Einsatz von Bildverarbeitungssystemen für die Unkrautkontrolle
Max Reijngoudt
Bei der Unkrautkontrolle und dem gezielten Besprühen mit Pestiziden ist es wichtig, ein hochwertiges Bildverarbeitungssystem einzusetzen, das entscheidend dazu beiträgt, schädliche Pflanzen/Unkräuter zu erkennen, die die Produktion von Nutzpflanzen beeinträchtigen können. Wir wissen, dass es schwierig sein kann, die richtige Bildverarbeitungseinrichtung und Software zu finden, die erforderlich ist, um den bestmöglichen Standard für eine optimale Produktion von Nutzpflanzen und mehr zu erreichen. Unsere Bildverarbeitungsprodukte und Preise sind verfügbar und leicht zugänglich, um direkten Zugang zu Informationen über dieses Bildverarbeitungssystem für die Unkrautkontrolle und das Besprühen von Pflanzenschutzmitteln zu ermöglichen.
Table of contents
In dieser Anwendung musste der Kunde, der sich wegen seiner Pestizidanwendung meldete, seine Pflanzen und die Umgebung mit einer Kamera erfassen, die über genügend Bilder pro Sekunde (FPS) und Megapixel (MP) verfügt. Die Kameras wurden an einem langen Balken (Arm) befestigt, der dann am Traktor angebracht wurde, der durch die Felder fahren sollte. Mit einer höheren FPS kann der Kunde kleine oder große Unkräuter erkennen, die in den verschiedenen Feldfrüchten wachsen. Mit diesen Informationen kann der Kunde dann sein System auslösen, um ein Pestizid auf das Unkraut zu sprühen, das das Wachstum seiner Pflanzen beeinträchtigt.
Kameraauswahl für die Pestizidbesprühung / Inspektion
Für dieses traktormontierte Bildverarbeitungssystem wollen wir zunächst die Kamera auswählen, die für den Kunden am besten geeignet ist. Wir müssen bedenken, dass eine hohe Bildrate für die Unkrautinspektion und -identifizierung bei der Pestizidbesprühung erforderlich ist und dass wir auch den Empfehlungen unserer Kunden nachkommen müssen. Wir haben uns für die 3MP-GigE-Kamera 'MER2-302-37GC-P' entschieden, da sie die Möglichkeit bietet, ein größeres Kabel zu verwenden, das Strom und Daten über ein Kabel überträgt. Da der Arm des Traktors mehr als 4,6 Meter lang ist, war eine USB3.0-Kamera nicht so gut geeignet wie die GigE-Kamera.
Der Kunde benötigte eine Farbkamera, um das Unkraut deutlich zu erkennen, sowie eine Kamera mit Global Shutter, da sich der Traktor während des gesamten Testzeitraums ständig bewegen wird. So wird sichergestellt, dass die Bilder nicht verzerrt werden. Weitere Informationen über Kameras mit Global Shutter und Rolling Shutter finden Sie in unserem Knowledge Center Rolling Shutter vs. Global Shutter
Frame Grabber für die Unkrautkontrolle
Da die Traktorarme jeweils 10 Kameras enthalten, benötigt der Kunde auch Framegrabber, um eine reibungslose Datenübertragung zwischen den Kameras zu gewährleisten. Sie können unsere verschiedenen verfügbaren Framegrabber sehen. Unser Adapter PCIe4x - 4x GigE PoE - quad bus kann 4 verschiedene Kameras gleichzeitig und unabhängig voneinander mit voller Geschwindigkeit verbinden. Dank der PoE-Funktion dieser Karte kann die PoE-Kamera über das gleiche Ethernet-Kabel mit Strom versorgt werden, das für die Datenübertragung verwendet wird.
Zur Ermittlung der benötigten Auflösung wurde die Mindestauflösung vom Kunden vorgegeben. Ausgehend von 3 Pixeln pro kleinstem Detail wurden für diese Anwendung mindestens 2000x1000 Pixel benötigt. Die 3MP GigE-Kamera 'MER2-302-37GC-P', die eine Auflösung von 2048X1536 hat, erfüllt die Anforderungen dieser Anwendung.
Schutz der Kamera
Der Kunde benötigte auch ein Gehäuse für seine Bildverarbeitungskamera, um sicherzustellen, dass kein Staub oder Feuchtigkeit in die Kamera und das Objektiv eindringen kann. Diese Bildverarbeitungskameragehäuse entsprechen der Schutzklasse IP67, um sicherzustellen, dass Ihre Bildverarbeitungskamera geschützt bleibt.
Mehrere Bildverarbeitungskameras auf einem Traktor
In dieser speziellen Anwendung wollte der Kunde eine 20-Kamera-Einrichtung. 10 der Kameras sollten an einem Arm des Traktors angebracht werden und umgekehrt. Alle Kameras sind die gleichen wie die in diesem Artikel erwähnten und auch das gleiche Objektiv wie im vorherigen Abschnitt. Dies wird dem Kunden die Möglichkeit geben, sein Pestizidspray einzusetzen, um das Wachstum seiner Pflanzen zu fördern und das schädliche Unkraut, das um sie herum wächst, zu stoppen. Für jede Kamera wurde ein 10 Meter langes GigE-Kabel benötigt, aber wenn Ihr Bildverarbeitungssystem verschiedene Optimierungen benötigt, können wir leicht Anpassungen vornehmen, um Ihren Bedarf an Bildverarbeitungsanwendungen zu erfüllen.
Auswahl des Objektivs
Nachdem wir die benötigte Auflösung kennen, müssen wir noch das richtige Objektiv für diese Anwendung finden, das wir mit Hilfe unseres Online-Objektivrechners berechnen. Wie Sie in der Abbildung sehen können, beträgt die Sensorgröße des MER2-302-37GC-P 1/1,8". Nach unseren früheren Berechnungen und den vom Kunden festgelegten Anforderungen ist bei einem FOV von 1050 x 880 mm ein Objektiv mit 6 mm Brennweite erforderlich. Das endgültige FOV beträgt etwa 1029 x 772 mm, was nach Rücksprache mit dem Kunden für seine Anwendung mehr als ausreichend war. Damit kann der Kunde einen ROI (Region of Interest) festlegen, um sicherzustellen, dass er genau das FOV hat, nach dem er bei 1000 mm HFOV gesucht hat. Unser 5MP 06mm C-Mount Objektiv 'VA-LCM-5MP-06MM-F1.4-015' ist eine hervorragende Lösung für die 3MP Kamera.
Machine Vision Beleuchtung für die Unkrautkontrolle
Für diese spezielle Anwendung waren bereits Beleuchtungen an den Traktorarmen und am Traktor selbst vorhanden, was zu einer ausreichenden Beleuchtung für diese Lösung führte. Wenn Ihre Anwendung in einem Szenario mit wenig Licht stattfindet, kann es sein, dass Sie eine andere Bildverarbeitungs-Beleuchtung benötigen. In diesem Fall können Sie sich mit uns in Verbindung setzen, indem Sie unten auf der Seite unser Kundendienstformular verwenden.
Image processing software to detect weeds
In manchen Fällen reichen unsere Kameras, Objektive und Beleuchtungslösungen für ein Bildverarbeitungssystem nicht aus. Unsere Kameras sind GenIcam-kompatibel, was bedeutet, dass sie mit einer Vielzahl von Drittanbieter-Software verwendet werden können, darunter MvTec Halcon, NI Labview, Cognex Vision Pro, Matlab, OpenCV und Arm Boards Software. Für die Erstprogrammierung kann unser kostenloses SDK verwendet werden, um Bilder zu erfassen und die Kameraparameter einzustellen. Das Softwareentwicklungskit ist kompatibel mit normalen und industriellen PCs und ARM-Plattformen, einschließlich NVIDIA TX-Serie und Raspberry Pi. Zu den unterstützten Betriebssystemen gehören Windows, Linux und Android.
Für die Beispielanwendung oben haben die Kunden ihr eigenes Softwarepaket entwickelt, das mit unserem SDK funktioniert. Für Ihre spezielle Anwendung müssen Sie möglicherweise eines unserer Softwarepakete für Computer Vision verwenden.
Unterstützung für das Bildverarbeitungssystem
Die maschinelle Bildverarbeitung bietet eine leistungsstarke und präzise Lösung für die Unkrautkontrolle und den gezielten Einsatz von Pflanzenschutzmitteln. Durch den Einsatz eines Kamerasystems mit hoher Bildrate und angemessener Auflösung können Landwirte ihre Ernteerträge und ihr Ressourcenmanagement erheblich verbessern. Durch die Kombination der in diesem Artikel genannten Bildverarbeitungskomponenten erhalten Landwirte ein wertvolles Instrument zur Optimierung der Unkrautbekämpfung und zur Maximierung der Pflanzengesundheit.
Möchten Sie von einem unserer Bildverarbeitungsspezialisten beim Aufbau Ihres eigenen Bildverarbeitungssystems zur Unkrauterkennung/Pestizidspritzung unterstützt werden? Nutzen Sie das unten stehende Formular, und wir werden uns so schnell wie möglich bei Ihnen melden.
