SpectraROOT

Artificial Intelligence in Farming

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F&E-Vorhaben Umsetzungsphase 2

Hyperspektrales Master-Minirhizotron

FuE-Projekt

KATEGORIE

2

PARTNER

~ 605 Tsd. €

BUDGET

Apr. 2026 – Nov. 2028

LAUFZEIT

Das Team

Prof. Dr. Jürgen Kreyling

Universität Greifswald

Institut für Botanik und Landschaftsökologie
Experimentelle Pflanzenökologie

Prof. Dr.-Ing. Mark Vehse

Hochschule Stralsund

Fakultät Maschinenbau
Lehrgebiet: Konstruktion und digitale Produktentwicklung

Bo Peters

Universität Greigswald

wissenschaftliche*r Mitarbeiter*in

Mario Georgi

Hochschule Stralsund

wissenschaftliche*r Mitarbeiter*in

Ziel des Vorhabens

Das Projektziel ist die Entwicklung einer Minirhizotron (Wurzelscanner)-Mastereinheit. Diese soll eine verbesserte Unterscheidung zwischen Erdreich und Wurzeln durch multispektrale Bildaufnahmen ermöglichen. Mithilfe solcher Daten soll das Training bestehender Analyse-KI (z.B. RootDetector), durch Minimierung der manuellen Annotation von Trainingsdaten, vereinfacht oder sogar vollständig automatisiert werden. Dies ermöglicht eine rasche, standort-spezifische Modellgenerierung weitgehend ohne spezifisches pflanzenanatomisches Wissen. In Kombination mit günstigen, leicht verfügbaren Basis-Minirhizotronen werden so hochspezifische Modelle zur Wurzelwachstumsanalyse in Echtzeit mit räumlich hochaufgelösten Datenreihen bei gleichzeitiger Reduktion der Notwendigkeit von Fachkenntnissen möglich.

Die Herangehensweise

Das Projekt zielt auf die Kombination von Hyperspektral-Imaging und KI zur Analyse von Wurzeln ab. Die zu entwickelnde Minirhizotron-Mastereinheit bildet dabei Wurzelsysteme über einen größeren Spektralbereich ab. Dadurch verbessert sich die Genauigkeit der Wurzelerkennung erheblich. Durch Verschneiden der hochpräzisen Hyperspektraldaten mit regulären RGB-Daten werden Trainingsdaten für KI-Modelle erstellt, welche wiederum simple RGB-Daten analysieren, aufgenommen von kostengünstigen Minirhizotron-Basiseinheiten. Die Entwicklung und Integration leistungsfähiger, jedoch kompakter Hyperspektralsensoren ins beengte Innere eines Minirhizotrons ist technisch herausfordernd und erfordert neue Ansätze in der Implementierung der verfügbaren Sensortechnologie. Die Verbindung von Hyperspektral-Imaging und Neuronalen Netzwerken soll unspezifisch trainierte KI-Modelle mit geringer Genauigkeit oder hohen manuellen Aufwand in der Erstellung spezifischer Trainingsdaten ersetzen. Der Einsatz der Minirhizotron-Mastereinheit soll hier das aufwandsarme Training hochspezifischer Modelle in nahezu beliebigem Umfang ermöglichen

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