-
Stand der Technik
-
Die Erfindung geht aus von einem Verfahren zum Klassifizieren von Pflanzen in und/oder zwischen Pflanzenreihen einer landwirtschaftlichen Fläche sowie einer entsprechenden Recheneinheit, einer Pflanzenidentifizierungseinheit und einer landwirtschaftlichen Arbeitsmaschine nach Gattung der unabhängigen Ansprüche. Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist auch ein entsprechendes Computerprogramm und ein maschinenlesbares Speichermedium.
-
Die
DE 10 2017 210 804 A1 offenbart ein Verfahren zum Ausbringen eines Spritzmittels auf ein Feld, wobei das Spritzmittel in Abhängigkeit von einem Bedeckungsgrad eines Auswertebereiches ausgebracht wird. Hierbei findet bei der Auswertung der Bilddaten eine Segmentierung von Pflanzen mittels Schwelle im NDVI statt. Aus dieser Segmentierung werden die Kulturreihen erkannt. Um die Kulturreihen wird ein Kulturreihenschlauch mit einer gewissen Breite gelegt. Jedes segmentierte Objekt (Pflanze) zwischen den Schläuchen ist per Definition als Beikraut klassifiziert. Alle Objekte, die in dieser Schlauchbreite der Reihen liegen oder mit Objekten in dieser Schlauchbreite verbunden sind, werden per Definition als Kulturpflanze klassifiziert.
-
Andere Algorithmen nutzen zur Pflanzenerkennung Netze (Deep Learning) oder Klassifikationsmethoden. Dazu sind viele Trainingsdaten, viele Label-Daten und ein Offline-Training im Vorfeld von Nöten. Darüber hinaus sind diese Verfahren sehr rechenintensiv.
-
Offenbarung der Erfindung
-
Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist ein Verfahren zum Klassifizieren von Pflanzen in und/oder zwischen Pflanzenreihen einer landwirtschaftlichen Fläche, mit den Schritten:
- - Empfangen einer Bildinformation von einem mittels einer optischen Erfassungseinheit erfassten Feldabschnitt einer landwirtschaftlichen Fläche mit Pflanzen;
- - Identifizieren von Pflanzen in der Bildinformation mittels einer Recheneinheit;
- - Identifizieren von Pflanzenreihen in der Bildinformation unter Verwendung der identifizierten Pflanzen mittels der Recheneinheit;
- - Identifizieren von Mehrreihen-Pflanzen aus der Gruppe der identifizierten Pflanzen mittels der Recheneinheit, wobei die Mehrreihen-Pflanzen sich in der Bildinformation über zumindest zwei identifizierte Pflanzenreihen erstrecken;
- - Ermitteln jeweils einer Bedeckungskennzahl für zwischen den jeweiligen Pflanzenreihen angeordnete definierte Auswertebereiche in der Bildinformation mittels der Recheneinheit, wobei die Bedeckungskennzahl eine Bedeckung des jeweiligen definierten Auswertebereichs von Mehrreihen-Pflanzen in der Bildinformation repräsentiert; und
- - Klassifizieren der identifizierten Mehrreihen-Pflanzen in Abhängigkeit von der ermittelten Bedeckungskennzahl des jeweiligen definierten Auswertebereichs mittels der Recheneinheit.
-
Bei dem vorangehend beschriebenen Verfahren kann es sich insbesondere um ein computerimplementiertes Verfahren zum Klassifizieren von Pflanzen in und/oder zwischen Pflanzenreihen einer landwirtschaftlichen Fläche mit den o.g. Schritten handeln.
-
Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist ferner eine Recheneinheit, welche eingerichtet ist, die Schritte eines vorhergehend beschriebenen Verfahrens auszuführen und/oder zu steuern.
-
Gegenstand der vorliegenden Erfindung sind außerdem eine Pflanzenidentifizierungseinheit mit einer optischen Erfassungseinheit zum Erfassen eines Feldabschnitts einer landwirtschaftlichen Fläche mit Pflanzen, um eine Bildinformation von dem erfassten Feldabschnitt zu erhalten, und einer vorhergehend beschriebenen Recheneinheit.
-
Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist des Weiteren eine landwirtschaftliche Arbeitsmaschine, insbesondere landwirtschaftliche Feldspritze, mit einem landwirtschaftlichen Arbeitswerkzeug, insbesondere einer Spritzvorrichtung, und einer vorhergehend beschriebenen Pflanzenidentifizierungseinheit, wobei das Arbeitswerkzeug, insbesondere die Spritzvorrichtung in Abhängigkeit von den klassifizierten Mehrreihen-Pflanzen ansteuerbar ist.
-
Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist auch ein Computerprogramm, das dazu eingerichtet ist, die Schritte eines vorangehend beschriebenen Verfahrens auszuführen und/oder zu steuern, wenn das Computerprogramm auf einem Computer ausgeführt wird, sowie ein maschinenlesbares Speichermedium, auf dem das Computerprogramm gespeichert ist.
-
Durch das erfindungsgemäße Verfahren ist es nunmehr möglich, auf sehr einfache und ressourcensparende Art und Weise sich über zumindest zwei Pflanzenreihen erstreckende einzelne oder überlappendende Pflanzen zu klassifizieren, ohne dass dabei eine Bilddatenbank oder dergleichen benötigt wird. Dies erfolgt erfindungsgemäß dadurch, dass jeweils eine Bedeckungskennzahl für zwischen den jeweiligen Pflanzenreihen angeordnete definierte Auswertebereiche ermittelt wird. Die Bedeckungskennzahl repräsentiert hierbei eine Bedeckung des jeweiligen definierten Auswertebereichs von sich über zumindest zwei Pflanzenreihen erstreckende Mehrreihen-Pflanzen.
-
Dabei wird keine gewöhnliche Klassifikationsmethode angewandt, die aus pflanzenspezifischen Eigenschaften ein Clustering durchführt und diese dann eine Entscheidung bestimmt zu welcher Klasse (Kulturpflanze oder Beikraut) ein Objekt am wahrscheinlichsten gehört. Ein Klassifikator ist eine Methode, die am Ende eine Wahrscheinlichkeit berechnet, wie gut ein Objekt zu einer Klasse gehört.
-
Stattdessen macht sich das Verfahren agronomisches Wissen dahingehend zunutze, dass zwischen zwei Pflanzenreihen bzw. Kulturpflanzenreihen, insbesondere in dem Zwischenbereich, (höchstwahrscheinlich) keine Kulturpflanzen, sondern nur Beikräuter wachsen und somit bei einem Pflanzenobjekt mit „großer“ seitlicher Ausdehnung,
- - ein stark bedeckter mittlerer Bereich (große Bedeckungskennzahl) auf ein Beikraut hindeutet,
- - während ein gering bedeckter mittlerer Bereich (kleine Bedeckungskennzahl) auf sich überdeckende Kulturpflanzenblätter von gegenüberliegenden Kulturpflanzen benachbarter Pflanzenreihen hindeutet.
-
Hierdurch wird eine Reihe von Vorteilen geboten:
- - Es resultierte eine verbesserte Klassifizierung der Pflanzen, insbesondere Kulturpflanzen und/oder Beikräuter.
- - Es ist keine Sammlung von vielen Bilddaten und kein Anfertigen von Labels notwendig, um ein Netz oder Klassifikation zu trainieren, wodurch der Gesamtaufwand stark reduziert wird.
- - Es ist kein Offline-Training anhand von Bilddaten im Vorfeld notwendig.
- - Die erforderliche Rechenzeit für die Klassifizierung ist sehr gering.
- - Die Information über die klassifizierten Pflanzen, insbesondere Kulturpflanzen und Beikräuter in dem Kulturpflanzenbereich kann für darauffolgende Schritte genutzt werden, um Pflanzenreihen besser bzw. genauer zu identifizieren, da die identifizierten bzw. erkannten Beikräuter hierfür unberücksichtigt bleiben bzw. „ignoriert“ werden können.
-
Unter einer landwirtschaftlichen Fläche kann eine landwirtschaftlich genutzte Fläche, eine Anbaufläche für Pflanzen oder auch eine Parzelle einer solchen Fläche bzw. Anbaufläche verstanden werden. Die landwirtschaftliche Fläche kann somit eine Ackerfläche, ein Grünland oder eine Weide sein. Die Pflanzen umfassen Kulturpflanzen bzw. Nutzpflanzen, deren Frucht landwirtschaftlich genutzt wird, beispielsweise als Nahrungsmittel, Futtermittel oder als Energiepflanze, sowie Beikräuter bzw. Unkräuter.
-
Das Verfahren kann einen Schritt des Erfassens eines Feldabschnitts einer landwirtschaftlichen Fläche mit Pflanzen mittels der optischen Erfassungseinheit umfassen. Der Schritt des Erfassens kann während einer Überfahrt oder eines Fluges der Pflanzenidentifizierungseinheit bzw. der landwirtschaftlichen Arbeitsmaschine durchgeführt werden. Zumindest ein weiterer Schritt des Verfahrens, insbesondere alle Schritte des Verfahrens kann/können während einer Überfahrt oder eines Fluges der Pflanzenidentifizierungseinheit bzw. der landwirtschaftlichen Arbeitsmaschine durchgeführt werden.
-
Hierbei kann die Pflanzenidentifizierungseinheit eine mobile Einheit umfassen oder auf einer mobilen Einheit angeordnet sein, wobei die mobile Einheit insbesondere als Landfahrzeug und/oder Luftfahrzeug und/oder Anhänger ausgebildet sein kann. Die mobile Einheit kann auch ein selbstfahrender bzw. autonomer Roboter sein. Die Pflanzenidentifizierungseinheit ist bevorzugt Teil einer landwirtschaftlichen Arbeitsmaschine. Die landwirtschaftliche Arbeitsmaschine ist bevorzugt eine Beikrautregulierungsmaschine, insbesondere eine landwirtschaftliche Feldspritze. Das landwirtschaftliche Arbeitswerkzeug ist bevorzugt eine Spritzvorrichtung, kann jedoch auch ein mechanisches Werkzeug zur Beikrautregulierung sein.
-
Der Feldabschnitt kann ein Erfassungsabschnitt bzw. ein erfasster Bildabschnitt einer optischen Erfassungseinheit sein. Die Bildinformation kann bspw. ein Bild des erfassten Feldabschnitts sein. Unter einer optischen Erfassungseinheit kann beispielsweise eine Kamera oder eine 3D-Kamera oder eine Infrarot-Erfassungseinheit verstanden werden. Die optische Erfassungseinheit kann kalibriert sein, um z.B. die Höhenzuordnung aus erfassten Bildern zu errechnen.
-
Das Verfahren umfasst einen Schritt des Identifizierens von Pflanzen in der Bildinformation bzw. dem Bild mittels einer Recheneinheit. Bei den Pflanzen in der Bildinformation handelt es sich verständlicherweise um Pixel, insbesondere zusammenhängende Pixel mit entsprechenden Pixelwerten in der Bildinformation bzw. dem Bild, welche ein Pflanzenobjekt aus der realen Welt in dem Bild charakterisieren bzw. repräsentieren. Das Pflanzenobjekt kann hierbei ausgewählt sein aus der Gruppe bestehenden aus: eine einzelne Pflanze, ein einzelnes Pflanzenteil, mehrere sich überlappende Pflanzen oder/oder Pflanzenteile, Pflanzenmasse, Biomasse und Kombinationen davon. Der Schritt des Identifizierens von Pflanzen kann ein Identifizieren eines Farbanteils, insbesondere eines roten Farbanteils und/oder eines Infrarotanteils in der Bildinformation bzw. dem Bild umfassen. Hierbei können mittels der optischen Erfassungseinheit, bspw. durch Auswertung von Lichtspektren oder anhand eines vorbestimmten NDVI-Wertes (Normalized Differenced Vegetation Index, er wird aus Reflexionswerten im nahen infraroten und sichtbaren roten Wellenlängenbereich des Lichtspektrums gebildet), Pflanzen erfasst werden, indem Pflanzenmasse oder Biomasse vom (Erd-) Boden unterschieden wird. Das Identifizieren von Pflanzen umfasst hierbei auch das Bestimmen des Vorhandenseins von Pflanzen oder Pflanzenteilen bzw. Pflanzenmasse oder Biomasse in dem Feldabschnitt, insbesondere ohne dass dabei (zunächst) eine Klassifizierung der einzelnen Pflanzen erfolgt.
-
Das Verfahren umfasst ferner einen Schritt des Identifizierens von Pflanzenreihen in der Bildinformation unter Verwendung der identifizierten Pflanzen mittels der Recheneinheit. Bei den Pflanzenreihen handelt es sich um entsprechend in Reihe, d.h. im Wesentlichen linear, gesäte Pflanzen, insbesondere Kulturpflanzen. Demnach handelt es sich bei den Pflanzenreihen bevorzugt um Kulturpflanzenreihen. Daher kann definitionsgemäß (zunächst) angenommen werden, dass es sich bei Pflanzen in der Kulturpflanzenreihe um Kulturpflanzen und bei Pflanzen zwischen den Kulturpflanzen um Beikräuter handelt.
-
Die Pflanzenreihen bzw. Kulturpflanzenreihen erstrecken sind im Wesentlichen geradlinig über die landwirtschaftliche Fläche und somit auch in der Bildinformation bzw. dem Bild. Das Identifizieren der Pflanzenreihen bzw. Kulturpflanzenreihen erfolgt bevorzugt unter Verwendung zumindest einer der folgenden Informationen: Farbanteil, insbesondere roter Farbanteil von Pflanzen des erfassten Feldabschnitts, Infrarotanteil von Pflanzen des erfassten Feldabschnitts, Pflanzenabstand, Pflanzreihenabstand, Wachstumsstadium der Pflanzen, Geokoordinaten einer Aussaat der Pflanzen. Mittels dieser Informationen können die Pflanzenreihen auf einfache Art und Weise identifiziert werden, da bspw. Kulturpflanzen in der Regel entlang von Reihen äquidistant angepflanzt werden oder die Kulturpflanzen vom Wachstumsstadium weiter sind als die Beikräuter bzw. Unkräuter. Bevorzugt werden in dem Schritt des Identifizierens der Pflanzenreihen alle Pflanzenreihen in der Bildinformation bzw. dem Bild identifiziert.
-
Da sich die Pflanzenreihen im Wesentlichen geradlinig erstrecken, kann die Identifizierung einer Pflanzenreihe beispielsweise durch Einpassung einer Geraden bzw. einer geradlinigen Pflanzenreihenlinie in eine Bildtrajektorie mit einem berechneten NDVI-Index bzw. dem höchsten NDVI-Wert (Normierter Abstand bzw. Differenz zwischen rot und Infrarot/NIR) erfolgen. Die Pflanzenreihenlinien können somit als Teil der Pflanzenreihen angesehen werden.
-
Bevorzugt wird im Schritt des Identifizierens der Pflanzenreihen jeweils eine Pflanzenreihenlinie in den Pflanzenreihen generiert bzw. erzeugt. Die Pflanzenreihenlinie kann entweder zum Identifizieren der Pflanzenreihen generiert worden sein oder danach generiert werden.
-
Das Verfahren umfasst außerdem einen Schritt des Identifizierens von Mehrreihen-Pflanzen aus der Gruppe der identifizierten Pflanzen mittels der Recheneinheit, wobei die Mehrreihen-Pflanzen sich in der Bildinformation über zumindest zwei identifizierte Pflanzenreihen erstrecken. Bevorzugt erstrecken sich die Mehrreihen-Pflanzen in der Bildinformation über zumindest zwei generierte Pflanzenreihenlinien. D.h., mit anderen Worten, dass aus den identifizierten Pflanzen diejenigen herausgesucht werden, deren (zusammenhängende) Pixel sich über zumindest zwei identifizierte Pflanzenreihen bzw. generierte Pflanzenreihenlinien in der Bildinformation erstrecken. Bei diesen Pflanzen handelt es sich definitionsgemäß um Mehrreihen-Pflanzen. Analog zu der vorangehenden Beschreibung bzgl. der identifizierten Pflanzen, handelt es sich bei hierbei um Pixel, insbesondere zusammenhängende Pixel mit entsprechenden Pixelwerten in der Bildinformation bzw. dem Bild, welche in diesem Fall ein „großes“ bzw. länglich quer zu den Pflanzenreihen sich erstreckendes Pflanzenobjekt aus der realen Welt in dem Bild charakterisieren bzw. repräsentieren, welches eine einzelne Pflanze, aber insbesondere auch mehrere sich überlappende Pflanzen oder/oder Pflanzenteile etc. umfassen kann.
-
Das Verfahren umfasst des Weiteren einen Schritt des Ermittelns jeweils einer Bedeckungskennzahl für zwischen den jeweiligen Pflanzenreihen angeordnete definierte Auswertebereiche in der Bildinformation mittels der Recheneinheit, wobei die Bedeckungskennzahl eine Bedeckung des jeweiligen definierten Auswertebereichs von Mehrreihen-Pflanzen in der Bildinformation repräsentiert.
-
Unter dem Begriff „definiert“ soll im Rahmen der vorliegenden Anmeldung spezifisch bzw. vorgegeben verstanden werden.
-
Der definierte Auswertebereich ist hierbei ein definierter Pixelbereich in der Bildinformation bzw. dem Bild, welcher zwischen zwei Pflanzenreihen bzw. Pflanzenreihenlinien angeordnet ist bzw. sich zwischen zwei Pflanzenreihen bzw. Pflanzenreihenlinien erstreckt. Der Auswertebereich ist bevorzugt im Wesentlichen mittig zwischen zwei Pflanzenreihen, insbesondere Pflanzenreihenlinien angeordnet ist. Der definierte Auswertebereich erstreckt sich bevorzugt im Wesentlichen parallel zu zwei Pflanzenreihen, insbesondere Pflanzenreihenlinien.
-
Der Auswertebereich erstreckt sich bevorzugt über die gesamte Bildhöhe des Bildes. Der Auswertebereich ist bevorzugt linienförmig ausgebildet, d.h. der definierte Auswertebereich ist bevorzugt eine Auswertelinie. Der Auswertebereich bzw. die Auswertelinie weisen eine definierte Breite auf bzw. erstrecken sich über eine definierte Breite des Bildes. Die Breite des Auswertebereiches kann vorgegeben oder vorgebbar sein. Die Breite des Auswertebereiches kann hierbei insbesondere in Abhängigkeit von
- - einer Pflanzenart bzw. Kulturpflanzenart, insbesondere der Blätterzahl, Blätterform, einem Wachstumsverhalten, einem Wachstumsstadium, einer (mittleren) Pflanzengröße oder (mittleren) Pflanzenbreite der Pflanzen bzw. Kulturpflanzen und/oder
- - den zu erwartenden Beikrautarten, insbesondere der Blätterzahl, der Blätterform, einem Wachstumsverhalten, einem Wachstumsstadium, einer Beikrautgröße oder Beikrautbreite der zu erwartenden Beikrautarten
gewählt werden. Je nach Anwendungsfall kann der Auswertebereich bzw. die Auswertelinie auch nur 1 Pixel breit sein.
-
Je kleiner die Wachstumsgröße der Kulturpflanzen und je größer der Reihenabstand der Kulturpflanzen ist, desto breiter kann der Auswertebereich gewählt werden, um so viele Beikräuter wie möglichen zu detektieren. Z.B. kann bei Mais mit Reihenabstand 75 cm und kleinen Maispflanzen (ca. 1-15cm Breite) der Auswertebereich zunächst bspw. 30 cm betragen. Wenn hingegen die Maispflanzen größer werden und 25 cm breit sind, sollte der Auswertebereich nur eine Pixellinie breit sein. Eine Pixelbreite ist dann je nach Kamerahöhe, Auflösung usw. zwischen 1 mm und 5 mm breit.
-
Für jeden definierten Auswertebereich wird eine Bedeckungskennzahl ermittelt. Die Bedeckungskennzahl repräsentiert bzw. charakterisiert eine Bedeckung des jeweiligen definierten Auswertebereichs von Mehrreihen-Pflanzen in der Bildinformation. Je nach Ausgestaltung der Mehrreihen-Pflanze und/oder des Auswertebereiches kann die Bedeckung linienförmig oder flächig sein. Hierbei ist die Bedeckungskennzahl insbesondere eine Anzahl von Pixeln der jeweiligen Mehrreihen-Pflanze in dem definierten Auswertebereich der Bildinformation ist. D.h., mit anderen Worten, dass ermittelt bzw. bestimmt wird, wie viele Pixel in dem Auswertebereich bzw. der Auswertelinie mit Mehrreihen-Pflanzenpixeln „gefüllt“ sind.
-
Das Verfahren umfasst ferner einen Schritt des Klassifizierens der identifizierten Mehrreihen-Pflanzen in Abhängigkeit von der ermittelten Bedeckungskennzahl des jeweiligen definierten Auswertebereichs mittels der Recheneinheit. Hierbei werden vorteilhafterweise Mehrreihen-Pflanzen von Auswertebereichen mit einer Bedeckungskennzahl, welche kleiner als ein definierter Bedeckungsschwellenwert ist, in eine erste Pflanzenklasse, insbesondere Klasse von Kulturpflanzen (Kulturpflanzenklasse), und/oder mit einer Bedeckungskennzahl, welche größer als ein definierter Bedeckungsschwellenwert ist, in eine zweite Pflanzenklasse, insbesondere Klasse von Beikräutern (Beikrautklasse) klassifiziert. D.h., mit anderen Worten, dass Mehrreihen-Pflanzen, welche einem Auswertebereich zugeordnet sind bzw. diesen bedecken, in Abhängigkeit von der Bedeckungskennzahl dieses Auswertebereiches klassifiziert werden.
-
Der Bedeckungsschwellenwert kann vorgegeben oder vorgebbar sein. Der Bedeckungsschwellenwert kann hierbei insbesondere in Abhängigkeit von
- - einem Kulturreihenabstand, einer Pflanzenart bzw. Kulturpflanzenart, insbesondere der Blätterzahl, Blätterform, einem Wachstumsverhalten, einem Wachstumsstadium, einer (mittleren) Pflanzengröße oder (mittleren) Pflanzenbreite der Pflanzen bzw. Kulturpflanzen und/oder
- - den zu erwartenden Beikrautarten, insbesondere der Blätterzahl, der Blätterform, einem Wachstumsverhalten, einem Wachstumsstadium, einer Beikrautgröße oder Beikrautbreite der zu erwartenden Beikrautarten
gewählt werden.
-
Bevorzugt kann vor dem Schritt des Klassifizierens eine Vorklassifizierung der identifizierten Pflanzen unabhängig von den Bedeckungskennzahlen der Auswertebereiche erfolgt, wobei im Schritt des Klassifizierens die vorklassifizierten Mehrreihen-Pflanzen ihre Vorklassifizierung beibehalten oder umklassifiziert werden. D.h., mit anderen Worten, dass zunächst gemäß einer anderen Klassifizierungsmethode die Pflanzen (vor)klassifiziert werden können und anschließend eine Validierung oder Umklassifizierung in Abhängigkeit von den Bedeckungskennzahlen der Auswertebereiche erfolgen kann. Bspw. könnten die identifizierten Pflanzen bzw. Pflanzenobjekte gemäß einem aus den noch unveröffentlichten Druckschriften
DE 10 2021 213 280 oder
DE 10 2021 214 202 bekannten Verfahren vorklassifiziert werden, um dann mittels des erfindungsgemäßen Verfahrens ggf. bei einer „Fehlklassifizierung“ umklassifiziert zu werden.
-
Beispiele für einen gewählten Bedeckungsschwellenwert in Abhängigkeit von einer zuvor ermittelten mittleren Pflanzenbreite:
-
Beispiel 1
-
Sehr kleine Zuckerrübe mit Reihenabstand 45cm:
- Sobald eine mittlere Zuckerrübenbreite zwischen 0 und 24 mm im Bild bestimmt wird, und der Auswertebereich von mehr 0 Pixel bedeckt wird (Bedeckungsschwellenwert = 0 Pixel), wird die Mehrreihenpflanze als Beikraut (um)klassifiziert.
-
Beispiel 2
-
Kleine Zuckerrübe mit Reihenabstand 45cm:
- Sobald eine mittlere Zuckerrübenbreite zwischen 100 und 125 mm im Bild bestimmt wird, und der Auswertebereich von mehr 50 Pixel bedeckt wird (Bedeckungsschwellenwert = 50 Pixel), wird die Mehrreihenpflanze als Beikraut (um)klassifiziert.
-
Beispiel 3
-
Mittlere Zuckerrübe mit Reihenabstand 45cm:
- Sobald eine mittlere Zuckerrübenbreite zwischen 150 und 174 mm im Bild bestimmt wird, und der Auswertebereich von mehr 100 Pixel bedeckt wird (Bedeckungsschwellenwert = 100 Pixel), wird die Mehrreihenpflanze als Beikraut (um)klassifiziert.
-
Beispiel 4
-
Große Zuckerrübe mit Reihenabstand 45cm:
- Sobald eine mittlere Zuckerrübenbreite zwischen 175 und 199 mm im Bild bestimmt wird, und der Auswertebereich von mehr 150 Pixel bedeckt wird (Bedeckungsschwellenwert = 150 Pixel), wird die Mehrreihenpflanze als Beikraut (um)klassifiziert.
-
Des Weiteren ist es vorteilhaft, wenn das Verfahren einen Schritt des Ansteuerns einer landwirtschaftlichen Arbeitsmaschine, insbesondere eines landwirtschaftlichen Arbeitswerkzeugs einer landwirtschaftlichen Arbeitsmaschine, insbesondere einer Spritzvorrichtung einer Feldspritze, in Abhängigkeit von den klassifizierten Mehrreihen-Pflanzen umfasst. Hierdurch ermöglich das Verfahren, gezielt Beikräuter in und/oder zwischen den Pflanzenreihen zu bekämpfen bzw. zu regulieren.
-
Die Recheneinheit ist bzw. die Recheneinheiten sind zur Bildverarbeitung ausgebildet bzw. eingerichtet, sodass sie Berechnungsschritte bzw. Bildverarbeitungsschritte zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens ausführen kann. Demnach weist jede Recheneinheit eine entsprechende Bildverarbeitungssoftware auf. Die Recheneinheit kann beispielsweise ein Signalprozessor, ein Mikrocontroller oder dergleichen sein, wobei die Speichereinheit ein Flash-Speicher, ein EPROM oder eine magnetische Speichereinheit sein kann. Die Kommunikationsschnittstelle kann ausgebildet sein, um Daten drahtlos und/oder leitungsgebunden einzulesen oder auszugeben, wobei eine Kommunikationsschnittstelle, die leitungsgebundene Daten einlesen oder ausgeben kann, diese Daten bspw. elektrisch oder optisch aus einer entsprechenden Datenübertragungsleitung einlesen oder in eine entsprechende Datenübertragungsleitung ausgeben kann.
-
Demnach kann das erfindungsgemäße Verfahren beispielsweise in Software oder Hardware oder in einer Mischform aus Software und Hardware in der Recheneinheit bzw. einem Steuergerät implementiert sein.
-
Die Recheneinheit kann vollständig oder teilweise an der landwirtschaftlichen Arbeitsmaschine angeordnet bzw. in diese integriert sein. Die Recheneinheit kann jedoch auch vollständig oder teilweise extern, bspw. in einer Cloud integriert sein. Die Recheneinheit kann somit auch auf verschiedene, bspw. mobile und stationäre Einheiten aufgeteilt sein.
-
Von Vorteil ist auch ein Computerprogrammprodukt oder Computerprogramm mit Programmcode, der auf einem maschinenlesbaren Träger oder Speichermedium wie einem Halbleiterspeicher, einem Festplattenspeicher oder einem optischen Speicher gespeichert sein kann und zur Durchführung, Umsetzung und/oder Ansteuerung der Schritte des Verfahrens nach einer der vorstehend beschriebenen Ausführungsformen verwendet wird, insbesondere wenn das Programmprodukt oder Programm auf einem Computer oder einer Vorrichtung ausgeführt wird.
-
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigt:
- 1 eine Bildinformation bzw. ein Bild eines erfassten Feldabschnitts mit sich überlappenden Kulturpflanzenblättern im Auswertebereich;
- 2 eine Bildinformation bzw. ein Bild eines erfassten Feldabschnitts mit einem Beikraut im Auswertebereich; und
- 3 ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens gemäß einem Ausführungsbeispiel.
-
1 und 2 zeigen jeweils eine Bildinformation 10 bzw. ein Bild 10 eines mittels einer (nicht gezeigten) optischen Erfassungseinheit bzw. Kamera erfassten Feldabschnitts einer landwirtschaftlichen Fläche mit Pflanzen 12.
-
Wie aus 1 und 2 ersichtlich, wurden im Bild 10 zunächst die Pflanzen 12 und Pflanzenreihen 14 unter Verwendung der identifizierten Pflanzen 12 mittels einer (nicht gezeigten) Recheneinheit identifiziert. Die Identifizierung der Pflanzenreihen 14 ist hierbei durch Generierung von definierten geradlinigen Pflanzenreihenlinien 16 in Bildtrajektorien mit dem höchsten NDVI-Wert der Pflanzen 12 erfolgt. Anschließend wurden aus der Gruppe der identifizierten Pflanzen 12 Mehrreihen-Pflanzen 18, welche sich im Bild 10 über zumindest zwei identifizierte Pflanzenreihen 14, insbesondere zwei generierte Pflanzenreihenlinien 16 erstrecken, identifiziert. Um diese Mehrreihen-Pflanzen 18 klassifizieren zu können, wurde jeweils eine Bedeckungskennzahl für zwischen den jeweiligen Pflanzenreihen 14 bzw. Pflanzenreihenlinien 16 angeordnete definierte Auswertebereiche 20 ermittelt.
-
Der definierte Auswertebereich 20 ist hierbei linienförmig, d.h. als Auswertelinie 20 ausgebildet. Der Auswertebereich 20 bzw. die Auswertelinie 20 ist im Wesentlichen parallel und mittig zwischen den zwei Pflanzenreihen 14 bzw. Pflanzenreihenlinien 16 angeordnet. Die Bedeckungskennzahl repräsentiert bzw. charakterisiert eine Bedeckung der jeweiligen Auswertelinie 20 von Mehrreihen-Pflanzen 18. Die Bedeckungskennzahl ist hierbei eine Anzahl von Pixeln der jeweiligen Mehrreihen-Pflanzen 18 in der Auswertelinie 20 des Bildes 10.
-
Erfindungsgemäß werden die identifizierten Mehrreihen-Pflanzen 18 in Abhängigkeit von der ermittelten Bedeckungskennzahl einer Auswertelinie 20, d.h. der Anzahl von Pixeln der jeweiligen Mehrreihen-Pflanzen 18 in der Auswertelinie 20 klassifiziert.
-
Da es sich definitionsgemäß bei den Pflanzen 12 in den Pflanzenreihen 14 um Kulturpflanzen 22 und bei den Pflanzen 12 zwischen den Pflanzenreihen 14 um Beikräuter 24 handelt, wurden Mehrreihen-Pflanzen 18 von Auswertelinien 20 mit einer Bedeckungskennzahl, welche kleiner als ein definierter Bedeckungsschwellenwert ist, in eine Klasse von Kulturpflanzen 22 klassifiziert (1). Mehrreihen-Pflanzen 18 von Auswertelinien 20 mit einer Bedeckungskennzahl, welche größer als der definierte Bedeckungsschwellenwert ist, wurden entsprechend in eine Klasse von Beikräutern klassifiziert (2).
-
Wie einleitend erläutert, liegt dieser Klassifizierungsstrategie die Erkenntnis zugrunde, dass eine gering bedeckte Auswertelinie 20 (kleine Bedeckungskennzahl) auf sich überdeckende Kulturpflanzenblätter von gegenüberliegenden Kulturpflanzen 22 benachbarter Pflanzenreihen 14 hindeutet (1), wohingegen eine stark bedeckte Auswertelinie 20 (große Bedeckungskennzahl) auf ein Beikräuter 24 hindeutet.
-
3 zeigt ein Ablaufdiagramm eines Ausführungsbeispiels des hier vorgestellten Ansatzes als Verfahren 100. Das Verfahren 100 umfasst einen Schritt des Empfangens 102 einer Bildinformation 10 von einem mittels einer optischen Erfassungseinheit erfassten Feldabschnitt einer landwirtschaftlichen Fläche mit Pflanzen 12. Das Verfahren 100 umfasst ferner einen Schritt des Identifizierens 104 von Pflanzen 12 in der Bildinformation 10 mittels einer Recheneinheit. Das Verfahren 100 umfasst außerdem einen Schritt des Identifizierens 106 von Pflanzenreihen 14 in der Bildinformation 10 unter Verwendung der identifizierten Pflanzen 12 mittels der Recheneinheit. Das Verfahren 100 umfasst des Weiteren einen Schritt des Identifizierens 108 von Mehrreihen-Pflanzen 18 aus der Gruppe der identifizierten Pflanzen 12 mittels der Recheneinheit, wobei die Mehrreihen-Pflanzen 18 sich in der Bildinformation 10 über zumindest zwei identifizierte Pflanzenreihen 14 erstrecken. Das Verfahren 100 umfasst ferner einen Schritt des Ermittelns 110 jeweils einer Bedeckungskennzahl für zwischen den jeweiligen Pflanzenreihen 14 angeordnete definierte Auswertebereiche 20 in der Bildinformation 10 mittels der Recheneinheit, wobei die Bedeckungskennzahl eine Bedeckung des jeweiligen definierten Auswertebereichs 20 von Mehrreihen-Pflanze 18 in der Bildinformation 10 repräsentiert. Das Verfahren 100 umfasst außerdem einen Schritt des Klassifizierens 112 der identifizierten Mehrreihen-Pflanzen 18 in
-
Abhängigkeit von der ermittelten Bedeckungskennzahl des jeweiligen definierten Auswertebereichs 20 mittels der Recheneinheit.
-
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
-
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
-
Zitierte Patentliteratur
-
- DE 102017210804 A1 [0002]
- DE 102021213280 [0032]
- DE 102021214202 [0032]
