Die vorliegende Erfindung betrifft ein System zur automatischen Erkennung von Pflanzen.

Im Bereich der Landwirtschaft, aber auch im Bereich der Botanik und der Ausbildung im Zusammenhang mit Land- und Forstwirtschaftsberufen, aber auch im Bereich Biologie und Botanik, ist es notwendig, Pflanzen sicher erkennen zu können.

Aus der DE 43 29 343 A1 ist bereits ein feldtaugliches bildanalytisches Verfahren zur automatischen Erkennung und Bekämpfung von Unkrautarten bekannt. Dabei wird ein Rechner mit Kamera vor Ort aufgebaut, um dort Unkräuter erkennen zu können. Allerdings kann nur eine bestimmte Anzahl von Unkräutern erkannt werden, darüber hinaus ist das aus der DE 43 29 343 A1 bekannte System vergleichsweise groß und deshalb nicht gut handhabbar.

Aus der DE 10 2010 048 298 A1 ist weiter eine Einrichtung zur Erfassung des Wachstums einer Vielzahl biologischer Proben bekannt. Dabei geht es insbesondere um die Phänotypisierung bzw. Charakterisierung von Pflanzen. Mittels einer Einrichtung wird das Wachstum der Pflanzen erfasst. Diese Pflanzen sind also auf einer Regalfläche angeordnet. Eine Kamera ist an einer Verfahreinrichtung befestigt und oberhalb der Proben über mehrere Zeitabschnitte jeweils entlang den gleichen Verfahrweg verfahrbar. Dabei werden mosaikartig zusammengesetzte Einzelbilder von der Vielzahl der Proben erstellt, die in einer Datenbank gespeichert werden und als Kachelgraphik darstellbar sind.

Aus der DE 102 45 900 A1 ist ein bildbasiertes Anfragesystem für Suchmaschinen für mobile Endgeräte mit eingebauter Kamera bekannt. Mittels dieses Systems können Objekte automatisch erkannt werden. Dabei handelt es sich allerdings um Sehenswürdigkeiten einer Stadt oder die Texterkennung von Schildern, die in einer Sprache abgefasst sind, derer man selbst nicht mächtig sind. Weitere Anwendungsbereiche sind Stadt- und Museumsführer und/oder Gesichtserkennungssysteme. Aus der DE 101 10 979 A1 ist weiter eine Anordnung zur Verknüpfung von optisch erkannten Mustern mit Informationen bekannt. Diese Anordnung dient zur Verknüpfung von optisch erkennbaren Mustern eines Objekts mit Informationen mit einer Kamera zur Aufnahme des Musters, wobei weiter ein Musterspeicherbereich, in dem Referenzmuster abgelegt sind, mit einer Bearbeitungseinheit, die die Referenzmuster mit dem aufgenommenen Muster vergleicht und mit einem Informationsspeicherbereich, in dem die Informationen in Relation zu den Referenzmustern abgelegt sind, mit einer weiteren Baugruppe, die die Informationen verarbeitet, versehen ist. Als Hauptanwendungsbereich werden Universalfernbedienungen im Zusammenhang mit CD-Playern oder TV-Geräten benannt.

Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein System zur automatischen Erkennung von Pflanzen in vorteilhafter Weise weiterzubilden, insbesondere dahingehend, dass Pflanzen einfach und sicher erkannt werden können und eine zuverlässige Bestimmung bei gleichzeitig unmittelbarer Bearbeitung, d.h. Bestimmung innerhalb weniger Sekunden bzw. Minuten möglich ist.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch ein System zur automatischen Erkennung von Pflanzen mit den Merkmalen des Anspruchs 1 . Danach ist vorgesehen, dass ein System zur automatischen Erkennung von Pflanzen mit wenigstens einer zentralen Servereinheit, wenigstens einem Netzwerk, wenigstens einer automatischen Bildverarbeitungseinheit, wenigstens einer Pflanzendatenbankeinheit, in der Pflanzendaten eingespeichert sind, wenigstens einer Bilddatenbankeinheit, in der Bilddaten betreffend Pflanzen eingespeichert sind und mit wenigstens einem mobilen Endgerät mit wenigstens einer Kamera versehen ist, wobei die zentrale Servereinheit über das Netzwerk mit dem mobilen Endgerät im Betriebszustand in Datenverbindung ist, wobei mittels der Kamera des Endgeräts Bilddaten einer Pflanze erzeugbar und über das Netzwerk an die Servereinheit übertragbar sind, wobei die automatische Bildverarbeitungseinheit gemeinsam mit der Pflanzendatenbankeinheit und der Bilddatenbankeinheit anhand der übermittelten Bilddaten durch Abgleich mit in der Pflanzendatenbankeinheit und der Bilddatenbankeinheit die übermittelten Bilddaten der Pflanze dahingehend auswertet, dass die Pflanze bestinnnnbar ist und diese Bestinnnnung an das mobile Endgerät über das Netzwerk durch die Servereinheit rückübertragbar ist.

Die Erfindung basiert auf dem Grundgedanken, dass ein System zur automatischen Erkennung von Pflanzen bereitgestellt wird, wobei zur Bestimmung und Erkennung der Pflanze es genügt, mit dem mobilen Endgerät eine Aufnahme der Pflanze in jeglichem Wachstumsstadium der Pflanze zu machen. Dieses Bild wird sodann an die Servereinheit übertragen und dort mittels einer automatischen Bildverarbeitungseinheit weiterverarbeitet, automatisch erkannt und durch Abgleich mit einer Datenbank, in der Pflanzendaten und einer weiteren Datenbank, in der die zugehörigen Bilddaten zu den jeweiligen Pflanzen hinterlegt sind, abgeglichen. Anhand dieses Abgleichs ist es dann möglich, automatisch die auf dem Bild abgebildete Pflanze automatisch zu erkennen und diese Information an das mobile Endgerät zurück zu übertragen.

Des Weiteren kann vorgesehen sein, dass eine Pflanzenschutzmitteldatenbankeinheit vorgesehen ist, in der Pflanzenschutzmitteldaten eingespeichert sind, wobei weiter in der Pflanzenschutzmitteldatenbankeinheit Verknüpfungsdaten eingespeichert sind, mittels derer die Pflanzenschutzmitteldaten mit den Bilddaten und/oder Pflanzendaten durch ein Datenauswertemodul verknüpfbar sind. Denkbar ist in diesem Zusammenhang insbesondere, dass die Pflanzendaten und auch die Bilddaten im Zusammenhang mit sogenannten Unkräutern stehen. Insbesondere im landwirtschaftlichen und forstwirtschaftlichen Bereich kann es von Interesse sein, Pflanzen in jedem Wachstumsstadium und zu jeder Jahreszeit einfach anhand von Bilddaten bestimmen zu können und basierend auf dieser Bestimmung auch gleich einen Vorschlag erhalten zu können, welches Pflanzenschutzmittel, insbesondere Pestizid, verwendet werden kann bzw. verwendet werden soll, um die unerwünscht wachsenden Pflanzen entsprechend entfernen zu können.

Darüber hinaus kann vorgesehen sein, dass die Pflanzenschutzmitteldaten Wirkstoffgruppendaten und/oder Herstellerdaten betreffend den Hersteller eines Pflanzenschutzmittels umfassen. Durch die Angabe von Wirkstoffgruppendaten können im Hinblick auf zu verwendende Pflanzenschutzmittel mittels des Systems gezielt geeignete Wirkstoffgruppen angegeben werden, um hierdurch die Auswahl des geeigneten Pflanzenschutzmittels oder der geeigneten Pflanzenschutzmittel zu erleichtern. Denkbar ist insbesondere, dass entsprechend den Präferenzen im Hinblick auf einen bestimmten Hersteller eines Pflanzenschutzmittels Rechnung getragen werden kann. Hierdurch kann es für den Nutzer des Systems erleichtert werden, bereits eine Vorauswahl zu treffen, so dass direkt ihm zur Verfügung stehende Pflanzenschutzmittel vorgeschlagen werden und er nicht sich durch eine Vielzahl von möglichen Optionen hindurch scrollen und dort noch einmal gesondert selektieren muss.

Außerdem kann vorgesehen sein, dass weiter ein Filtermodul vorgesehen ist, mittels dessen voreinstellbar und/oder auswählbar ist, dass lediglich Herstellerdaten eines bestimmten Herstellers eines Pflanzenschutzmittels für die Verknüpfung der Pflanzenschutzmitteldaten mit den Bilddaten und/oder Pflanzendaten durch das Auswertemodul heranziehbar sind. Durch diese Vorauswahl kann die Handhabung des Systems vereinfacht werden. Darüber hinaus kann durch die Vorselektion der Herstellerdaten auch der Datenabfragevorgang vereinfacht und beschleunigt werden. Insbesondere ist es dadurch möglich, weniger Daten übertragen zu müssen und gleichzeitig auch in weniger Daten suchen zu müssen. Hierdurch wird die Abfragezeit und gleichzeitig auch das zu übertragende Datenvolumen reduziert.

Die Bilddaten können zusätzlich Ortsdaten, z.B. GPS-Daten aufweisen. Durch die Verknüpfung der bloßen Bilddaten mit Ortsdaten wird es möglich, das Vorkommen bestimmter Pflanzenarten mit Ortsdaten zu verknüpfen und hierdurch weitere Erkenntnisse über beispielsweise eine landwirtschaftlich genutzte Anbaufläche oder eine forstwirtschaftlich genutzte Fläche zu gewinnen. Denkbar ist auch, beispielsweise im Zusammenhang mit der Unkrautvernichtung entsprechende Unkrautvernichtungsmittel am richtigen Ort ausbringen zu können und hierdurch die Ausbringung zu erleichtern.

Darüber hinaus ist denkbar, dass die Bilddaten zusätzlich Datumsangaben aufweisen. Anhand der Datumsangaben ist es möglich, auf den Wachstumszustand der in den Bilddaten enthaltenen Pflanzendaten zu schließen. Je nach Jahresverlauf und Datum weist eine Pflanze unterschiedliche Wachstumszustände auf, die hierdurch leichter zuordenbar sind. Hierdurch kann auch die Zeit, die für eine Datenbankabfrage und Auswertung notwendig ist, reduziert werden. Denkbar ist beispielsweise, dass auch in der Pflanzendatenbankeinheit die hinterlegten Daten nach Jahreszeit sortiert sind bzw. eine Selektion nach Jahreszeit ermöglicht wird.

Die Bilddaten können zusätzlich Uhrzeitangaben aufweisen. Durch eine derartige Angabe wird es möglich, Licht und Schatteneffekte bei der Auswertung berücksichtigen zu können. Hierdurch kann die Qualität der Auswertung verbessert werden.

Des Weiteren kann vorgesehen sein, dass das mobile Endgerät ein Mobiltelefon, insbesondere ein Smartphone ist. Bei dem Smartphone kann es sich insbesondere um ein Smartphone mit einer Kamera und entsprechenden Verbindungen bzw. Anbindungen zum Internet handeln.

Des Weiteren kann vorgesehen sein, dass das mobile Endgerät ein Tablet-PC ist. Denkbar ist auch hier, dass es sich bei dem Tablet-PC um einen Tablet-PC handelt, der über eine Kamerafunktion und eine entsprechende Anbindung an das Internet verfügt.

Des Weiteren kann vorgesehen sein, dass weiter eine Pflanzenkrankheitsdatenbankeinheit vorgesehen ist, in der Pflanzenkrankheitsdaten eingespeichert sind, wobei weiter in der Pflanzenkrankheitsdatenbankeinheit Verknüpfungsdaten eingespeichert sind, mittels derer die Pflanzenkrankheitsdaten mit den Bilddaten und/oder Pflanzendaten durch das Datenauswertemodul verknüpfbar sind. Denkbar ist beispielsweise, anhand von erkannten Pflanzenkrankheiten, die automatisch durch das System erkannt werden können, beispielsweise anhand Farbe, Struktur und ggf. veränderter Farbe bzw. veränderter Struktur der Pflanze ein geeignetes Pflanzenschutzmittel auszusuchen. Denkbar ist aber auch, lediglich die Pflanzenkrankheiten automatisch erkennen zu können, um hieraus Rückschlüsse auf weitere landwirtschaftliche oder forstwirtschaftliche Maßnahmen ziehen zu können.

Darüber hinaus ist denkbar, dass weiter eine Pflanzenschädlingsdatenbankeinheit vorgesehen ist, in der Pflanzenschädlingsdaten eingespeichert sind, wobei weiter in der Pflanzenschädlingsdatenbankeinheit Verknüpfungsdaten eingespeichert sind, mittels derer die Pflanzenschädlingsdaten mit den Bilddaten und/oder Pflanzendaten durch das Datenauswertemodul verknüpfbar sind. Dadurch ergibt sich der Vorteil, bei der Aufnahme von Pflanzen und den entsprechenden Bilddaten darauf erkennbare Pflanzenschädlinge, wie beispielsweise Blattläuse, Käfer, Flöhe, Insekten oder auch entsprechende Abfraßmuster zu erkennen und mit in dem System vorgehaltenen entsprechenden Informationen abgleichen zu können. Dem Nutzer des Systems können hierdurch entsprechende Information bereitgestellt werden, welche Pflanzenschädlingen vorhanden sind. Weiter ist möglich, dass der Nutzer durch das System automatisch Informationen erhält, welche Pflanzenschutzmittel im Zusammenhang mit den erkannten Pflanzenschädlingen ausgewählt werden können.

Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung sollen nun anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert werden.

Die einzige Figur zeigt schematisch den generellen Aufbau der vorliegenden Erfindung, nämlich eine mögliche Ausführungsform eines Systems zur automatischen Erkennung von Pflanzen.

Die einzige Figur zeigt ein System 10 zur automatischen Erkennung von Pflanzen. Das System 10 weist eine zentrale Servereinheit 12 auf.

Des Weiteren ist ein Netzwerk 14 vorgesehen, hier das Internet, mittels dessen die zentrale Servereinheit 12 in Datenaustausch mit weiteren Geräten steht.

Die Servereinheit 12 weist eine automatische Bildverarbeitungseinheit 16, eine Pflanzendatenbankeinheit 18, eine Bilddatenbankeinheit 20, eine Pflanzenschutzmitteldatenbank 22 und ein Filtermodul 24 auf. Die Servereinheit 12 weist ferner ein Datenauswertemodul 30 auf.

In der Pflanzendatenbankeinheit 18 sind Pflanzendaten eingespeichert.

In der Bilddatenbankeinheit 20 sind ferner Bilddaten betreffend Pflanzen eingespeichert, typischerweise betreffend die Pflanzen, die auch in der Pflanzendatenbankeinheit 18 vorgehalten sind.

Die Bilddaten betreffend die Pflanzen betreffen Pflanzenbilddaten über den gesamten Jahreskreis betreffend Pflanzen in sämtlichen Wachstumsstufen und Ausgestaltungen. Die Pflanzenschutzmitteldatenbankeinheit 22 ist derart ausgebildet, dass in ihr Pflanzenschutzmitteldaten eingespeichert sind und darüber hinaus auch Verknüpfungsdaten, mittels derer die Pflanzenschutzmitteldaten mit Bilddaten und Pflanzendaten durch das Datenauswertemodul verknüpfbar sind.

Darüber hinaus sind auch Herstellerdaten betreffend den Hersteller eines Pflanzenschutzmittels in den Pflanzenschutzmitteldaten enthalten.

Das Filtermodul 24 ist derart ausgebildet, dass mittels des Filtermoduls 24 voreingestellt oder ausgewählt werden kann, dass lediglich Herstellerdaten eines bestimmten Herstellers eines Pflanzenschutzmittels für die Verknüpfung der Pflanzenschutzmitteldaten mit den Bilddaten und den Pflanzendaten durch das Datenauswertemodul 30 heranziehbar sind.

Durch das Datenauswertemodul 30 können anhand der in die Pflanzenschutzmitteldatenbank 22 eingespeicherten Verknüpfungsdaten Bilddaten mit Pflanzendaten verknüpft werden.

Des Weiteren ist eine Pflanzenkrankheitsdatenbankeinheit 32 vorgesehen, in der Pflanzenkrankheitsdaten eingespeichert sind. Des Weiteren sind in der Pflanzenkrankheitsdatenbankeinheit 32 Verknüpfungsdaten eingespeichert, mittels derer die Pflanzenkrankheitsdaten mit Bilddaten und Pflanzendaten durch das Datenauswertemodul 30 verknüpfbar sind.

Weiter ist eine Pflanzenschädlingsdatenbankeinheit 34 vorgesehen, in der Pflanzenschädlingsdaten eingespeichert sind. Des Weiteren sind in dieser Pflanzenschädlingsdatenbankeinheit 34 Verknüpfungsdaten eingespeichert, mittels derer die Pflanzenschädlingsdaten mit den Bilddaten und Pflanzendaten durch das Datenauswertemodul 30 verknüpfbar sind.

Die Bilddaten können zusätzlich Ortsdaten, hier GPS-Daten, Datumsangaben und auch Uhrzeitangaben aufweisen, also einen sogenannten Zeitstempel.

Zum System 10 gehören weiter mobile Endgeräte, wie beispielsweise ein Smartphone 26 oder ein Tablet-PC 28. Bei dem Smartphone kann es sich beispielsweise um ein I- Phone oder bei dem Tablet-PC beispielsweise um ein I-Pad handeln. Die Funktion des Systems lässt sich beispielsweise wie folgt beschreiben:

Mittels des Smartphones 26 oder des Tablet-PC 28 kann der Nutzer auf einer landwirtschaftlich genutzten Fläche oder einer forstwirtschaftlich genutzten Fläche ein Foto der zu untersuchenden Pflanze aufnehmen.

Dies kann beispielsweise aus einer App heraus oder auch direkt über die Kamerafunktion erfolgen. Dieses Foto ist neben den Ortsdaten auch mit einem Zeitstempel versehen und diese Informationen werden insgesamt über das Netzwerk 14, also das mobile Kommunikationsnetzwerk und das Internet an die zentrale Servereinheit 12 übertragen.

Die zentrale Servereinheit 12 weist hierzu entsprechende Dateneingangs- und -ausgangsmittel auf, mittels derer Daten empfangen aber auch rückübertragen werden können.

In der zentralen Servereinheit 12 wird mittels der automatischen Bildverarbeitungseinheit 16 eine Auswertung der übertragenen Bilder durchgeführt, um die auf den Bilddaten enthaltenen Informationen zu einer Pflanze anhand der in der Bilddatenbankeinheit 20 enthaltenen Bilddaten abzugleichen und in Zusammenhang mit der Pflanzendatenbankeinheit 18 die entsprechende Pflanze automatisch herauszufinden. Durch das Datenauswertemodul 30 kann dann nach Erkennung der Pflanze automatisch anhand der in der Pflanzenschutzmitteldatenbankeinheit 22 enthaltenen Pflanzenschutzmitteldaten ein Vorschlag herausgesucht werden, mit welchem Unkrautvernichtungsmittel oder Pflanzenschutzmittel weiter vorgegangen werden kann.

Anhand der übertragenen Bilddaten kann durch das Datenauswertemodul 30 auch anhand der in der Pflanzenkrankheitsdatenbankeinheit 32 erkannt werden, ob und welche Pflanzenkrankheiten vorliegen. Hier wird insbesondere aufgrund von Farbe und/oder Struktur bzw. der entsprechenden Veränderungen erkannt, ob bzw. welche Pflanzenkrankheit vorliegt. Dieser Vorgang erfolgt ebenfalls automatisch.

Anhand der aufgenommenen Bilddaten, die abgeglichen werden, kann auch gleichzeitig erkannt werden, inwieweit Pflanzenschädlinge vorhanden sind. Hierzu wird auf die in der Pflanzenschädlingsdatenbankeinheit 34 hinterlegten Daten zurückgegriffen, die dann entsprechend mit den weiteren vorhandenen Daten verknüpft werden. Beispielsweise kann auf die in der Pflanzenschutzmitteldatenbankeinheit 22 enthaltenen Pflanzenschutzmitteldaten entsprechend zurückgegriffen werden, um auch hier einen entsprechenden Vorschlag herauszusuchen, mit welchem Pflanzenschutzmittel, d.h.

Schädlingsbekämpfungsmittel vorgegangen werden kann. Die Auswertung erfolgt darüber, ob auf den übertragenen Bildern beispielsweise Blattläuse, Käfer, Flöhe, Insekten oder entsprechende Abfraßmuster erkennbar sind.

Die automatische Bilderkennung, die mittels der automatischen Bildverarbeitungseinheit 16 durchgeführt wird, kann sich anhand von Referenzpunkten bzw. Referenzstrukturen der in den übertragenen Bildern enthaltenen Bildinformationen betreffend die aufgenommenen Pflanzen orientieren.

Denkbar ist beispielsweise auch, dass einmal erkannte Daten auch genutzt werden, dass beispielsweise anhand der an die zentrale Servereinheit übertragenen Bilder diese Bildinformationen auch in die Pflanzendatenbankeinheit mit eingespeichert werden können. Es ist denkbar, dass dies erst erfolgen kann, wenn eine entsprechende Bestätigung durch einen qualifizierten Benutzer erfolgt ist. Ein derartiger Benutzer kann ein sog. Power-User oder ein Mitarbeiter des Betreibers sein, bei dem entsprechende Kenntnisse im Hinblick auf die Pflanzen vorhanden sind.

Im Zusammenhang mit den Pflanzenkrankheiten oder dem Auftreten von Pflanzenschädlingen kann es möglich sein, die entsprechenden Ortsdaten mit den Informationen betreffend die Pflanzenkrankheiten bzw. das Auftreten von Pflanzenschädlingen zu verknüpfen.

Aus den Informationen betreffend Ort und das Vorkommen von Pflanzenkrankheiten, Schädlingen, aber auch das Auftreten von Unkraut kann entsprechend erkannt werden, wo diese auftreten und diese Information weitergegeben werden. Hierüber lässt sich auch der Einsatz von Pflanzenschutzmitteln deutlich reduzieren, da beispielsweise nur die entsprechend identifizierten, betroffenen bzw. befallenen Regionen mit einem entsprechenden Pflanzenschutzmittel oder Schädlingsbekämpfungsmittel behandelt werden müssen. In diesem Zusammenhang ist insbesondere denkbar, das System zur automatischen Erkennung von Pflanzen auf einer Pflanzenschutzmittelspritze, die auf einem landwirtschaftlichen Nutzfahrzeug montiert ist, anzubringen, so dass beim Befahren der bewirtschafteten Fläche automatisch erkannt wird, wo der Bedarf an Ausbringen von Pflanzenschutzmitteln vorhanden ist und das Pflanzenschutzmittel bzw. Schädlingsbekämpfungsmittel dann dort gezielt ausgebracht wird.

Es ist auch denkbar, dass das System zwischen der zentralen Servereinheit und mehreren mobilen Endgeräten oder auch einem entsprechenden Experten-Calicenter oder einer Experten-Zentrale eine Chatfunktion bereitstellt, so dass die Nutzer mit den mobilen Endgeräten 26, 28 sich mit Experten oder auch untereinander zu entsprechenden, mittels der mobilen Endgeräte aufgenommenen Bilder betreffend Pflanzen, Schädlinge oder Pflanzenkrankheiten austauschen können.

Diese Informationen können automatisch an das mobile Endgerät 26 oder 28 durch die Servereinheit 12 rückübertragen werden.

Darüber hinaus kann vorgesehen sein, dass mittels des Filtermoduls 24, entweder einstellbar durch den Nutzer oder voreingestellt durch den Hersteller, im Zusammenhang mit der erkannten Pflanze nur die Pflanzenschutzmitteldaten eines bestimmten Herstellers übertragen werden.

Grundsätzlich ist aber auch denkbar, dass beispielsweise bei Deaktivierung des Filtermoduls 24 oder entsprechender Einstellung des Filtermoduls 24 sämtliche möglichen Pflanzenschutzmittel oder Pestizide oder Unkrautvernichtungsmittel entsprechend herausgesucht und von der Servereinheit 12 über das Netzwerk 14 an die mobilen Endgeräte 26 oder 28 rückübertragen werden.

Bezugszeichen

System

Servereinheit

Netzwerk

Bildverarbeitungseinheit

Pflanzendatenbankeinheit

Bilddatenbankeinheit

Pflanzenschutzm itteldatenbank

Filtermodul

Smartphone

Tablet-PC

Datenauswertemodul

Pflanzenkrankheitsdatenbankeinheit

Pflanzenschädlingsdatenbankeinheit