Hyperspektrale Bildanalyse zur Unterscheidung von <em>Ambrosia artemisiifolia</em> und <em>Tagetes</em> ssp.

Abstract

Zur Verhinderung der weiteren Verbreitung der Beifußblättrigen Ambrosie müssen Nester und Einzelpflanzen lokalisiert und bekämpft werden. Kamerasensoren, die berührungslos arbeiten und leicht an landwirtschaftliche und kommunale Fahrzeuge anzubringen sind, wären eine geeignete Technik, um große Landschaftsareale zu scannen. In Kleingärten kämen eher preiswerte Handmessgeräte in Betracht. Effektive Monitoringstrategien auf der Basis optischer Methoden setzen spektrale Unterschiede im Reflexionsverhalten von Ambrosia artemisiifolia L. gegenüber anderen Pflanzenarten voraus. Es wurde ein hyperspektraler Scanner entwickelt, um die Reflexionseigenschaften von Pflanzen zu analysieren. Beifuß-Ambrosien- und Tagetes-Pflanzen wurden an vier Terminen (bis zur Blüte) gescannt. Aus den Hyperspektralbildern erfolgte die Generierung der Referenzspektren ausgewählter Regionen von Blatt und Stiel beider Pflanzenarten mit der Software ENVI. Eindeutige spektrale Unterschiede in den Blättern beider Pflanzenarten waren an allen vier Messterminen nicht zu erkennen. Unterschiede traten hinsichtlich der Stiele der zwei Pflanzenarten besonders an den zwei ersten Messterminen auf. Die Reflexion der Stiele beider Pflanzenarten nahm im Gegensatz zu den Blättern, mit Ausnahme der Tagetes-Stiele am zweiten Termin, vom Grünbereich (550 nm) zum Rotbereich (640 nm) zu. An den beiden letzten Terminen war der Verlauf der Spektren von Blättern und Stielen wieder ähnlich. Eine Unterscheidung der zwei Pflanzenarten unter Verwendung dieser zwei Wellenlängen gelang nicht.

Stichwörter: Ambrosia artemisiifolia, hyperspektrale Bildanalyse, Pflanzenerkennung, Tagetes spp.

Hyperspectral image analysis for discrimination of Ambrosia artemisiifolia and Tagetes ssp.

To avoid a further spreading of ragweed, patches as well as single plants have to be located and destroyed. Camera sensors can operate contactless and can easily be fixed to farm and urban machines to scan huge landscape areas. In private gardens cheap hand held devices would come into consideration. Effective monitoring strategies based on optical methods imply spectral differences in the reflection behavior. A hyperspectral line scanner was developed to analyze the reflection properties of plants. Single plants of common ragweed and Tagetes were scanned four times (till flowering). With the software ENVI reference spectra for stems and leaves were generated separately. At all four measurement times no unique spectral differences of the leaves of both plant species were visible. But there were differences regarding the stems especially at the first and second measuring. In contrast to the leaves, the reflection of the stems was increasing from green (550 nm) to red (640 nm) with the exception of marigold stems on the second measuring time. At the third and fourth time the spectra of leaves and stems were similar. A discrimination of the two species by using these two wavelengths did not succeed.

Keywords: Ambrosia artemisiifolia, hyperspectral image analysis, plant discrimination, Tagetes spp.