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Camera-based plant growth monitoring

Kamerabasierte Überwachung von Pflanzenwachstum

Eine Frage, die sich viele Erzeuger landwirtschaftlicher Produkte immer wieder stellen, lautet wohl: "Wie kann ich den Anbauprozess verbessern, um meine Produktion und Produktqualität zu steigern?"

Um Pflanzen an neue Gegebenheiten wie Klimaveränderungen, Wasserknappheit und Extremwetter anzupassen, werden immer mehr neue Sorten entwickelt und gezüchtet die beobachtet und analysiert werden müssen. Für Produzenten wird es künftig unerlässlich sein, ein Pflanzenüberwachungssystem einzusetzen, das unterschiedlichste Sensordaten über den Wasser- oder Energiehaushalt der Pflanzen und Informationen zum Wachstumsprozess aufzeichnet.

Dabei geht es um Fragen wie: 'Was ist passiert?' und 'Warum ist es passiert?' oder 'Was wird passieren?' Auf Grundlage dieser Daten können dann Entscheidungen getroffen werden, wie das Pflanzenwachstum in Gewächshäusern oder Pflanzenfabriken optimiert werden kann. Dies wird künftig immer wichtiger, da Obst und Gemüse automatisiert in Nährlösungen wachsen und die Aufzucht dann auch in der Stadt, in Gebäuden, auf Dächern und in Hallen erfolgen kann.

Überwachung von der Aussaat bis zur Ernte

  • Plant growth control
  • check ripeness of plants
  • automated harvesting of ripe plants

    Dazu wird seit einiger Zeit viel geforscht mit welchen Nährlösungen welche Pflanzen wo und wie am besten wachsen.

    Die Basisdaten hierfür liefern kamerabasierte Recording-Systeme für Hochauflösungs-Videoaufzeichnungen, die Pflanzen in ihrer Wachstumsumgebung beobachten und das Wachstum dokumentieren.

    measurement of plant characteristics

    Als Datenquelle kann beispielsweise ein Stereobildverarbeitungssystem eingesetzt werden, das aus zwei Kameras mit parallelen optischen Achsen besteht, das auf einer Schiebeschiene montiert wird, um das Sichtfeld der Beete zu erweitern. Das System zeichnet kontinuierlich Bilder auf, die zur Bestimmung von Pflanzenmerkmalen verwendet werden.

    Bildverarbeitungsalgorithmen können in der Folge geometrische Merkmale wie Blattfläche, Pflanzenhöhe, Pflanzenvolumen und äquivalente Durchmesser bestimmen und daraus Wachstumskurven der Pflanzen ableiten. Auch Veränderungen wie Verwelken, Auftreten von Flecken, Verfärbungen etc., können so erfasst und zugeordnet werden.

    Entwicklungen im Bereich Smart Farming gehen aber weit darüber hinaus. Kamerabasierte Systeme können durch Kombination von Maschinellem Sehen und Deep Learning beispielsweise erkennen, wann Obst oder Gemüse reif ist und Robotern bei der Ernte helfen.

    Durch Einsatz eines bildgebenden Systems erhält man dabei nicht nur Daten über die geernteten Pflanzen, sondern auch über die im Feld verbleibenden.

    Bildverarbeitungssysteme unterstützen Produzenten landwirtschaftlicher Erzeugnisse dabei, alle Pflanzen jeweils zum optimalen Zeitpunkt zu ernten. Das Erntesystem würde in diesem Fall nur die Pflanzen ernten, die für einen bestimmten Auftrag bereit sind, und gleichzeitig Daten über die auf dem Feld verbliebenen Pflanzen übermitteln,, die dann mit der Wettervorhersage korreliert werden können, um abzuschätzen, wann der Rest der Pflanzen erntereif sein wird, um dann alle Pflanzen jeweils zum perfekten Zeitpunkt zu ernten.

    Automatisierte Ernte

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