. Environmental Monitoring and Assessment, 2006, 117. Jg., Nr. 1, S. 505-518

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
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