DE202004021395U1 - Einrichtung zur automatischen und quantitativen Erfassung des Anteils von Saatgütern oder Körnerfrüchten bestimmter Qualität - Google Patents

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Abstract

Einrichtung zur automatischen und quantitativen Erfassung des Anteils von Saatgütern oder Körnerfrüchten bestimmter Qualität, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere Bildaufnahmegeräte beabstandet zueinander angeordnet sind, dass sich eine transparente Transportvorrichtung für Saatgüter oder Körnerfrüchte zwischen den Bildaufnahmegeräten befindet und dass die Bildaufnahmegeräte mit einer Datenverarbeitungseinrichtung verbunden sind, wobei in der Datenverarbeitungseinrichtung eine Reihenschaltung bestehend aus einer Einrichtung zur Bildsegmentierung (7) der Bilder durch jeweiligem Vergleich des Originalbildes mit mindestens einer aus den Originalbild gewonnenen Bildmaske und/oder einer Einrichtung zur ähnlichkeitsbasierten Bildsegmentierung durch Vergleich entweder gleicher oder ähnlicher Fälle aus einer Falldatenbank und einer Einrichtung zur Merkmalsbestimmung (8) der vereinzelten Saatgüter oder Körnerfrüchte als Objekte der Bildaufnahmen mit wenigstens einem der Merkmale als Form der Objekte, als Farbe der Objekte, als Kanten in den Objekten, als Textur der Objekte und als Position im Objekt und einer Einrichtung zur Klassifikation (9) der Objekte durch Vergleich der Merkmale der Objekte mit gespeicherten und bekannten als...

Description

  • Einrichtung zur automatischen und quantitativen Erfassung des Anteils von Saatgütern oder Körnerfrüchten bestimmter Qualität Die Erfindung betrifft Einrichtungen zur automatischen und quantitativen Erfassung des Anteils von Saatgütern oder Körnerfrüchten bestimmter Qualität und digitale Speichermedien zur automatischen und quantitativen Erfassung des Anteils von Saatgütern oder Körnerfrüchten bestimmter Qualität.
  • Durch die Druckschrift DE 196 45 068 C1 (Verfahren und Zähleinrichtung zum Auszählen von Teilchen, beispielsweise Saatgut- und Körnerproben oder dergleichen) ist ein Verfahren und eine Zähleinrichtung bekannt, wobei eine schnelle Bestimmung der Anzahl von Teilchen, welche sich auf einer ebenen Aufnahmefläche befinden, mittels einer optoelektronischen Aufnahmevorrichtung erfolgt. Über einen Steuerrechner wird der Messablauf vorgegeben, des von der Kamera erfassten auf einer Schüttplatte befindlichen Saatgutes ausgezählt und die Zählwerte dargestellt. Grundlage bildet eine Aufnahme eines sogenannten Nullbildes als Aufnahme der Schüttplatte ohne Teilchen. Über eine Kantenhervorhebung oder Kantenfilterung werden einzelne Teilchen erkannt. Aneinanderliegende oder übereinanderliegende Teilchen werden als Gesamtheit erfasst. Über einen Vergleich mit ermittelten Teilchen wird auf die Anzahl dieser Teilchen geschlossen. Eine Vereinzelung durch Segmentieren ist nicht vorgesehen. Ein weiterer Nachteil besteht darin, dass nur die Konturen zur Zählung der auf der Schüttplatte befindlichen Teilchen erfasst werden.
  • Der in den Schutzansprüchen 1 und 5 angegebenen Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, Einrichtungen zur automatischen und quantitativen Erfassung des Anteils von Saatgütern oder Körnerfrüchten bestimmter Qualität bereitzustellen.
  • Diese Aufgabe wird mit den in den Schutzansprüchen 1 und 5 aufgeführten Merkmalen gelöst.
  • Die Einrichtungen dienen der automatischen und quantitativen Erfassung des Anteils von Saatgütern oder Körnerfrüchten bestimmter Qualität.
  • Vorteilhafterweise kann dadurch insbesondere auch die Qualität von Saatgütern oder Körnerfrüchten durch eine Untersuchung gezogener Proben schnell und einfach festgestellt werden. Das schließt auch Getreide ein. Mit einer Krankheit befallene oder beschädigte Saatgüter oder Körner aber auch Teile davon können automatisch erfasst werden. Qualitätsmängel wie unter anderem verursacht durch aufgesprungene Körner, Körnerauswuchs, seitlich unvollständiger Spelzenschluss, spelzenverletzte Körner, Zwiewuchs, grüne Körner, intakte rote Körner, nichtintakte rote Körner und Flughafer können ermittelt werden. Natürlich werden auch die intakten Körner der Proben festgestellt. Das schließt auch deren Größe mit ein. Dadurch können die Proben quantitativ nach Qualitätskategorien untersucht werden. Damit kann eine objektive Bestimmung des prozentualen Anteils von intakten und mangelhaften Saatgütern oder Körnerfrüchten erfolgen. Die Ermittlung erfolgt sehr schnell, so dass auch Proben angelieferter Getreidemengen zeitnah auf ihre Qualität hin überprüft werden können und die Entscheidung über eine Annahme oder Verweigerung einer Lieferung kurzfristig möglich ist. Für etwaige Ansprüche kann das Ergebnis leicht mit einer Dokumentation versehen werden. Das können das Datum, der Lieferer und eine etwaige Nummer einer Ladung sein.
  • Die Aufnahme der Körnerfrüchte erfolgt mit mehreren Bildaufnahmegeräten mehrseitig, wobei sich die Saatgüter oder Körnerfrüchte auf oder in einer transparenten Transportvorrichtung befinden. Dadurch können insbesondere auch nur einseitig auftretende und sich darstellende Qualitätsmängel der Körnerfrüchte festgestellt werden. Über eine Bildsegmentierung der Bilder durch jeweiligem Vergleich des Originalbildes mit wenigstens einer aus den Originalbild gewonnenen Bildmaske und/oder einer ähnlichkeitsbasierten Bildsegmentierung durch Vergleich entweder gleicher oder ähnlicher Fälle aus einer Falldatenbank, einer Merkmalsbestimmung der vereinzelten Saatgüter oder Körnerfrüchte als Objekte der Bildaufnahmen je Seite mit Form der Objekte, Farbe der Objekte, Kanten in den Objekten, Textur der Objekte und Position im Objekt, einer Klassifikation der Objekte durch Vergleich der Merkmale der Objekte mit gespeicherten und bekannten als Klassifikatorwissen abgelegten Merkmalen.
  • Das Ergebnis der Klassifikation wird vorteilhafterweise als Report tabellarisch angezeigt oder in einem geeigneten Speichermedium gespeichert.
  • Die Einrichtung zeichnet sich weiterhin durch ihre einfache Realisierung mit dem Einsatz bekannter Einrichtungen aus. Die Auswertung basiert auf speziellen Einrichtungen und Abläufen in einem Computer. Ergebnis ist auch die Möglichkeit einer dauerhafte Wissensspeicherung. Die Einrichtungen stellen jeweils nach oben offene Systeme dar, so dass ständig neue Merkmale in die Erfassung mit aufgenommen oder gegen ältere Merkmale ersetzt werden können.
  • Dazu kann eine Akquisition von Formen aus Bildern mit Abbildungen von Saatgütern oder Körnerfrüchten als Objekte und zu einem Lernen von abstrakten Formmodellen von Körnerfrüchten für eine Falldatenbank für ein fallbasiertes Erkennen von Saatgütern oder Körnerfrüchten in den digitalisierten Bildern der Saatgüter oder Körnerfrüchte erfolgen. Diese zeichnen sich insbesondere dadurch aus, dass semiautomatisch Einzelformen von Saatgütern oder Körnerfrüchten als Objekte in Form von Darstellungen in Bildern erhoben und dass automatisch aus diesen Einzelformen abstrakte Formmodelle in verschiedenen Abstraktionsniveaus gewonnen werden können. Die gelernten abstrakten Formmodelle sind entweder gemittelte Formen aus Gruppen von Objekten oder Mediane als Einzelformen von Gruppen. Der Median ist das Objekt, von dem alle anderen Objekte den geringsten Abstand haben. Der Median stellt damit eine natürliche Form eines Saatgutes oder einer Körnerfrucht dar, während die gemittelte Form ein künstliches nicht vorkommendes Objekt ist.
  • Der besondere Vorteil besteht darin, dass die Kontur oder die Form digital erfasst und in einem Datenfile abgelegt werden können. Mit diesen Daten können folgend Manipulationen ausgeführt werden, wobei zum Beispiel Ähnlichkeitsmaße bestimmbar und die Ähnlichkeit beschreibbar ist.
  • Damit eignen sich diese Verfahren für das Erstellen von Falldatenbanken mit Formmodellen von Saatgütern oder Körnerfrüchten. Es können vorteilhafterweise Gruppen von Formen von Saatgütern oder Körnerfrüchten automatisch gebildet und die Ähnlichkeiten untereinander hierarchisch dargestellt werden. Aus den Gruppen können weiterhin Modelle auf verschiedenen Abstraktionsebenen erstellt werden. Grundlage sind digitale Bilder mit Abbildungen der Saatgüter oder Körnerfrüchte mit unterschiedlichen Erscheinungsformen in der Kontur und/oder Textur und/oder Farbe. Durch ein manuelles Abfahren von Konturen und/oder Texturen bildenden Kanten eines Bildes mit einem handführbaren und mit einem Computer verbundenen Eingabegerät oder aus der Berechnung einer dem oder jedem Bild in Form sichtbarer äußerer und/oder innerer Konturen zugeordneten Geometriedarstellung werden diesen Kanten und damit dargestellten Saatgütern oder Körnerfrüchten als Objekte zuordenbare Daten gewonnen. Aus diesen Daten können Formmodelle gewonnen werden, um Wissen über die Objekte akquirieren zu können. Dadurch kann vorteilhafterweise die Falldatenbank erweitert werden.
  • Ein weiterer Vorteil besteht darin, dass mit der Anwendung des Verfahrens ständig auch neue Formmodelle von Saatgütern oder Körnerfrüchten als Objekte in digitalen Bildern der Falldatenbank zugeordnet werden können. Damit ist eine Erweiterung der Falldatenbank gegeben.
  • Die Falldatenbanken bilden damit die Grundlage zum automatischen fallbasierten Erkennen und Bestimmen von Saatgütern oder Körnerfrüchten als Objekte in digitalen Bildern mit Objekten.
  • Das ausgewählte Fallbild und das erzeugte Gradientenbild des digitalen Bildes mit Objekten werden in Pyramiden mit Bildebenen überführt. Die einzelnen Bildebenen werden nacheinander miteinander verglichen, wobei mit den höchsten Bildebenen begonnen wird. Die höchsten Bildebenen sind die unschärfsten Bildebenen mit jeweiss der geringsten Datenmenge, so dass beginnend mit dem geringsten Rechenaufwand der Vergleich durchgeführt wird. Weiterhin wird das ausgewählte Fallbild mit jedem Objekt des digitalen Bildes mit Objekten sukzessive verglichen. Während des Vergleichs zwischen jedem der Objektbilder und des Fallbildes erfolgt eine Ausrichtung und eine Skalierung und/oder Rotation des Fallbildes, wobei dabei gleichzeitig die Ähnlichkeit berechnet wird.
  • Der besondere Vorteil besteht darin, dass entweder die Kontur oder die Form digital erfasst und in einem Datenfile abgelegt werden können. Mit diesen Daten können folgend Manipulationen ausgeführt werden, wobei zum Beispiel Ähnlichkeitsmaße bestimmbar und die Ähnlichkeit und/oder die Ähnlichkeit als Grad der Übereinstimmung zwischen Fall- und Objektbild durch das Ähnlichkeitsmaß beschreibbar sind.
  • Mit sinkendem Ähnlichkeitsmaß ist das Objektbild ungleicher vom Fallbild.
  • Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Schutzansprüchen 2 bis 4 angegeben.
  • Ein transparentes Band für Saatgüter oder Körnerfrüchte als Bestandteil eines Bandförderes als transparente Transportvorrichtung nach der Weiterbildung des Schutzanspruchs 2 ermöglicht eine zweiseitige Aufnahme der Saatgüter oder Körnerfrüchte. Zweiseitig ist eine Bildaufnahme von oben über ein erstes Bildaufnahmegerät und von unten über ein zweites Bildaufnahmegerät. Ein derartiger Bandförderer lässt sich einfach realisieren. In Verbindung mit einer gekoppelten Vibrationseinrichtung nach der Weiterbildung des Schutzanspruchs 3 werden die Saatgüter oder Körnerfrüchte einfach vereinzelt. Auch teilweise Überlagerungen werden weitestgehend vermieden.
  • Eine vorteilhafte transparente Tansportvorrichtung für Saatgüter oder Körnerfrüchte ist nach der Weiterbildung des Schutzanspruchs 4 ein transparentes Rohr, in das jeweils ein Saatgut oder eine Körnerfrucht nacheinander einführbar sind. Die Saatgüter oder die Körnerfrüchte werden im Rohr transportiert und durch die Bildaufnahmegeräte aufgenommen. Dadurch können mehrere Seiten der Saatgüter oder Körnerfrüchte leicht aufgenommen werden. Dazu sind vorteilhafterweise zwei, drei oder vier Bildaufnahmegeräte um das Rohr platziert.
  • Ausführungsbeispiele der Erfindung werden im folgenden unter Einbeziehung der Darstellungen näher beschrieben.
  • Es zeigen:
  • 1 eine prinzipielle Darstellung einer Einrichtung zur automatischen und quantitativen Erfassung des Anteils von Getreidekörnern bestimmter Qualität,
  • 2 verschiedene Merkmale von Getreidekörnern und
  • 3 eine Klassifikation.
  • Eine Einrichtung zur automatischen Bonitierung von Getreidekörnern 1 als Körner früchte wird nachfolgend in einem ersten Ausführungsbeispiel näher erläutert. Dabei wird der Anteil von Getreidekörnern 1 bestimmter Qualität sowohl automatisch als auch quantitativ erfasst.
  • Eine Einrichtung zur automatischen Bonitierung (automatische und quantitative Erfassung des Anteils von Körnerfrüchten bestimmter Qualität) besteht im wesentlichen aus zwei Bildaufnahmegeräten, einem Bandförderer 4 als Transportvorrichtung und einem Computer als Datenverarbeitungseinrichtung, in dem eine Reihenschaltung bestehend aus einer Einrichtung zur Bildsegmentierung 7, einer Einrichtung zur Merkmalsbestimmung 8 und einer Einrichtung zur Klassifikation 9 und einer Anzeigeeinrichtung und/oder einem Speicher als Ergebnisreport 10 für die Anteile entsprechend der Merkmale klassifizierten Objekte nach der Qualität und/oder der Art der Getreidekörner 1 realisiert ist.
  • Die 1 zeigt eine Einrichtung zur automatischen und quantitativen Erfassung des Anteils von Getreidekörnern 1 bestimmter Qualität in einer prinzipiellen Darstellung.
  • Die Getreidekörner 1 gelangen aus einem Trichter 2 auf den Bandförderer 4, dessen Band 5 aus einem transparenten Material besteht. Der Trichter 2 gewährleistet, dass nur ein bestimmte Anzahl von Getreidekörnern 1 auf das transparente Band 5 gelangt. Zwei Bildaufnahmegeräte als digitale Kameras 3a, 3b sind so beabstandet übereinander angeordnet, dass sich das transparente Band 5 zwischen den Kameras 3a, 3b befindet. Dadurch werden die Getreidekörner 1 von oben mit der einen Kamera 3a und von unten mit der anderen Kamera 3b aufgenommen. Gleichzeitig erfolgt in den Kameras 3a, 3b die Wandlung der Bilddaten in eine digitale Form, so dass digitalisierte Bilder 6a, 6b der Getreidekörner 1 vorhanden sind. Mit der Bewegung des transparenten Bandes 5 werden eine Vielzahl von Getreidekörnern 1 an den Kameras 3a, 3b vorbeigeführt, die nacheinander mit mehreren Bildern die vorbeigeführten Getreidekörner 1 aufnehmen. Die Kameras 3a, 3b sind mit dem Computer zusammengeschaltet, so dass die digitalen Bilddaten der Bilder von oben 6a und von unten 6b in den Computer gelangen.
  • Die digitalen Bilddaten gelangen zur Einrichtung zur Bildsegmentierung 7, wobei jeweils das digitalisierte Bild 6a, 6b der aufgenommenen Getreidekörner 1 in den Hintergrund und die Getreidekörner 1 aufgeteilt werden. Es entsteht ein Binärbild, wobei dem Hintergrund der Wert „0" und den Getreidekörnern der Wert „1" zugeordnet werden. Das Binärbild wird nachfolgend mit morphologischen Filtern wie Dilation und Erosion bearbeitet, in dessen Resultat für die Getreidekörner geschlossene Flächen gleicher Farbintensität entstehen. Das Binärbild dient zum Ausschneiden der Getreidekörner aus dem ursprünglichen Bild. Dazu werden das Bild und das Binärbild mittels einer UND-Operation miteinander verknüpft, so dass einzelne Bilder der herausgeschnittenen Getreidekörner als Objekte vorhanden sind.
  • Dadurch ist eine Bildsegmentierung der Bilder 6a, 6b durch jeweiligem Vergleich des Originalbildes mit wenigstens einer aus dem Originalbild gewonnenen Bildmaske vorhanden.
  • Die einzelnen Bilder 6a, 6b der Getreidekörner werden anschließend in Klassenbilder überführt und Merkmale für die Objekte der einzelnen Klassenbilder und damit einzelne Getreidekörner bestimmt, die die Charakteristiken der in dem jeweiligen Klassenbild sich ausprägenden Objekte beschreiben.
  • Merkmale sind die Form der Objekte, die Farbe der Objekte, die Kanten in den Objekten (Struktur), die Textur der Objekte und die Position eines Merkmals im Objekt (Darstellung in der 2).
  • Das Getreidekornmuster des Klassenbildes als Merkmal wird mit Merkmalen verglichen, die im Computer als Klassifikatorwissen der Einrichtung zur Klassifikation 9 enthalten sind. Ergebnis ist eine Zuordnung jedes Objektes und damit eine Bestimmung des Getreidekorns hinsichtlich unter anderem der Kriterien aufgesprungenes Getreidekorn, Auswuchs, unvollständiger Spelzenschluss, spelzenverletzt, Zwiewuchs, rote Körner, grüne Körner, halbe Getreidekörner, intakte Getreidekörner und Flughafer. Der Ergebnisreport 10 beinhaltet sowohl die Anzahl der Getreidekörner 1 als auch die prozentualen Anteile der Getreidekörner 1 entsprechend der Merkmale. Vorteilhafterweise erfolgt die Ausgabe des Ergebnisreports 10 tabellarisch (Darstellung in der 3).
  • Unbekannte oder unsicher klassifizierte Getreidekörner können in einer Ausführungsform automatisch erkannt und über eine Lerneinheit dem Nutzer und/oder Bedienpersonals angezeigt werden. Dadurch kann eine Klassifikation erfolgen, wobei das neue Kriterium als Merkmal über die Lerneinheit automatisch dem Klassifikatorwissen und damit der Einrichtung zur Klassifikation 9 zu- und eingeordnet werden.
  • Das Klassifikatorwissen der Einrichtung zur Klassifikation 9 kann auch dadurch erstellt werden, dass auf einem Datensichtgerät in Form eines bekannten mit einem oder dem Computer zusammengeschalteten Bildschirmes ein digitales Bild mit wenigstens einem Getreidekorn dargestellt ist. Die Form, die Struktur (Kanten im Objekt), die Textur des Kornes und die Position im Objekt entsprechen den Kriterien, nach dem eine Menge von Getreidekörnern 1 später automatisch klassifiziert werden sollen. Das können natürlich auch die unbekannten oder unsicher klassifizierten Getreidekörner sein.
  • Durch ein manuelles Abfahren von Kanten des digitalen Bildes mit einem handführbaren Eingabegerät im Zusammenhang mit dem Datensichtgerät werden in einer Ausführungsform den abgefahrenen Kanten zuordenbare Daten gewonnen. Kanten sind dabei sichtbare äußere und/oder innere Konturen abgebildeter Getreidekörner 1 als Objekte. Handführbare Eingabegeräte sind bekannte Tastaturen, Mauseinrichtungen, Lichtstifte und/oder Scanner, wobei Daten der Konturpunkte als x-, y-Koordinaten und/oder Grau- oder Farbwerte der Konturpunkte jeweils als Kanten zuordenbare Daten gewonnen werden. Natürlich kann auch eine Kombination bestehend aus einem Stift in Verbindung mit einem Berührungsbildschirm eingesetzt werden. In einer weiteren Ausführungsform können die Daten auch durch Berechnung gewonnen werden, wobei vorgegebene Geometrien den sichtbaren äußeren und/oder inneren Konturen zugeordnet werden. Das sind insbesondere Linien, Kreise oder Ellipsen.
  • Jedes der durch Kanten bestimmte Getreidekorn als Objekt wird in einem Koordinatensystem skaliert, wobei jeweils der Mittelpunkt des Objektes dem Koordinatenursprung x = 0 und y = 0 entspricht. Die Ähnlichkeit von Getreidekörnern wird jeweils durch aneinander paarweises Ausrichten so bestimmt, bis sich das Ähnlichkeitsmaß nicht mehr ändert. Es wird eine Skalierung und/oder Rotation ausgeführt, wobei gleichzeitig die Ähnlichkeit berechnet wird. Während der Berechnung der Ähnlichkeit werden die Ähnlichkeitsmaße entweder als Distanzwerte oder als Ähnlichkeitswerte jeweils zwischen den Objekten so lange ermittelt, bis entweder ein Minimum der Distanzwerte oder ein Maximum der Ähnlichkeitswerte vorhanden ist. Die Distanz- oder die Ähnlichkeitswerte spannen eine Distanz- oder Ähnlichkeitsmatrix auf. Aus den bestimmten Ähnlichkeitswerten werden Mengen ähnlicher Objekte gebildet und hierarchisch geordnet. Die Hierarchie wird entsprechend entweder festgelegter oder nutzerspezifischer Schwellen geschnitten, so dass Gruppen entstehen. Bei festgelegten Schwellen erfolgt das Schneiden automatisch. Den Gruppen werden die Einzelformen zugeordnet und in den Gruppen jeweils ein Prototyp gewählt. Der Prototyp ist entweder eine aus den Einzelformen der Gruppe gemittelte Form oder der Median der Gruppe der Einzelformen. Der Prototyp der Gruppe wird auf dem Datensichtgerät abgebildet und die Konturpunkte des Prototypen werden als Datenmenge im Computer gespeichert. Das wird auf weitere digitale Bilder angewandt, so dass eine Falldatenbank mit Formmodellen als Prototypen mit gemittelten Formen von Gruppen von Einzelformen und/oder mit Medianen von Gruppen von Einzelformen entstehen.
  • In einer weiteren Ausführungsform einer Bildsegmentierung in der Einrichtung zur Bildsegmentierung 7 und Merkmalsbestimmung in der Einrichtung zur Merkmalsbestimmung 8 einer ähnlichkeitsbasierten Bildsegmentierung wird aus der Falldatenbank ein Fallbild mit einer Fallbeschreibung ausgewählt. Das Fallbild ist entweder ein Prototyp einer Gruppe von Einzelfällen oder ein Einzelbild eines Falles. Die Gruppe von Einzelfällen stellen Mengen ähnlicher Einzelfälle mit bestimmten Distanz- oder Ähnlichkeitswerten dar, die hierarchisch geordnet sind. Der ähnlichste Fall bestimmt den Zweig der Hierarchie. Der Prototyp selbst ist entweder eine aus den Einzelformen der Gruppe gemittelte Form oder der Median der Gruppe der Einzelformen. Das Fallbild wird in eine Bildfolge als eine Pyramide mit Bildebenen des Fallbildes gewandelt. Eine Bildfolge als eine Pyramide mit Bildebenen verhindert ein explosionsartiges Anwachsen des Rechenaufwands. Das Fallbild ist durch Anwenden von Glättungsoperationen, wobei alle Wellenzahlen unter der halben Grenzwellenzahl bleiben, und aufgrund des Abtasttheorems nacheinander auf einem doppelt so groben Raster ohne jeglichen Informationsverlust darstellbar. Dabei wird nur jeder zweite Punkt einer Zeile und nur jede zweite Zeile herausgegriffen und zu einem neuen Bild zusammengesetzt, wobei sichergestellt ist, dass das ursprünglich feinere Raster aus dem gröberen Raster exakt rekonstruierbar ist. Die Anwendung der Glättungsoperationen erfolgt iterativ, so dass daraus eine Folge von Bildern resultiert, wobei die Bilder flächenmäßig jeweils um den Faktor vier kleiner werden. Die immer kleiner werdenden Bildebenen ergeben übereinandergeschichtet die Form einer Pyramide.
  • Aus dem aktuellen digitalen Bild mit Getreidekörnern 1 als Objekte wird ein Gradientenbild gebildet. Über eine Kantendetektion der Objekte des digitalen Bildes mit Objekten wird das Gradientenbild erzeugt, wobei große Änderungen der Intensität sowohl in vertikaler als auch in horizontaler Richtung jeweils Gradienten und homogenen Flächen kein Gradient zugeordnet werden.
  • Das Gradientenbild wird gleichfalls in eine Bildfolge als eine Pyramide mit Bildebenen überführt.
  • Das Fallbild wird nachfolgend sukzessive auf jedes Objektbild des Gradientenbildes beginnend mit jeweils den höchsten Bildebenen des Fall- und des Objektbildes verschoben, wobei das Fallbild mit jedem Objektbild des Gradientenbildes verglichen wird. Während des Vergleichs wird das Fallbild auf das Objektbild ausgerichtet, wobei dabei eine Skalierung und/oder Rotation des Fallbildes ausgeführt wird. Während des Vergleichs des Fallbildes mit dem Objektbild wird gleichzeitig die Ähnlichkeit zwischen dem Fall- und Objektbild berechnet. Bei der Berechnung der Ähnlichkeit werden die Ähnlichkeitsmaße entweder als Distanz- oder als Ähnlichkeitswerte jeweils zwischen dem Fall- und dem Objektbild so lange ermittelt, bis entweder ein Minimum der Distanzwerte oder ein Maximum der Ähnlichkeitswerte vorhanden ist. Die Ähnlichkeitsmaße bestimmen den Grad der Übereinstimmung zwischen Fall- und Objektbild, wobei der Grad der Übereinstimmung mit sinkendem Ähnlichkeitsmaß abnimmt und das Objektbild ungleicher vom Fallbild wird.
  • In einer weiteren Ausführungsform kann dem Fall- und dem Objektbild jeweils ein Gradientenbild gebildet werden. Diese Gradientenbilder werden jeweils in eine Bildfolge als eine Pyramide mit Bildebenen überführt und sukzessive die Richtungsvektoren in den Bildebenen jeweils des Fall- und des Objektbildes durch Produktbildung miteinander verglichen.
  • Für eine Vereinzelung der Getreidekörner 1 auf dem transparenten Band 5 kann dieses mit einer bekannten Vibrationseinrichtung gekoppelt sein, so dass das transparente Band 5 in Schwingungen versetzbar ist. Bekannte Vibrationseinrichtungen sind zum Beispiel bekannte piezoelektrische Elemente oder rotierende Exzenter.
  • Die transparente Transportvorrichtung kann in einer weiteren Ausführungsform auch ein transparentes Rohr für eine nacheinanderfolgende Aufnahme der Getreidekörner sein, wobei der Querschnitt des Rohres größer als der eines Getreidekorns zur losen Aufnahme jeweils eines Getreidekornes ist. Der Transport kann über die Schwerkraft und/oder Druckluft erfolgen. Zur Bildaufnahme können mehrere Bildaufnahmegeräte um das Rohr platziert werden.
  • In einer weiteren Ausführungsform des Ausführungsbeispiels gelangen die Bilder 6a, 6b der Getreidekörner 1 zu einer Einrichtung zur Bildvorverarbeitung, die vor die Einrichtung zur Bildsegmentierung 7 geschalten ist. Darin werden die Bilder 6a, 6b von Rauschen als Störungen eliminiert. Gleichzeitig kann eine Filterung erfolgen, wobei die äußeren Kanten der Getreidekörner 1 über einen Kantenfilter ermittelt werden. Die so ermittelten Kanten können auch für eine Bildsegmentierung genutzt werden oder gleichzeitig die Bildsegmentierung darstellen.
  • Dabei ist die Bildvorverarbeitung gleichzeitig die Bildsegmentierung.
  • Alle Bestandteile des Ausführungsbeispiels können in einer weiteren Ausführungsform vorteilhafterweise mit einer Steuereinrichtung verbunden sein, die gleichzeitig ein Bestandteil des Computers ist. Dadurch können insbesondere auch der Bandförderer 4 und die Bildaufnahmegeräte so gesteuert, dass Doppelaufnahmen von Getreidekörnern 1 vermieden werden.
  • Ein zweites Ausführungsbeispiel ist ein digitales Speichermedium zur automatischen und quantitativen Erfassung des Anteils von Saatgütern oder Körnerfrüchten bestimmter Qualität, das so mit einem programmierbaren Computersystem zusammenwirken kann, dass
    • – eine Bildsegmentierung der Bilder durch jeweiligem Vergleich des Originalbildes mit mindestens einer aus den Originalbild gewonnenen Bildmaske und/oder einer ähnlichkeitsbasierten Bildsegmentierung durch Vergleich entweder gleicher oder ähnlicher Fälle aus einer Falldatenbank,
    • – eine Merkmalsbestimmung der vereinzelten Saatgüter oder Körnerfrüchte als Objekte der Bildaufnahmen je aufgenommener Seite mit wenigstens einem der Merkmale als Form der Objekte, als Farbe der Objekte, als Kanten in den Objekten, als Textur der Objekte und als Position im Objekt,
    • – eine Klassifikation der Objekte durch Vergleich der Merkmale der Objekte mit gespeicherten und bekannten als Klassifikatorwissen abgelegten Merkmalen und
    • – eine Anzeige und/oder Speicherung der Anzahl der entsprechend der Merkmale klassifizierten Objekte nach der Kategorie der Qualität und/oder der Art der Saatgüter oder Körnerfrüchte ausgeführt wird.

Claims (5)

  1. Einrichtung zur automatischen und quantitativen Erfassung des Anteils von Saatgütern oder Körnerfrüchten bestimmter Qualität, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere Bildaufnahmegeräte beabstandet zueinander angeordnet sind, dass sich eine transparente Transportvorrichtung für Saatgüter oder Körnerfrüchte zwischen den Bildaufnahmegeräten befindet und dass die Bildaufnahmegeräte mit einer Datenverarbeitungseinrichtung verbunden sind, wobei in der Datenverarbeitungseinrichtung eine Reihenschaltung bestehend aus einer Einrichtung zur Bildsegmentierung (7) der Bilder durch jeweiligem Vergleich des Originalbildes mit mindestens einer aus den Originalbild gewonnenen Bildmaske und/oder einer Einrichtung zur ähnlichkeitsbasierten Bildsegmentierung durch Vergleich entweder gleicher oder ähnlicher Fälle aus einer Falldatenbank und einer Einrichtung zur Merkmalsbestimmung (8) der vereinzelten Saatgüter oder Körnerfrüchte als Objekte der Bildaufnahmen mit wenigstens einem der Merkmale als Form der Objekte, als Farbe der Objekte, als Kanten in den Objekten, als Textur der Objekte und als Position im Objekt und einer Einrichtung zur Klassifikation (9) der Objekte durch Vergleich der Merkmale der Objekte mit gespeicherten und bekannten als Klassifikatorwissen abgelegten Merkmalen und einer Anzeigeeinrichtung und/oder einem Speicher für die Anzahl der entsprechend der Merkmale klassifizierten Objekte nach der Kategorie der Qualität und/oder der Art der Saatgüter oder Körnerfrüchte implementiert ist.
  2. Einrichtung nach Schutzanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass sich ein transparentes Band (5) für Saatgüter oder Körnerfrüchte zwischen den Bildaufnahmegeräten als transparente Transportvorrichtung befindet und dass das transparente Band (5) ein Bestandteil eines Bandförderes (4) ist.
  3. Einrichtung nach Schutzanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Bandförderer (4) mit einer Vibrationseinrichtung so versehen ist, dass das transparente Band (5) in Schwingungen versetzbar ist.
  4. Einrichtung nach Schutzanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die transparente Transportvorrichtung ein transparentes Rohr für eine nacheinanderfolgende Aufnahme von Saatgut oder Körnerfrüchten ist und dass der Querschnitt des Rohres größer als der eines Saatgutes oder einer Körnerfrucht zur losen Aufnahme jeweils eines Saatgutes oder einer Körnerfrucht ist.
  5. Digitales Speichermedium zur automatischen und quantitativen Erfassung des Anteils von Saatgütern oder Körnerfrüchten bestimmter Qualität, das so mit einem programmierbaren Computersystem zusammenwirken kann, dass – eine Bildsegmentierung der Bilder durch jeweiligem Vergleich des Originalbildes mit mindestens einer aus den Originalbild gewonnenen Bildmaske und/oder einer ähnlichkeitsbasierten Bildsegmentierung durch Vergleich entweder gleicher oder ähnlicher Fälle aus einer Falldatenbank, – eine Merkmalsbestimmung der vereinzelten Saatgüter oder Körnerfrüchte als Objekte der Bildaufnahmen je aufgenommener Seite mit wenigstens einem der Merkmale als Form der Objekte, als Farbe der Objekte, als Kanten in den Objekten, als Textur der Objekte und als Position im Objekt, – eine Klassifikation der Objekte durch Vergleich der Merkmale der Objekte mit gespeicherten und bekannten als Klassifikatorwissen abgelegten Merkmalen und – eine Anzeige und/oder Speicherung der Anzahl der entsprechend der Merkmale klassifizierten Objekte nach der Kategorie der Qualität und/oder der Art der Saatgüter oder Körnerfrüchte ausgeführt wird.
DE202004021395U 2004-12-30 2004-12-30 Einrichtung zur automatischen und quantitativen Erfassung des Anteils von Saatgütern oder Körnerfrüchten bestimmter Qualität Expired - Lifetime DE202004021395U1 (de)

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