Gezielte und effiziente Pflanzenerkennung

Gezielte und effiziente Pflanzenerkennung

Eine selektive Pflanzenerkennung ist Voraussetzung für umweltverträgliche und automatisierte Einzelpflanzenbehandlungsmaßnahmen. Das betrifft den bedarfsgerechten Einsatz von Düngemitteln genauso wie die effiziente Anwendung chemischer Pflanzenschutzmittel. Ein großes Einsparpotenzial bei der Unkrautbekämpfung liegt etwa darin, mittels einer zielgenauen Wirkstoffausbringung direkt an der Einzeldüse nur an der Stelle zu behandeln, an der auch eine Unkrautpflanze steht. Voraussetzung dafür ist jedoch eine hoch aufgelöste Pflanzenerkennung. Bildgebende Verfahren sind hierzu bislang noch nicht in der Lage.

Umweltverträgliche Einzelpflanzenbehandlung

Ziel eines Projektes der Premosys GmbH (Wiesbaum) war die Entwicklung eines Sensorarrays aus optischen True-Color-Sensoren, die es ermöglicht, einzelne Pflanzen selektiv zu erkennen. Damit können beispielsweise Unkräuter unterschieden und die Herbizidapplikation mit einem Steuersignal gezielt reguliert werden. Die neue Sensorik und die einzeldüsenbezogen ansteuerbare Spritze erlaubt es dem Anwender künftig, Pflanzenschutzmittel effizient und reduziert einzusetzen als auch alternative mechanische oder thermische Verfahren gezielt durchzuführen.

Mithilfe des Sensorarrays, bestehend aus CIELab-Farbsensoren, können Einzelpflanzen aufgrund ihrer Reflexionseigenschaften (u. a. des Grünwertes) differenziert erkannt werden. Die Applikationseinheit ermöglicht, eine Zielfläche von bis zu 10 x 10 cm punktgenau zu benetzen.

True-Color-Sensor

Untersucht wurden drei verschiedene Farbräume (Lab, XYZ, RGB), wobei sich der Lab-Farbraum insbesondere aufgrund der Unterscheidung zwischen Helligkeit und Farbwerten als am besten geeignet erwies. Der verwendete True-Color-Sensor – der nach dem Dreibereichsverfahren arbeitet und Farbunterschiede entsprechend der Farbempfindung des menschlichen Beobachters bewertet – bildet einen guten Kompromiss aus Qualität der Farbmessung, Geschwindigkeit und Kosten. Die Erkennung von Objekten ist allerdings vom Hintergrundrauschen (Farbheterogenität des Bodens),  der Größe des Objektivs und der Bildgröße abhängig. Die Ausrichtung der Objektoberfläche wirkt sich zudem auf die Reflexionsstärke aus – die Luminanz sinkt mit steigender Aufrichtung der Blätter – und kann als zusätzliches Detektionsmerkmal herangezogen werden.

Sensorik für den Feldeinsatz geeignet

Im Rahmen des Projektes wurde ein voll funktionsfähiger Versuchsträger mit Applikationseinheit, zehn Sensor-Düseneinheiten und einer Arbeitsbreite von einem Meter entwickelt, der für den Feldeinsatz zur Verfügung steht. Die Ergebnisse und Erfahrungen zeigten, dass sich True-Color-Sensoren von vorhandenen Sensoren deutlich abheben und eine Differenzierung von Pflanzenarten mit den angewendeten und entwickelten Methoden möglich ist. Dafür sind Bedeckungsgrade von 3–5 % ausreichend. In realitätsnahen Feldversuchen war es nicht nur möglich, generell Pflanzen, sondern auch in bestehenden Getreidekulturen Dikotyledonen oder Ampfer im Grünland sicher zu erkennen. Geplant ist die Weiterentwicklung zu einer Technologie, die am Ackerschlepper appliziert ist.

Projektthema:
Entwicklung eines Sensorarrays als Grundlage für die punktgenaue Ausbringung von Herbiziden zur Verminderung der erforderlichen Menge von Pflanzenschutzmitteln

Projektdurchführung:
Premosys GmbH
Higis-Ring 17–20
54578 Wiesbaum
Telefon:    06593 | 99862-0
Telefax:    06593 | 99862-19
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