Optische Strukturmodellierung von Pflanzen zur Erprobung optischer Sensorik in deren Nahfeld

• Antragsteller: Professor Dr.-Ing. Tran Quoc Khanh
• Fachliche Zuordnung: Messsysteme
• Förderung: Förderung seit 2023
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 516682649

Zur Verbesserung der Lichtsimulation im Nahfeld von Kulturpflanzen ist deren optische Modellierung erforderlich. Für diese Simulation erfolgen Modellbildungen in zwei Teilbereichen: (1) Erstellung eines Strukturmodells der Pflanzen, (2) Erstellung eines optischen Modells der Pflanzenbestandteile. Lücken in der Literatur zeigen sich bisher vor allem bei der Lichtsimulation im Nahfeld von Kulturpflanzen, insbesondere ist sehr wenig über die Genauigkeit solcher Simulationen bekannt. Optische Eigenschaften von Laubbäumen und Ackerpflanzen sind bereits untersucht - nicht jedoch die von Pflanzen, die typischerweise geschützt angebaut werden. Das vorliegende Forschungsvorhaben erstellt ein optisches Strukturmodell von jungen Gurkenpflanzen, welches im Anschluss exemplarisch für die virtuelle Erprobung optischer Sensorik verwendet wird. Das Anwendungsgebiet virtueller Pflanzen wird damit erweitert - vom systematischen Einsatz virtueller Pflanzen zum besseren Verständnis von pflanzenphysiologischen Zusammenhängen hin zur Verwendung virtueller Pflanzen, um Sensorik virtuell zu erproben und Zusammenhänge zwischen Metriken und Pflanzeneigenschaften virtuell zu analysieren. Ein beispielhaftes Anwendungsgebiet stellt hierbei die Phänotypisierung dar. Eine Sensorantwort bestimmter Merkmale kann vorab - ohne dass dieser Typ real existieren muss - simuliert werden. Nach Kenntnis des Antragsstellers ist dieser Ansatz bisher nicht umgesetzt worden. Dieses Vorhaben ist nur durch eine genaue spektrale Charakterisierung der optischen Elemente realisierbar, weswegen die Erfassung dieser Daten einen großen Anteil im Forschungsvorhaben einnimmt. Neben den ingenieurtechnischen Wissenschaften, die schwerpunktmäßig mit diesem Forschungsvorhaben adressiert sind, profitieren insbesondere jene Disziplinen, die sich im Allgemeinen mit virtuellen Pflanzen beschäftigen. Hier wird die Datenlage durch die gezielte Modellierung einer Modellpflanze, die Veröffentlichung des Modells sowie die zugehörigen Daten deutlich verbessert.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen