Vortrag zur Klausurtagung Früherkennung von Stress und Stresstoleranz Nutzung hochgenauer Messmethoden aus der Geodäsie -der Laserscanner- Heiner Kuhlmann, Stefan Paulus 23.7.2010

Warum Laserscanning? Laserscanning zur Vermessung von Pflanzen bietet einige Vorteile: der Laserscanner misst ohne Veränderung der Pflanze oder deren Struktur das Messverfahren ist unabhängig von der Beleuchtung ist außerdem mobil und flexibel einsetzbar Genauigkeit im 20 µm-Bereich Auflösung 14 µm -Ist industrieller Standard zur Überprüfung im µ-Bereich -bekanntes Werkzeug im Messwesen

Was bringen wir mit Zahlreiche Methoden zur Bestimmung geometrischer Veränderungen Laserscanning: Funktionsprinzip Stochastisches Modell Verknüpfung von Standpunkten Zur Zeit: Sammeln von Erfahrungen in der Analyse des Wachstums von Pflanzenteilen durch Vermessung von Blättern Ästen Frucht und Einzelsegmenten Großwurzeln (Rüben) Blättern, Blattfläche und Blattvolumen, Ästen, Länge und Volumen, Frucht und Einzelsegmente, Länge und Volumen,Großwurzeln (Rüben) -die extrem hohe Punktdichte führt zur Auflösung von Feinststrukturen der Pflanze -Der Messpunkt ist sehr klein, dafür werden sehr viele Punkte aufgenommen -Mittlere Punkt zu Punkt Auflösung 0,0137mm – alle Hunderstel Millimeter

Ergebnis aus Cropsense Vollständige Kenntnis der Scanhardware (Messarm + Scanner) Problem des Matching zwischen verschiedenen Zeitpunkten der Messung bei Pflanzen gelöst : Bewegungen Verformungen Abgrenzung Erfahrung in der Beschreibung von geometrischen Pflanzenveränderungen

Was können wir in 4 Jahren Erfassung von Kleinststrukturen (Blattdicke/Volumen, etc.) Möglichkeiten der Erfassung von Kleinstveränderungen an der Pflanze (Wachstum, Geometrieveränderungen, usw.) Erfahrungen in der Klassifizierung und Segmentierung von Laserscandaten von Pflanzen Bäumen - Zuordnung zu Blättern, Ast, o.Ä. Rüben – Segmentierung der Oberflächen somit auch Möglichkeiten des Vergleichs zwischen Pflanzen mit und ohne Stresssyntomen und schnelles Feedback über lokale Veränderungen der Pflanze

Was können wir in 4 Jahren Erfahrungen mit der Erstellung eines Referenzsystems zur Optimierung und Anpassung unterschiedlichster Messverfahren mit verschiedensten Werkzeugen. Möglichkeit der Fusion verschiedenster Sensoren zu einem hochgenauen Modell mit unterschiedlichsten Informationen bspw. Fusion von Range-Daten mit Farbdaten von Kameras Optimierung von Hyperspektralkameras , Photokameras, usw. Fusion mit (3D-Modell+Farbe+Floureszens+Wärmebild+…) Somit ergibt sich eine „vorbereitende“ Funktion sowie eine selbst messende Funktion in der Fusion.

Planziel der ersten Phase Parametrisierung / Modellierung der Pflanze anhand ihrer Struktur / Geometrie (bspw. Stamm, Äste, Zweige, Blätter, etc.) dies ermöglicht: Verfolgen des Wachstums einer Pflanze während verschieden langer Zeitperioden (monatlich/wöchentlich/täglich) unter verschiedensten Umweltbedingungen Vergleich zweier gleicher Pflanzen Anhand der Blätter Anhand der Blattfläche Anhand des Fruchtstandes Geometrie / Architektur Parametrisierung meint dabei die Beschreibung der Pflanze durch geodätisch messbare Parameter wie geometrische Größen und Anordnungen. Einschränkung ist dabei einzig die Größe und der zeitliche Aufwand (Auslegung auf Weinreben / Getreidegröße)

Vision Erkennen und Klassifizierung der Architektur der Pflanze Berücksichtigung von Effekten wie Blätter hängen lassen Verwelken/Veränderung der Form Rück- und Neubildungen Dadurch direktes Erkennen von Mangel Möglichkeit der Wachstumsbeschreibung Vorhersagen sind möglich

Vielen Dank für ihre Aufmerksamkeit.