EP3352559A1 - Bestimmung von biomasse einer pflanze - Google Patents

Bestimmung von biomasse einer pflanze

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EP3352559A1
EP3352559A1 EP16766590.0A EP16766590A EP3352559A1 EP 3352559 A1 EP3352559 A1 EP 3352559A1 EP 16766590 A EP16766590 A EP 16766590A EP 3352559 A1 EP3352559 A1 EP 3352559A1
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EP
European Patent Office
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plant
biomass
ray
absorption characteristic
determining
Prior art date
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Pending
Application number
EP16766590.0A
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English (en)
French (fr)
Inventor
Stefan Gerth
Norman Uhlmann
Joelle CLAUSSEN
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Fraunhofer Gesellschaft zur Forderung der Angewandten Forschung eV
Original Assignee
Fraunhofer Gesellschaft zur Forderung der Angewandten Forschung eV
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Filing date
Publication date
Application filed by Fraunhofer Gesellschaft zur Forderung der Angewandten Forschung eV filed Critical Fraunhofer Gesellschaft zur Forderung der Angewandten Forschung eV
Publication of EP3352559A1 publication Critical patent/EP3352559A1/de
Pending legal-status Critical Current

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    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06T—IMAGE DATA PROCESSING OR GENERATION, IN GENERAL
    • G06T7/00—Image analysis
    • G06T7/0002—Inspection of images, e.g. flaw detection
    • G06T7/0012—Biomedical image inspection
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A01—AGRICULTURE; FORESTRY; ANIMAL HUSBANDRY; HUNTING; TRAPPING; FISHING
    • A01G—HORTICULTURE; CULTIVATION OF VEGETABLES, FLOWERS, RICE, FRUIT, VINES, HOPS OR SEAWEED; FORESTRY; WATERING
    • A01G7/00—Botany in general
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01G—WEIGHING
    • G01G9/00—Methods of, or apparatus for, the determination of weight, not provided for in groups G01G1/00 - G01G7/00
    • G01G9/005—Methods of, or apparatus for, the determination of weight, not provided for in groups G01G1/00 - G01G7/00 using radiations, e.g. radioactive
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
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    • G01N23/00—Investigating or analysing materials by the use of wave or particle radiation, e.g. X-rays or neutrons, not covered by groups G01N3/00 – G01N17/00, G01N21/00 or G01N22/00
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    • G01N33/00—Investigating or analysing materials by specific methods not covered by groups G01N1/00 - G01N31/00
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    • G—PHYSICS
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    • G06T—IMAGE DATA PROCESSING OR GENERATION, IN GENERAL
    • G06T2207/00—Indexing scheme for image analysis or image enhancement
    • G06T2207/10—Image acquisition modality
    • G06T2207/10116—X-ray image

Definitions

  • Embodiments of the present invention relate to a method for determining the biomass of a plant, to a corresponding computer program and to a calculating unit for determining the biomass of a plant. Further exemplary embodiments relate to a system comprising the calculation unit for determining the biomass and to an X-ray apparatus and to the use of an X-ray apparatus for determining biomass.
  • biomass is one of the most important traits in plant breeding and its determination is not always easy.
  • An example of determining the biomass is weighing the plant.
  • First it is possible to weigh the plant in the greenhouse together with the pot. In this case, a different irrigation amount of the pot is a major source of error.
  • the plants are destroyed and the weight is determined without interference by the moist soil. So the weighing method is either inaccurate, since the moisture of the soil (the substrate) must be very accurately determined or destructive, since the plant must be cut off and weighed separately.
  • Another way to determine the biomass is the so-called optical method.
  • the plant is optically measured, for example by 3D laser cutting method and thus approximated the weight of the plant.
  • the accuracy of the method is limited by a thickness and density assumption for the different parts of the plant, since only the surface of the plant can be determined by the method.
  • biomass determination, especially in field applications is somewhat inaccurate or invasive, so weighing can only be done after harvesting. Therefore, there is a need for an improved starting point.
  • the object of the present invention is to provide a non-invasive method for determining biomass with increased accuracy.
  • Embodiments of the present invention provide a method for determining biomass with three basic steps.
  • the first step is to obtain an X-ray of the plant
  • the second step is to determine an absorption characteristic of the plant in the X-ray image, so that in a third step, the biomass of the plant can be determined on the basis of the absorption characteristic of the plant, the determination a predetermined relationship between a reference absorption characteristic and a reference biomass based.
  • Embodiments of the present invention are therefore based on the finding that starting from an X-ray of a plant on the basis of the attenuation of the X-radiation during irradiation, the biomass can be determined by the attenuation in the X-ray image having previously determined attenuations, to which empirically determined Measured values with respect to the weight or the biomass are present, to be compared.
  • the biomass of a plant can be determined non-invasively and also very accurately, since the attenuation of the mass of the irradiated body, or to be precise, of the density and volume of the irradiated body (and not of the shaped surface of the body, as eg in optical measuring methods).
  • the measured values for example, as a characteristic, with at least two predetermined relations of attenuation and resulting biomass or in the form of a mathematical mapping, such as a linear map or as a simple lookup table with a plurality of empirically determined or interpolated value pairs stored.
  • a mathematical mapping such as a linear map or as a simple lookup table with a plurality of empirically determined or interpolated value pairs stored.
  • the formula or characteristic or look-up table in each case only for a certain Plant type is valid because so different behavior between absorption and biomass can be done justly.
  • the absorption characteristic may be present as a gray scale image with a plurality of gray values.
  • the step of determining the biomass of the plant would then include a difference in the determination of an integral over the plurality of gray levels.
  • the biomass of the entire image content can be determined using simple mathematical methods without complicated image processing steps.
  • the determination of the biomass can be done either on the field, in which case the X-ray device used to determine the biomass is moved along the plant rows, or in the greenhouse.
  • the plants are often present as potted plants, so that in addition to the actual biomass of the plant also the pot with the soil (substrate), which surrounds the part of the plant below the ground, is included in the X-ray.
  • the method according to further exemplary embodiments can then be designed in such a way that only the part of the X-ray recordings above the earth is taken into account in the step of determining the absorption characteristic of the plant.
  • the absorption characteristic is determined below the earth, so as to determine the water content of the (nutrient) soil in a further step. This offers the advantage that in addition to the actual biomass of the potted plant and information about the soil moisture can be determined.
  • the method may also comprise further method steps of a method for determining the relation between a reference absorption characteristic and a reference biomass.
  • a method for determining the relation between a reference absorption characteristic and a reference biomass at least two X-ray images of a plant of a first type with different Measured mass and the associated mass, eg by weighing, determined to then produce the assignment of the respective mass and absorption characteristic in a subsequent step, which then results in at least two points on the respective characteristic curve. It would also be conceivable that these two points would be supplemented by interpolation by further points.
  • the method may also be partially or completely implemented in the computer program.
  • Further exemplary embodiments relate to a calculating unit for determining the biomass of a plant, which is designed to determine an absorption characteristic of the plant from an obtained X-ray of the plant on the basis of an X-ray image and based on the absorption characteristic of the plant, the biomass of the plant based on a predetermined relation between a reference absorption characteristic and a reference biomass.
  • this calculation unit can also be integrated into a system comprising an X-ray device with X-ray detector and X-ray source.
  • the X-ray device can also be designed to determine a plurality of exposures during a movement of the X-ray device through a field.
  • An additional embodiment relates to the use of an X-ray machine for determining the biomass of a plant.
  • 1 a shows a method for determining biomass of a plant according to a first exemplary embodiment
  • FIG. 1b shows a calculating unit for determining biomass of a plant according to a further exemplary embodiment
  • FIG. 1 c shows an X-ray of a plant to explain the determination of the biomass
  • FIG. 2 shows a system comprising an X-ray apparatus, by means of which the biomass of potted plants can be determined according to extended exemplary embodiments
  • FIG. 3 shows a system comprising an X-ray apparatus with which the biomass of plants in the field can be determined in accordance with expanded exemplary embodiments.
  • the method 100 comprises the three basic steps 102a, 104 and 106, which will be explained below with reference to FIG. 1c.
  • the first step 102 is to obtain the X-ray 10 (see Fig. 1 c) of a plant 12, for example corn, wheat, barley or another (useful) plant.
  • the X-ray image 10 is typically a gray-scale image, with each pixel having an associated gray-scale value which can be assigned to a specific absorption. The gray value is the lower the more absorption takes place or the more material is irradiated by the X-radiation.
  • the plant 12 has a darker gray value in the areas where a plurality of layers or mass is irradiated than in the areas in which the mass concentration is lower or where no plant is irradiated.
  • the X-radiation penetrates an object or the plant 12
  • the X-ray radiation is attenuated according to the Lambert-Beer law as a function of the X-ray energy, the radiographic length and the density and the atomic number of the material to be penetrated. If the various parameters (eg material and energy) are known, then along the path of the X-ray radiation by measuring the transmitted intensity behind the object, the product of length and density can be determined.
  • the absorption sorption characteristic 12c of the plant 12 in the X-ray 10 is then determined in a second step 104.
  • the attenuated intensity corresponds to the gray value information of a calibrated X-ray device detector.
  • the biomass of the plant 12 is determined on the basis of the absorption characteristic 12c.
  • the biomass from the radiation image 10 (comprising the gray value information determined by the detector), e.g. in kg.
  • the so-called “fresh weight” fresh weight
  • the biomass including water inclusions is determined.
  • These method steps 106 primarily represent a calculation that can be executed by the computation unit 20 from FIG. 1 b.
  • the calculation is based in particular that the absorption characteristics 12c and an absorption value of each pixel with a previously measured absorption characteristic or with a relation between a reference absorption characteristic, and 'a reference biomass is compared, so that from this a conclusion on the biomass of the plant 12 is possible.
  • the absorption characteristic is, for example, an area (projection surface of the plant 12 in the X-ray image 10) with different absorption values per point of the area, wherein the biomass can alternatively also be determined per pixel, so that in the evaluation of the absorption characteristic with respect to the biomass this as a function of the area or on the growth extent or growth level is obtained.
  • a first dimensionless value or a volume value for the plant can be determined by the fact that all gray values of the individual copper points also be added up / integrated. This value can then be compared to a stored value or a stored reference relation.
  • the stored relation can be present, for example, as a characteristic curve, as a mathematical function or as a simple lookup table.
  • the determination of the relation is possible with an additional method, which can be combined with the method 100. Furthermore, the determination can also be made with the calculation unit 20. For the determination, at least two plants of different mass are measured or weighed and the associated absorption characteristics are determined experimentally, so that one now obtains two local relations between mass and associated absorption characteristics. Starting from these two points, an interpolation or extrapolation of third values can take place so that the relation is present over a broad range of mass and absorption characteristics. With this calibration of the detector, the mass-gray scale correlations are deposited for different plants or the water content-gray scale correlations for different soil compositions. As already indicated, the calibration method may be part of the method 100 or else part of the functional scope of the calculating unit 20 according to further exemplary embodiments.
  • the method may include the step of determining the absorption characteristic 2c above the earth, so that the biomass of the plant 12 is determined therefrom.
  • the method may optionally also include the step of determining the absorption characteristic 14c below the bottom, because in particular the water content of the soil in the pot 14 can be determined from this absorption characteristic 14c.
  • the absorption characteristic is principally governed by three factors of each beam characteristic. point is dependent. These are the volume along the transmission direction, the density in this volume and an absorption constant, which can be different for different materials and thus also for different plants.
  • the arithmetic unit 20 may be connected to its interface 22 for receiving the one or more x-ray images and its interface 14 (eg user interface, display) to an x-ray device as shown in FIGS. 2 and 3.
  • FIG. 2 shows an X-ray device 30 with an X-ray tube 32 and an X-ray detector 34, such as a line or area detector.
  • the X-ray device 30 is combined in this embodiment in a conveyor belt system with the conveyor belt 35.
  • a series of potted plants 12 'plus 14' or 12 plus 14 are arranged, which are transilluminated in turn by means of the X-ray device 30 when the plants with the aid of the conveyor belt 35, between the X-ray tube 32nd and the X-ray detector 34 are moved therethrough.
  • a corresponding X-ray image is obtained for each plant 12 or 12 'in order then to determine the respective biomass in a subsequent step.
  • the relative humidity of the soil in the pot 14 or 14 ' can be determined.
  • This variant with the conveyor belt 35 is particularly suitable for plant or agricultural cultivation in greenhouses, since here the plants 12 or 12 'are typically present in pots 14 and 14'.
  • a mobile X-ray machine 30 ' with a mobile X-ray detector 34' and a mobile X-ray tube 32 'is shown.
  • X-ray tube 32 'and X-ray detector 34' are also arranged in this embodiment relative to the plants 12, that a fluoroscopy thereof takes place. That in other words, that the plants 12 which are planted on the field 37 in the lines 37a-37c always lie between the x-ray tube 32 'and the x-ray detector 34' when radiographing. This can be ensured, for example, by moving X-ray tube 32 'parallel to X-ray detector 34' in the intermediate region between rows 37a and 37b through the field, while moving X-ray detector 34 'in the intermediate region between lines 37b and 37c.
  • the detector 34 'and x-ray tube 32' to be joined together by field 37, e.g. with a above the plant 12 arranged bridge is moved.
  • the determination of the biomass corresponds to the above procedure, wherein it should be noted that in the exemplary embodiment on the field 37 it is essentially only possible to determine the biomass of the plants 12, wherein the determination of the water content in the soil is preferably feasible by means of conventional moisture sensors ,
  • FIG. 1 For exemplary embodiments, it was always assumed that the plants 12 to be screened are examined sequentially and thus a two-dimensional projection of the "plant row" results, it should be pointed out to this point that according to further exemplary embodiments it is also possible for different plants Projection of different transmission angles per plant 12 are taken so as to obtain an improved determination of the biomass, for example, via the intermediate step of a three-dimensional model per plant 12.
  • aspects have been described in the above embodiments in the context of a device, it will be understood that these aspects also constitute a description of the corresponding method such that a block or building block of a device may function as a corresponding method step or as a feature of the method step to understand. Similarly, aspects described in connection with or as a method step also represent a description of the corresponding block or detail or feature of a corresponding device.
  • Some or all of the method steps may be performed by a hardware apparatus (using a hardware apparatus). such as a microprocessor, a programmable computer or an electrical circuit. In some embodiments, some or more of the important method steps may be performed by such an apparatus.
  • embodiments of the invention may be implemented in hardware or in software.
  • the implementation may be performed using a digital storage medium, such as a floppy disk, a DVD, a Blu-ray Disc, a CD, a ROM, a PROM, an EPROM, an EEPROM or FLASH memory, a hard disk, or other magnetic disk or optical memory are stored on the electronically readable control signals that can cooperate with a programmable computer system or cooperate such that the respective method is performed. Therefore, the digital storage medium can be computer readable.
  • embodiments according to the invention include a data carrier having electronically readable control signals capable of interacting with a programmable computer system to perform one of the methods described herein.
  • embodiments of the present invention may be implemented as a computer program product having a program code, wherein the program code is operable to perform one of the methods when the computer program product runs on a computer.
  • the program code can also be stored, for example, on a machine-readable carrier.
  • inventions include the computer program for performing any of the methods described herein, wherein the computer program is stored on a machine-readable medium.
  • an exemplary embodiment of the method according to the invention is thus a computer program which has program code for carrying out one of the methods described herein when the computer program runs on a computer.
  • a further embodiment of the inventive method is thus a data carrier (or a digital storage medium or a computer-readable medium) on which the computer program is recorded for carrying out one of the methods described herein.
  • a further embodiment of the method according to the invention is thus a data stream or a sequence of signals, which represent the computer program for performing one of the methods described herein.
  • the data stream or the sequence of signals may be configured, for example, to be transferred via a data communication connection, for example via the Internet.
  • Another embodiment includes a processing device, such as a computer or a programmable logic device, that is configured or adapted to perform one of the methods described herein.
  • Another embodiment includes a computer on which the computer program is installed to perform one of the methods described herein.
  • a further embodiment according to the invention comprises a device or a system which is designed to use a computer program for carrying out least one of the methods described herein to a receiver.
  • the transmission can be done for example electronically or optically.
  • the receiver may be, for example, a computer, a mobile device, a storage device or a similar device.
  • the device or system may include a file server for transmitting the computer program to the recipient.
  • a programmable logic device eg, a field programmable gate array, an FPGA
  • a field programmable gate array may cooperate with a microprocessor to perform one of the methods described herein.
  • the methods are performed by any hardware device. This may be a universal hardware such as a computer processor (CPU) or hardware specific to the process, such as an ASIC.

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Abstract

Ein Verfahren (100) zur Bestimmung einer Biomasse einer Pflanze umfasst drei Schritte (102,104,106), nämlich Ermitteln einer Röntgenaufnahme der Pflanze, Ermitteln einer Absorptionscharakteristik der Pflanze in Röntgenaufnahme und Bestimmen der Biomasse der Pflanze anhand der Absorptionscharakteristik der Pflanze. Das Bestimmen basiert auf einer vorab bestimmten Relation zwischen einer Referenz-Absorptionscharakteristik und einer Referenz-Biomasse.

Description

Bestimmung von Biomasse einer Pflanze
Beschreibung
Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung beziehen sich auf ein Verfahren zur Bestimmung der Biomasse einer Pflanze, auf ein entsprechendes Computerprogramm sowie auf eine Berecheneinheit zur Bestimmung der Biomasse einer Pflanze. Weitere Ausführungsbeispiele beziehen sich auf ein System umfassend die Berecheneinheit zur Bestimmung der Biomasse und auf ein Röntgengerät sowie auf die Verwendung eines Röntgengeräts zur Bestimmung von Biomasse.
Für die Bewertung des Ertragspotenzials unterschiedlicher Phänotypen ist die Biomasse eines der wichtigsten Merkmale in der Pflanzenzüchtung und die Bestimmung derselben ist allerdings nicht immer einfach möglich.
Ein Beispiel für die Bestimmung der Biomasse ist das Wiegen der Pflanze. Beim Wiegen der Pflanze gibt es zwei verschiedene Varianten: Zum einen ist es möglich, die Pflanze im Gewächshaus mitsamt dem Topf zu wiegen. Dabei stellt eine unterschiedliche Bewässerungsmenge des Topfes eine große Fehlerquelle dar. Bei der zweiten Variante werden die Pflanzen zerstört und das Gewicht wird ohne Störeinflüsse durch die feuchte Erde bestimmt. Also ist die Wiegemethode entweder entsprechend ungenau, da die Feuchtigkeit der Erde (des Substrats) sehr genau bestimmt sein muss, oder zerstörend, da die Pflanze abgeschnitten und separat gewogen werden muss.
Eine weitere Möglichkeit die Biomasse zu bestimmen ist die sogenannte optische Methode. Hierbei wird die Pflanze optisch, z.B. durch 3D-Laserschnittverfahren vermessen und so das Gewicht der Pflanze approximiert. In diesem Falle ist die Genauigkeit der Methode durch eine Dicke- und Dichtenannahme für die verschiedenen Pflanzenteile begrenzt, da durch das Verfahren lediglich die Oberfläche der Pflanze bestimmt werden kann. Weiterhin ist es bei verschiedenen Pflanzenarten durch den verschachtelten Wuchs und der daraus resultierenden Abschattung schwierig, die komplette Pflanze optisch zu erfassen, was zu weiteren Ungenauigkeiten führt. Also kann zusammenfassend festgestellt werden, dass die Bestimmung der Biomasse, insbesondere bei Anwendungen am Feld, mit einer gewissen Ungenauigkeit behaftet ist oder invasiv ist, so dass das Wiegen nur nach der Ernte erfolgen kann. Deshalb besteht der Bedarf nach einem verbesserten Ansatzpunkt.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein nicht-invasives Verfahren zur Bestimmung von Biomasse mit erhöhter Genauigkeit zu schaffen.
Die Aufgabe wird durch den Gegenstand der unabhängigen Patentansprüche gelöst.
Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung schaffen ein Verfahren zur Bestimmung von Biomasse mit drei Basisschritten. Der erste Schritt ist das Erhalten einer Röntgenaufnahme der Pflanze, der zweite Schritt ist das Ermitteln einer Absorptionscharakteristik der Pflanze in der Röntgenaufnahme, so dass in einem dritten Schritt die Biomasse der Pflan- ze anhand der Absorptionscharakteristik der Pflanze bestimmt werden kann, wobei die Bestimmung auf einer vorab bestimmten Relation zwischen einer Referenz- Absorptionscharakteristik und einer Referenz-Biomasse basiert.
Ausführungsbeispielen der vorliegenden Erfindung liegt also die Erkenntnis zugrunde, dass ausgehend von einer Röntgenaufnahme einer Pflanze anhand der Abschwächung der Röntgenstrahlung bei der Bestrahlung die Biomasse dadurch bestimmt werden kann, dass die in dem Röntgenbild erfolgte Abschwächung mit vorab bestimmten Abschwä- chungen, zu denen empirisch ermittelte Messwerte bezüglich des Gewichts bzw. der Biomasse vorliegen, verglichen werden. Somit kann also vorteilhafterweise die Biomasse einer Pflanze nicht-invasiv und auch sehr genau bestimmt werden, da die Abschwächung von der Masse des durchstrahlten Körpers, oder um genau zu sein, von der Dichte und dem Volumen des durchstrahlten Körpers (und nicht von der geformten Oberfläche des Körpers, wie z.B. bei optischen Messmethoden) abhängt. Entsprechende Ausführungsbeispieie können die Messwerte beispielsweise als Kennlinie, mit zumindest zwei vorab bestimmten Relationen von Abschwächung und resultierender Biomasse oder in Form einer mathematischen Abbildung, wie z.B. einer linearen Abbildung oder als einfache Nachschlagtabelle mit einer Vielzahl von empirisch ermittelten bzw. interpolierten Wertepaaren gespeichert sein. Hier wäre es auch optional denkbar, dass die Formel bzw. Kennlinie bzw. Nachschlagtabelle jeweils nur für einen bestimmten Pflanzentyp gilt, da so unterschiedlichem Verhalten zwischen Absorption und Biomasse gerecht getan werden kann.
Entsprechend weiteren Ausführungsbeispielen kann die Absorptionscharakteristik als Grauwertebild mit einer Vielzahl von Grauwerten vorliegen. In diesem Ausführungsbeispiel würde dann der Schritt des Bestimmens der Biomasse der Pflanze einen Unterschied des Ermitteins eines Integrals über die Vielzahl der Grauwerte umfassen. Somit kann vorteilhafterweise mit einfachen mathematischen Verfahren ohne komplizierte Bildbearbeitungsschritte die Biomasse des gesamten Bildinhalts bestimmt werden.
Entsprechend Ausführungsbeispielen kann die Bestimmung der Biomasse entweder auf dem Feld erfolgen, wobei dann das zur Bestimmung der Biomasse verwendete Röntgengerät entlang der Pflanzreihen bewegt wird, oder im Gewächshaus erfolgen. Bei der Ermittlung der Biomasse von Gewächshauspflanzen liegen die Pflanzen oft als Topfpflanzen vor, so dass neben der eigentlichen Biomasse der Pflanze auch noch der Topf mit dem Boden (Substrat), der den Teil der Pflanze unterhalb der Erde umgibt, in der Röntgenaufnahme umfasst ist. In einem derartigen Fall kann dann das Verfahren entsprechend weiteren Ausführungsbeispielen derart ausgelegt sein, dass beim Schritt des Ermitteins der Absorptionscharakteristik der Pflanze nur der Teil der Röntgenaufnahmen oberhalb der Erde berücksichtigt wird. Entsprechend weiteren Ausführungsbeispielen wäre es hierbei aber auch denkbar, dass auch die Absorptionscharakteristik unterhalb der Erde ermittelt wird, um so in einem weiteren Schritt den Wassergehalt des (Nähr-)Bodens zu bestimmen. Dies bietet den Vorteil, dass neben der eigentlichen Biomasse der Topfpflanze auch eine Information bezüglich der Bodenfeuchte bestimmt werden kann.
Entsprechend weiteren Ausführungsbeispielen kann z.B. bei der Nutzung des oben erläuterten Verfahrens auf dem Feld oder bei Nutzung eines Fließbandes, mittels welchem die Topfpflanzen an dem Röntgengerät vorbeigeführt werden, auch die Situation eintreten, dass mehrere Röntgenaufnahmen von Pflanzen genommen werden. Bei diesem Ausfüh- rungsbeispiel können dann also die Schritte des Verfahrens für eine Vielzahl von Pflanzen wiederholt werden.
Entsprechend weiteren Ausführungsbeispielen kann das Verfahren auch weitere Verfahrensschritte eines Verfahrens zur Ermittlung der Relation zwischen einer Referenz- Absorptionscharakteristik und einer Referenz-Biomasse umfassen. Hierbei werden zumindest zwei Röntgenaufnahmen einer Pflanze eines ersten Typs mit unterschiedlicher Masse genommen und die zugehörige Masse, z.B. durch Wiegen, ermittelt, um dann in einem nachgelagerten Schritt die Zuordnung der jeweiligen Masse und Absorptionscharakteristik herzustellen, woraus sich dann die mindestens zwei Punkte auf der jeweiligen Kennlinie ergeben. Hierbei wäre es auch denkbar, dass diese zwei Punkte mittels Interpo- lation um weitere Punkte ergänzt werden.
Entsprechend weiteren Ausführungsbeispielen kann das Verfahren auch teilweise oder vollständig in dem Computerprogramm implementiert sein. Weitere Ausführungsbeispiele beziehen sich auf eine Berecheneinheit zur Bestimmung der Biomasse einer Pflanze, die ausgebildet ist, ausgehend von einer erhaltenen Röntgenaufnahme der Pflanze eine Absorptionscharakteristik der Pflanze anhand einer Röntgenaufnahme zu ermitteln und anhand der Absorptionscharakteristik der Pflanze die Biomasse der Pflanze basierend auf einer vorab bestimmten Relation zwischen einer Refe- renz-Absorptionscharakteristik und einer Referenz-Biomasse zu bestimmen.
Entsprechend weiteren Ausführungsbeispielen kann diese Berecheneinheit auch in ein System umfassend ein Röntgengerät mit Röntgendetektor und Röntgenquelle integriert sein. Hierbei kann optional das Röntgengerät auch dazu ausgebildet sein, mehrere Auf- nahmen während einer Bewegung des Röntgengeräts durch ein Feld zu ermitteln.
Ein zusätzliches Ausführungsbeispiel bezieht sich auf die Verwendung eines Röntgengeräts zur Bestimmung von Biomasse einer Pflanze.
Weitere Aspekte der Erfindung sind in den Unteransprüchen definiert. Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachfolgend anhand der beiliegenden Zeichnungen erläutert. Es zeigen: Fig. 1 a ein Verfahren zur Bestimmung von Biomasse einer Pflanze gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel;
Fig. 1 b eine Berecheneinheit zur Bestimmung von Biomasse einer Pflanze gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel; Fig. 1 c eine Röntgenaufnahme einer Pflanze zur Erläuterung der Bestimmung der Biomasse;
Fig. 2 ein System umfassend ein Röntgengerät, wobei mittels diesem die Biomasse von Topfpflanzen bestimmbar ist gemäß erweiterten Ausführungsbeispielen; und
Fig. 3 ein System umfassend ein Röntgengerät, mit dem die Biomasse von Pflanzen auf dem Feld bestimmbar ist gemäß erweiterten Ausführungsbeispie- len.
Bevor nachfolgend Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung anhand der Figuren erläutert werden, sei darauf hingewiesen, dass gleiche Elemente und Strukturen mit glei- chen Bezugszeichen versehen sind, so dass Beschreibung der aufeinander anwendbar bzw. austauschbar ist.
Fig. 1 zeigt das Verfahren 100 zur Bestimmung von Biomasse. Das Verfahren 100 um- fasst die drei Basisschritte 102a, 104 und 106, die nachfolgend mit Bezugnahme auf Fig. 1 c erläutert werden.
Der erste Schritt 102 ist das Erhalten der Röntgenaufnahme 10 (vgl. Fig. 1 c) einer Pflanze 12, beispielsweise von Mais, Weizen, Gerste oder einer anderen (Nutz-)pflanze. Bei der Röntgenaufnahme 10 handelt es sich typischerweise um ein Grauwertebild, mit je Bild- punkt einem zugeordneten Grauwert, der einer bestimmten Absorption zuordnenbar ist. Der Grauwert ist umso geringer je mehr Absorption erfolgt bzw. je mehr Material von der Röntgenstrahlung durchstrahlt wird.
Infolgedessen weist die Pflanze 12 in den Bereichen, wo mehrere Lagen bzw. viel Masse durchstrahlt wird, einen dunkleren Grauwert auf als in den Bereichen, in denen die Massekonzentration geringer ist bzw. wo keine Pflanze bestrahlt wird. Anders ausgedrückt, durchdringt die Röntgenstrahlung ein Objekt bzw. die Pflanze 12, wird die Röntgenstrahlung nach dem Lambert-Beerschen Gesetz in Abhängigkeit der Röntgenenergie, der Durchstrahlungslänge sowie der Dichte und der Kernladungszahl des zu durchdringenden Materials abgeschwächt. Wenn die verschiedenen Parameter (z.B. Material und Energie) bekannt sind, kann entlang des Pfades der Röntgenstrahlung durch die Messung der transmittierten Intensität hinter dem Objekt das Produkt aus Länge und Dichte bestimmt werden.
Ausgehend von diesem Zusammenhang wird dann in einem zweiten Schritt 104 die Ab- Sorptionscharakteristik 12c der Pflanze 12 in der Röntgenaufnahme 10 ermittelt. Dabei entspricht die abgeschwächte Intensität der Grauwertinformation eines kalibrierten Röntgengerätdetektors.
Nun wird in einem dritten Schritt 106 die Biomasse der Pflanze 12 anhand der Absorpti- onscharakteristik 12c bestimmt. Ausgehend von einer bekannten Absorptions-Masse- Kennlinien bzw. einem Absorptions-Masse-Kennwert ist es möglich, aus dem Durchstrahlungsbild 10 (umfassend die Grauwertinformationen ermittelt mit dem Detektor), die Biomasse z.B. in kg zu bestimmen. Hierbei wird insbesondere das sogenannte„fresh weight" (Frischegewicht), also die Biomasse inklusive Wassereinschlüssen ermittelt.
Da Pflanzenbestandteile sich nur sehr gering in ihrem physikalischen Aufbau unterscheiden sind die Absorptions-Masse-Kennlinien von unterschiedlichen Pflanzentypen oft sehr ähnlich, so dass in einer ersten Näherung entsprechend Ausführungsbeispielen eine allgemeingültige Kennlinie verwendet werden kann. Hintergrund hierzu ist, dass nahezu alle Pflanzen aus Wasser-Kohlenstoffverbindungen bestehen.
Diese Verfahrensschritte 106 stellt in erster Linie eine Berechnung dar, die durch die Be- recheneinheit 20 aus Fig. 1 b ausführbar ist. Die Berechnung basiert insbesondere darauf, dass die Absorptionscharakteristik 12c bzw. ein Absorptionswert je Bildpunkt mit einer vormals vermessenen Absorptionscharakteristik oder mit einer Relation zwischen einer Referenz-Absorptionscharakteristik und ' einer Referenz-Biomasse verglichen wird, so dass hieraus ein Rückschluss auf die Biomasse der Pflanze 12 möglich ist.
Die Absorptionscharakteristik ist z.B. eine Fläche (Projektionsfläche der Pflanze 12 im Röntgenbild 10) mit unterschiedlichen Absorptionswerten je Punkt der Fläche, wobei die Biomasse alternativ auch je Bildpunkt ermittelt werden kann, so dass bei der Auswertung der Absorptionscharakteristik hinsichtlich der Biomasse diese als Funktion über die Fläche bzw. über die Wachstumsausdehnung oder Wachstumshöhe erhalten wird. Beispielsweise kann eine erstmal dimensionsloser Wert oder ein Volumenwert für die Pflanze dadurch ermittelt werden, dass alle Grauwerte der einzelnen Büdpunkte auch aufsummiert/integriert werden. Dieser Wert kann dann mit einem gespeicherten Wert bzw. einer gespeicherten Referenz-Relation verglichen werden. Die gespeicherte Relation kann beispielsweise als Kennlinie, als mathematische Funktion oder auch als einfache Nachschlagtabelle vorliegen.
Die Ermittlung der Relation ist mit einem zusätzlichen Verfahren, welches mit dem Verfahren 100 kombinierbar ist, möglich. Ferner kann die Ermittlung auch mit der Berechenein- heit 20 erfolgen. Für die Ermittlung werden mindestens zwei Pflanzen unterschiedlicher Masse vermessen bzw. abgewogen und die zugehörige Absorptionscharakteristik expe- rimentell bestimmt, so dass man nun zwei lokale Relationen zwischen Masse und zugehöriger Absorptionscharakteristik erhält. Ausgehend von diesen zwei Punkten kann eine Interpolation bzw. Extrapolation von dritten Werten erfolgen, so dass die Relation über einen breiten Bereich von Masse und Absorptionscharakteristik vorliegt. Bei dieser Kalibrierung des Detektors erfolgt eine Hinterlegung der Masse-Grauwerte-Zusammenhänge für verschiedene Pflanzen oder der Wassergehalt-Grauwerte-Zusammenhänge für verschiedene Bodenzusammensetzungen. Das Kalibrierverfahren kann, wie bereits angedeutet, entsprechend weiteren Ausführungsbeispielen Teil des Verfahrens 100 oder auch Teil des Funktionsumfangs der Berecheneinheit 20 sein. Entsprechend weiteren Ausführungsbeispielen sei darauf hingewiesen, dass insbesondere im Fail des Vorliegens von Topfpflanzen als Pflanze 12 häufig auch die Röntgenaufnahme 10 den Topf 14 mit dem darin enthaltenen Boden 14 (bzw. der Erde 14) und der Wurzel der Pflanze 12 mit abbildet. Bei derartigen Ausführungsbeispielen ist es vorteilhaft, wenn bei dem Verfahren eine Differenzierung zwischen der Pflanze 12 oberhalb und un- terhalb der Erde bzw. allgemein oberhalb und unterhalb der Substrat-Oberfläche durchgeführt wird. Also kann entsprechend weiteren Ausführungsbeispielen das Verfahren den Schritt des Ermitteins der Absorptionscharakteristik 2c oberhalb der Erde umfassen, so dass ausgehend hiervon die Biomasse der Pflanze 12 bestimmt wird. Ferner kann das Verfahren optional auch den Schritt des Ermitteins der Absorptionscharakteristik 14c un- terhalb des Bodens umfassen, weil aus dieser Absorptionscharakteristik 14c insbesondere der Wassergehalt des Bodens in dem Topf 14 ermittelt werden kann. Der Wassergehalt in dem Boden lässt einen Rückschluss auf die Bodenfeuchte und das damit verbundene Gießverhalten zu. Bezug nehmend auf Fig. 1 c und die Absorptionscharakteristik 12c und 14c sei darauf hingewiesen, dass die Absorptionscharakteristik prinzipiell von drei Faktoren jeder Strahl- punkt abhängig ist. Diese sind das Volumen entlang der Durchstrahlrichtung, die Dichte in diesem Volumen und eine Absorptionskonstante, die für unterschiedliche Materialien und somit auch für unterschiedliche Pflanzen unterschiedlich sein kann. Deshalb kann entsprechend weiteren Ausführungsbeispielen je Pflanzentyp eine vorbestimmte Relation zwischen Referenz-Masse und Referenz-Absorptionscharakteristik, die eben diesen Durchstrahlungsobjekt spezifischen Faktor umfasst, gespeichert haben oder es kann der bestrahlungsmaterialabhängige Faktor direkt bei der Berechnung der Absorptionscharakteristik bzw. der nachfolgenden Berechnung der Biomasse mitberücksichtigt werden. Entsprechend weiteren Ausführungsbeispielen kann die Recheneinheit 20 mit ihrer Schnittstelle 22 zum Empfang der einen oder mehr Röntgenbilder und ihre Schnittstelle 14 (z.B. Benutzerschnittstelle, Anzeige), mit einem Röntgengerät, wie es in den Fig. 2 und 3 dargestellt ist, verbunden sein. Fig. 2 zeigt ein Röntgengerät 30 mit einer Röntgenröhre 32 und einem Röntgendetektor 34, wie z.B. einen Linien- oder Flächendetektor. Das Röntgengerät 30 ist in diesem Ausführungsbeispiel in ein Förderbandsystem mit dem Förderband 35 kombiniert.
Wie zu erkennen ist, ist auf dem Förderband 35 eine Reihe an Topfpflanzen 12' plus 14' bzw. 12 plus 14 angeordnet, die der Reihe nach mittels des Röntgengeräts 30 durchleuchtet werden, wenn die Pflanzen unter Zuhilfenahme des Förderbands 35, zwischen der Röntgenröhre 32 und dem Röntgendetektor 34 hindurch bewegt werden. So wird ein entsprechendes Röntgenbild für jede Pflanze 12 oder 12' erhalten, um dann in einem nachgelagerten Schritte die jeweilige Biomasse zu bestimmen. Analog hierzu kann auch die relative Feuchte des Bodens in dem Topf 14 bzw. 14', wie oben erläutert, bestimmt werden. Anders ausgedrückt heißt das, dass es sowohl möglich ist, verschiedene Teile (Biomasse der Pflanze als Funktion der Wachstumshöhe oder des Wassergehalts des Topfes) als auch die integrale Biomasse der Pflanze oberhalb der Erde auszuwerten. Diese Variante mit dem Förderband 35 eignet sich insbesondere für den Pflanzen- oder Ag- raranbau in Gewächshäusern, da hier die Pflanzen 12 oder 12' typischerweise in Töpfen 14 und 14' vorliegend.
An dieser Stelle sei angemerkt, dass die oben erläuterten Verfahrensschritte des Verfahrens 100 für jede Pfianzentopfkombination 12 plus 14 bzw. 12' plus 14' nacheinander er- höht werden. Des Weiteren kann auch eine Folge an Röntgenbildern ausgewertet werden, die dann mehrere Pflanzen bzw. mehrere Pflanzenteile abbilden, wenn beispielswei- se die Röntgenaufnahmen kontinuierlich bei gleichzeitiger Bewegung des Förderbands 35 genommen werden. Hierbei ist es dann entsprechend Ausführungsbeispielen sinnvoll, eine Bildverarbeitung einzusetzen, die in Röntgenbildern die abgebildeten Teile den unterschiedlichen Pflanzen zuordnet, um dann die Biomasse separat für jede einzelne Pflanze zu bestimmen. Diese Büdverarbeitung kann beispielsweise darauf basieren, dass Randbereiche einer Pflanzenkultur, z.B. ausgehend von geringen Absorptionsraten in diesen Bereichen, detektiert werden. Hierbei kann auch die Bildverarbeitung eingesetzt werden, mittels welcher die Bereiche des Topfes und der Pflanze oberhalb der Erdlinie voneinander separiert werden.
Bezug nehmend auf Fig. 3 wird ein weiteres Ausführungsbeispiel erläutert, bei welchem obiges Verfahren auf dem Felde zum Einsatz kommt. Hier ist ein mobiles Röntgengerät 30' mit einem mobilen Röntgendetektor 34' und einer mobilen Röntgenröhre 32' dargestellt.
Röntgenröhre 32' und Röntgendetektor 34' werden auch in diesem Ausführungsbeispiel so gegenüber den Pflanzen 12 angeordnet, dass eine Durchleuchtung derselben erfolgt. D.h. also, dass die Pflanzen 12, welche auf dem Feld 37 in den Linien 37a-37c angepflanzt sind, bei der Durchstrahlung immer zwischen Röntgenröhre 32' und Röntgende- tektor 34' liegen. Dies kann beispielsweise dadurch gewährleistet werden, dass Röntgenröhre 32' parallel zu dem Röntgendetektor 34' in dem Zwischenbereich zwischen den Reihen 37a und 37b durch das Feld bewegt wird, während der Röntgendetektor 34' in dem Zwischenbereich zwischen den Linien 37b und 37c hindurch bewegt wird. Alternativ wäre es auch denkbar, dass Detektor 34' und Röntgenröhre 32' im Verbund durch das Feld 37, z.B. mit einer oberhalb der Pflanze 12 angeordneten Brücke, bewegt wird. Die Bestimmung der Biomasse entspricht dem obigen Vorgehen, wobei angemerkt sei, dass bei dem Ausführungsbeispiel auf dem Feld 37 es im Wesentlichen nur möglich ist, die Biomasse der Pflanzen 12 zu bestimmen, wobei die Bestimmung des Wassergehalts in dem Boden bevorzugt mittels herkömmlichen Feuchtigkeitssensoren realisierbar ist.
Weitere Ausführungsbeispiele beziehen sich auf die Verwendung eines Röntgengeräts zur Bestimmung der Biomasse, wobei oben erläutertes Verfahren 100 oder oben erläuterte Berechnungseinheit 20 zum Einsatz kommt. Diese Verwendung ist deshalb vorteilhaft, da, wie oben im Wesentlichen erläutert, die Biomasse schnell, unkompliziert und stö- rungsfrei bestimmt werden kann. Auch wenn bei obigen Ausführungsbeispielen immer davon ausgegangen wurde, dass die zu durchleuchtenden Pflanzen 12 der Reihe nach durchleuchtet werden und sich somit eine zweidimensionale Projektion der .Pflanzenreihe" ergibt, sei dieser Stelle darauf hingewiesen, dass es entsprechend weiteren Ausführungsbeispielen auch möglich ist, dass unterschiedliche Projektion von unterschiedlichen Durchstrahlungswinkeln je Pflanze 12 genommen werden, umso beispielsweise über den Zwischenschritt eines dreidimensionalen Modells je Pflanze 12 eine verbesserte Bestimmung der Biomasse zu erhalten.
Auch wenn bei obigen Ausführungsbeispielen manche Aspekte im Zusammenhang mit einer Vorrichtung beschrieben wurden, versteht es sich, dass diese Aspekte auch eine Beschreibung des entsprechenden Verfahrens darstellen, so dass ein Block oder ein Baustein einer Vorrichtung aus als ein entsprechender Verfahrensschritt oder als ein Merkmal des Verfahrensschritts zu verstehen ist. Analog hierzu stellen Aspekte, die im Zusammenhang mit einem oder als Verfahrensschritt beschrieben wurden, auch eine Be- Schreibung des einen entsprechenden Blocks oder Details oder Merkmais einer entsprechenden Vorrichtung dar. Einige oder alle der Verfahrensschritte können durch einen Hardwareapparat (unter Verwendung eines Hardwareapparats), wie z.B. einen Mikroprozessor, einer programmierbaren Computer oder einer elektrischen Schaltung ausgeführt werden. Bei einigen Ausführungsbeispielen können einige oder mehrere der wichtigen Verfahrensschritte durch einen solchen Apparat ausgeführt werden.
Je nach bestimmten Implementierungsanforderungen können Ausführungsbeispiele der Erfindung in Hardware oder in Software implementiert sein. Die Implementierung kann unter Verwendung eines digitalen Speichermediums, beispielsweise einer Floppy-Disk, einer DVD, einer Blu-ray Disc, einer CD, eines ROM, eines PROM, eines EPROM, eines EEPROM oder eines FLASH-Speichers, einer Festplatte oder eines anderen magnetischen oder optischen Speichers durchgeführt werden, auf dem elektronisch lesbare Steuersignale gespeichert sind, die mit einem programmierbaren Computersystem derart zusammenwirken können oder zusammenwirken, dass das jeweilige Verfahren durchgeführt wird. Deshalb kann das digitale Speichermedium computerlesbar sein.
Manche Ausführungsbeispiele gemäß der Erfindung umfassen also einen Datenträger, der elektronisch lesbare Steuersignale aufweist, die in der Lage sind, mit einem programmierbaren Computersystem derart zusammenzuwirken, dass eines der hierin be- schriebenen Verfahren durchgeführt wird. Allgemein können Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung als Computerprogrammprodukt mit einem Programmcode implementiert sein, wobei der Programmcode dahin gehend wirksam ist, eines der Verfahren durchzuführen, wenn das Computerprogrammprodukt auf einem Computer abläuft.
Der Programmcode kann beispielsweise auch auf einem maschinenlesbaren Träger gespeichert sein.
Andere Ausführungsbeispiele umfassen das Computerprogramm zum Durchführen eines der hierin beschriebenen Verfahren, wobei das Computerprogramm auf einem maschinenlesbaren Träger gespeichert ist.
Mit anderen Worten ist ein Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Verfahrens somit ein Computerprogramm, das einen Programmcode zum Durchführen eines der hierin be- schriebenen Verfahren aufweist, wenn das Computerprogramm auf einem Computer abläuft.
Ein weiteres Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Verfahren ist somit ein Datenträger (oder ein digitales Speichermedium oder ein computerlesbares Medium), auf dem das Computerprogramm zum Durchführen eines der hierin beschriebenen Verfahren aufgezeichnet ist.
Ein weiteres Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Verfahrens ist somit ein Datenstrom oder eine Sequenz von Signalen, der bzw. die das Computerprogramm zum Durchführen eines der hierin beschriebenen Verfahren darstellt bzw. darstellen. Der Datenstrom oder die Sequenz von Signalen kann bzw. können beispielsweise dahin gehend konfiguriert sein, über eine Datenkommunikationsverbindung, beispielsweise über das Internet, transferiert zu werden. Ein weiteres Ausführungsbeispiel umfasst eine Verarbeitungseinrichtung, beispielsweise einen Computer oder ein programmierbares Logikbauelement, die dahin gehend konfiguriert oder angepasst ist, eines der hierin beschriebenen Verfahren durchzuführen.
Ein weiteres Ausführungsbeispiel umfasst einen Computer, auf dem das Computerpro- gramm zum Durchführen eines der hierin beschriebenen Verfahren installiert ist.
Ein weiteres Ausführungsbeispiel gemäß der Erfindung umfasst eine Vorrichtung oder ein System, die bzw. das ausgelegt ist, um ein Computerprogramm zur Durchführung zumin- dest eines der hierin beschriebenen Verfahren zu einem Empfänger zu übertragen. Die Übertragung kann beispielsweise elektronisch oder optisch erfolgen. Der Empfänger kann beispielsweise ein Computer, ein Mobilgerät, ein Speichergerät oder eine ähnliche Vorrichtung sein. Die Vorrichtung oder das System kann beispielsweise einen Datei-Server zur Übertragung des Computerprogramms zu dem Empfänger umfassen.
Bei manchen Ausführungsbeispielen kann ein programmierbares Logikbauelement (beispielsweise ein feldprogrammierbares Gatterarray, ein FPGA) dazu verwendet werden, manche oder alle Funktionalitäten der hierin beschriebenen Verfahren durchzuführen. Bei manchen Ausführungsbeispielen kann ein feldprogrammierbares Gatterarray mit einem Mikroprozessor zusammenwirken, um eines der hierin beschriebenen Verfahren durchzuführen. Allgemein werden die Verfahren bei einigen Ausführungsbeispielen seitens einer beliebigen Hardwarevorrichtung durchgeführt. Diese kann eine universell einsetzbare Hardware wie ein Computerprozessor (CPU) sein oder für das Verfahren spezifische Hardware, wie beispielsweise ein ASIC.
Die oben beschriebenen Ausführungsbeispiele stellen lediglich eine Veranschaulichung der Prinzipien der vorliegenden Erfindung dar. Es versteht sich, dass Modifikationen und Variationen der hierin beschriebenen Anordnungen und Einzelheiten anderen Fachleuten einleuchten werden. Deshalb ist beabsichtigt, dass die Erfindung lediglich durch den Schutzumfang der nachstehenden Patentansprüche und nicht durch die spezifischen Einzelheiten, die anhand der Beschreibung und der Erläuterung der Ausführungsbeispiele hierin präsentiert wurden, beschränkt sei.

Claims

Patentansprüche
1. Verfahren (100) zur Bestimmung von Biomasse einer Pflanze (12, 12'), mit folgenden Schritten:
Erhalten (102) einer Röntgenaufnahme (10) der Pflanze (12, 12');
Ermitteln (104) einer Absorptionscharakteristik (12c) der Pflanze (12, 12') in der Röntgenaufnahme (10); und
Bestimmen (106) der Biomasse der Pflanze (12, 12') anhand der Absorptionscharakteristik ( 2c) der Pflanze (12, 12') basierend auf einer vorab bestimmten Relation zwischen einer Referenz-Absorptionscharakteristik und einer Referenz- Biomasse.
2. Verfahren (100) gemäß Anspruch 1 , wobei die Röntgenaufnahme (10) die Pflanze oberhalb und unterhalb der Substrat-Oberfläche umfasst, wobei die Pflanze (12, 12') unterhalb der Substrat-Oberfläche von einem Substrat umgeben ist, und wobei das Verfahren (100) den Schritt des Ermitteins (104) der Absorptionscharakteristik (12c) der Pflanze (12, 12') in der Röntgenaufnahme (10) nur für die Pflanze oberhalb der Substrat-Oberfläche durchführt.
3. Verfahren (100) gemäß Anspruch 2, wobei das Verfahren ferner den Schritt des Ermitteins (104) einer Absorptionscharakteristik (14c) der Substrat-Oberfläche zusammen mit der Pflanze unterhalb der Substrat-Oberfläche in der Röntgenaufnahme (10) umfasst und wobei das Verfahren (100) ferner den Schritt des Bestimmens des Wassergehalts des Substrats (14) aufweist.
4. Verfahren (100) gemäß einem der vorherigen Ansprüche, wobei die Absorptionscharakteristik ( 2c) der Pflanze (12, 12') als Grauwertbild mit einer Vielzahl von Grau werten vorliegt, und wobei der Schritt des Bestimmens (106) der Biomasse der Pflanze (12, 12') anhand der Absorptionscharakteristik (12c) einen Unterschritt des Ermitteins (104) eines Integrals über die Vielzahl der Grau werte umfasst.
Verfahren ( 00) gemäß einem der vorherigen Ansprüche, wobei das Verfahren (100) für eine Vielzahl von Pflanzen (12, 12') wiederholt wird, wobei die Vielzahl der Pflanzen (12, 12') mittels mehrerer Röntgenaufnahmen (10), die bei einer Relativbewegung zwischen Pflanze (12, 12') und Röntgengerät (30, 30') erhalten werden, ermittelt werden.
Verfahren (100) gemäß Anspruch 5, wobei die Relativbewegung aus einer Bewegung der Pflanze (12, 12') gegenüber dem Röntgengerät (30, 30'), welche durch ein Fließband (35) zur Beförderung der Pflanze (12, 12') erzeugt wird.
Vorrichtung gemäß Anspruch 5, wobei die Bewegung zwischen Pflanze (12, 12') und Röntgengerät (30, 30') aus einer Bewegung des Röntgengeräts (30, 30') durch ein Feld (37) mit linienartig gepflanzten Pflanzen resultiert.
Verfahren ( 00) gemäß einem der vorherigen Ansprüche, wobei die Relation zwischen einer Referenz-Absorptionscharakteristik und einer Referenz-Biomasse in einer Kennlinie hinterlegt oder mittels einer Nachschlagtabelle gespeichert oder mittels einer Formel berechenbar ist.
Verfahren (100) gemäß Anspruch 8, wobei die Formel, Kennlinie und/oder Nachschlagtabelle jeweils für einen bestimmten Pflanzentyp ermittelt ist.
Verfahren (100) gemäß einem der vorherigen Ansprüche, das die Schritte des Verfahrens zur Ermittlung (104) der Relation zwischen der Referenz- Absorptionscharakteristik und der Referenz-Biomasse umfasst, wobei das Verfahren zur Bestimmung (106) der Relation folgende Schritte umfasst:
Erhalten (102) einer Röntgenaufnahme (10) einer Pflanze eines ersten Typs mit einer ersten Masse; Erhalten (102) einer Röntgenaufnahme einer Pflanze (12, 12') des ersten Typs mit einer zweiten Masse;
Ermitteln (104) einer Referenz-Absorptionscharakteristik der Pflanze (12, 12') mit der ersten Masse in der Röntgenaufnahme (10);
Ermitteln (104) einer Referenz-Absorptionscharakteristik der Pflanze (12, 12') mit der zweiten Masse in der Röntgenaufnahme (10);
Wiegen der Pflanze (12, 12') mit der ersten Masse, um eine Referenz-Biomasse der Pflanze (12, 12') mit der ersten Masse zu erhalten;
Zuordnen der Referenz-Absorptionscharakteristik der Pflanze (12, 12') mit der ersten Masse der entsprechenden Referenz-Biomasse, um eine erste lokale Relation zu erhalten;
Wiegen der Pflanze (12, 12') mit der zweiten Masse, um eine Referenz-Biomasse der Pflanze (12, 12') mit der zweiten Masse zu erhalten; und
Zuordnen der Absorptionscharakteristik der Pflanze (12, 12') mit der zweiten Masse der entsprechenden Referenz-Biomasse, um eine zweite lokale Relation zu erhalten, wobei anhand der ersten und der zweiten lokalen Relation die Relation der Referenz-Absorptionscharakteristik und der Referenz-Biomasse bestimmbar ist.
Verfahren (100) gemäß Anspruch 10, das ferner den Schritt des Interpolierens und/oder Extrapolierens zwischen der ersten und der zweiten lokalen Relation um- fass, um einen dritte lokale Relation zu ermitteln.
Computerprogramm mit einem Programmcode zur Durchführung des Verfahrens (100) nach einem der vorherigen Ansprüche, wenn das Programm auf einem Computer abläuft. 13. Berecheneinheit (20) zur Bestimmung von Biomasse einer Pflanze (12, 12'), wobei die Berecheneinheit (20) ausgebildet ist, ausgehend von einer erhaltenen Rönt- genaufnahme (10) der Pflanze eine Absorptionscharakteristik (12c) der Pflan- ze(12, 12') in der Röntgenaufnahme (10) zu ermitteln und anhand der Absorptionscharakteristik (12c) der Pflanze (12, 12') die Biomasse der Pflanze (12, 12') basierend auf einer vorab bestimmten Relation zwischen einer Referenz- Absorptionscharakteristik und einer Referenz-Biomasse zu bestimmen.
System umfassend eine Berecheneinheit (20) nach Anspruch 13 und ein Röntgengerät (30, 30') mit einem Röntgendetektor (34, 34') und einer Röntgenquelle (32, 32').
System gemäß Anspruch 14, wobei das Röntgengerät (30, 30') ausgebildet ist, mehrere Röntgenaufnahmen (10) während einer Bewegung des Röntgengeräts (30, 30') durch ein Feld (37) zu ermitteln.
Verwendung eines Röntgengeräts (30, 30') zur Bestimmung von Biomasse einer Pflanze (12, 12'), wobei die Bestimmung ( 06) der Biomasse der Pflanze (12, 2') anhand einer Absorptionscharakteristik (12c) der Pflanze (12, 12') aus einer Röntgenaufnahme (10) des Röntgengeräts (30, 30') erfolgt und wobei die Bestimmung (106) auf einer vorbestimmten Relation zwischen einer Referenz- Absorptionscharakteristik und einer Referenz-Biomasse basiert.
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