Bewertung der Messunsicherheit bei der Analyse von Obstbäumen mit mobilem 2D-Laserscanner

Abstract

Eine genaue Schätzung der geometrischen Pflanzenvariablen in Obstanlagen ist unerlässlich für deren präzise Bewirtschaftung. Auf dem Traktor montierte, mobile 2D-LiDAR-Systeme können die Aufnahme von 3D-Punktewolken der Oberflächen und somit eine Analyse des Wachstums von Obstbäumen in der Zukunft ermöglichen. Obwohl die Methode einige Vorteile hat, wie die Verwendung einer aktiven Lichtquelle zur Messung bei wechselnden Lichtverhältnissen, kann jedoch eine Verzerrung der 3D-Punktewolke aufgrund des störenden Einflusses von Reichweite und Einfallswinkel des Laserstrahls auftreten. Um diese Effekte zu quantifizieren, wurde ein Quader mit bekannter Größe vermessen. Die Oberfläche des Metallkastens wurde mit Bariumsulfat als Diffusionsbeschichtung modifiziert. Die Ergebnisse weisen darauf hin, dass die geschätzte mittlere Höhe des Kastens kleiner als die tatsächliche Höhe war, während die Breitenschätzung die tatsächliche Breite überschritt. Der höchste Fehler (RMSE) betrug 2,09 % bzw. 0,91 % für die Höhen- und Breitenschätzung. Es wurde festgestellt, dass die Schätzung des Volumens des Kastens und anschließend eines Obstbaums unter Verwendung von segmentierten Ebenen des Messobjektes zur Vermessung gut geeignet war und in kommerziellen Obstanlagen neue Möglichkeiten der Informationsgewinnung für die präzise, einzelbaumspezifische Bewirtschaftung bietet.