Leibniz Universität Hannover zur zentralen Website
Konstruktiver Ingenieurbau
Wasser und Umwelt
Geodäsie und Geoinformatik
Weitere Einrichtungen
Kontakt

Gurken wachsen sehen

GeoWerkstatt-Projekt des Monats Dezember 2014

Projekt: Gurken wachsen sehen

Forschende: Hai Huang, Jens-André Paffenholz, Corinna Harmening

Projektidee: Mittels Laserscanning Wachstumsbewegungen von Pflanzen beobachten

Dieses kooperative Forschungsprojekt zwischen dem Institut für Kartographie und Geoinformatik und dem Institut für Gartenbauliche Produktionssysteme (IGPS) der Leibniz Universität Hannover beschäftigt sich mit der automatisierten und berührungslosen Erfassung von Pflanzenbeständen mit Hilfe von Laserscannern. Das Ziel ist die Beurteilung von individuellen Pflanzenorganen, wie Stielen, Blättern und Früchten, in ihrer geometrischen Ausprägung. 

Die Innovation des Projekts ist die Verfügbarkeit einer räumlich und zeitlich dicht aufgelösten 3D Punktwolke für die Modellierung der Pflanzenorgane. Im Gegensatz zu dem bisher angewendeten manuellen Verfahren mittels elektromagnetischem Digitizer kann so eine erheblich größere Punktdichte in einer Größenordnung von 9 Punkten pro cm² je Organ in einem Abstand von ca. 1 m erzielt werden. Die hohe räumliche und zeitliche Auflösung der Morphologie der Pflanze kann zu einem besseren Verständnis der funktionell-strukturellen Pflanzenmodelle und deren Interaktion beitragen. Darüber hinaus können mit einer automatisierten und berührungslosen Datenerfassung im Bestand durch einen Messroboter, der einen Laserscanner als Hauptsensor trägt (Abbildung links), die Nachteile des bisherigen manuellen Digitalisierens ausgeräumt werden. Ebenfalls ergibt sich für das IGPS durch die hohe zeitliche Auflösung die Möglichkeit kurzzeitige Anpassungen (im Bereich von Minuten bis Stunden) der Pflanze über den Tag zu quantifizieren. Beispielhaft ist hier die Erkennung von Stress zu nennen, der neben funktionaler Anpassung auch durch morphologische Anpassung adaptiert wird.

Abbildung 1: Links: Eingefärbte Punktwolke eines Laserscans der Pflanze; Rechts: Vermaschtes Segmentierungsergebnis.
Abbildung 2: Messroboter.

Als Projektergebnis liegt eine aussagekräftige Segmentierung der 3D Punktwolke über die Zeit vor, vgl. Abbildung unten, in der unterschiedliche Organe farblich eingefärbt sind. Dem IGPS steht so für weitere Analysen ein detailliertes geometrischen Pflanzenmodell zur Verfügung, aus dem relevante Parameter wie die Blattflächen, abgeleiteten werden können.

Abbildung 3: Vermaschtes Segmentierungsergebnis für fünf aufeinanderfolgende Messepochen mit einem zeitlichen Abstand von fünf Minuten.