Automatische Detektion von Wurzelsystemen in Minirhizotron-Bildern

Zusammenfassung

An der Wurzelforschung besteht aufgrund der vielfältigen Wechselwirkungen zwischen Wurzelsystem und Boden ein großes Interesse. Für aussagekräftige Untersuchungen ist die Analyse von großen Bildmengen erforderlich. Die manuelle Auswertung ist zeitaufwendig und die Qualität der Ergebnisse hängt sehr stark von der Erfahrung der auswertenden Person ab. Dieses führt zu einer zunehmenden Automatisierung der Bildauswertung. Jedoch enthalten die Bilder komplexe und zufällig verzweigte Wurzelsysteme (s. Abb. 2). Die Detektion der Wurzelregionen ist besonders schwierig, da der Hintergrund sehr stark variiert und der Kontrast zwischen Boden und Wurzel oft sehr gering ist. Alle existierenden Verfahren zur automatischen Auswertung dieser Bilder sind regionenbasierte Ansätze, die davon ausgehen, daß die Grauwerte des Wurzelsystems sich gut von den Grauwerten des Hintergrundes trennen lassen. Diese Annahme ist aber im allgemeinen nicht erfüllt. Aus diesem Grund verfolgen wir in dieser Arbeit einen konturorientierten Ansatz. Nach der Detektion von signifikanten Wurzelbereichen, erweitern wir diese mittels heuristischer Suche zur optimalen Kontur. Die Basis des Verfahrens bildet der A—Algorithmus. Bei der Suche wird die parallele Struktur der Wurzel ausgenutzt, d.h. die Informationen der rechten und der linken Kontur fließen gemeinsam in die Bewertung ein.