SpectraROOT
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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