AT508711B1 - METHOD AND DEVICE FOR SEARCHING AND DETECTING ANIMALS HIDDEN IN AGRICULTURAL FIELDS AND MEADOWS - Google Patents

Abstract

Die Suche von in Feldern und Wiesen (2) versteckten Tieren (1) erfolgt bei einer in Streifen ablaufenden, maschinellen Bear­beitung in zwei Bereichen, die bei Bewegung des landwirtschaft­lichen Fahrzeugs nacheinander den zu untersuchenden Bearbei­tungsstreifen überprüfen. Der erste, in Fahrtrichtung (6) vor­dere Bereich wird mit einem oder mehreren Vorfeldsensoren (3) und der nachfolgende, zweite Bereich mit einer oder mehreren Kameras (4) untersucht. Bei Auftreten eines tiercharakteristi­schen Detektionssignals eines der Vorfeldsensoren an einer Ge­ländestelle wird eine nachfolgende Kamera getriggert, die dann in der Position dieser Geländestelle mit zugleich triggerbarem Blitzlicht (7) eine Bildaufnahme auslöst und von der Stelle, an der dieses Detektionssignal ausgelöst wurde, ein Bild zur Aus­wertung mittels eines Mustererkennungsalgorithmus anfertigt. Wird durch den Mustererkennungsalgorithmus auf ein sicher detektiertes Tier entschieden, wird ein Alarmsignal abgegeben.Anwendung im Acker- und Pflanzenbau.The search of animals (1) hidden in fields and meadows (2) takes place in the course of a mechanical striping operation in two areas, which, when the agricultural vehicle moves, successively check the processing strip to be examined. The first, in the direction of travel (6) front area is examined with one or more apron sensors (3) and the subsequent second area with one or more cameras (4). When an animal-characteristic detection signal of one of the apron sensors occurs at an off-road location, a subsequent camera is triggered, which then triggers an image acquisition in the position of this terrain location with simultaneously triggerable flash light (7) and an image for evaluation from the location at which this detection signal was triggered using a pattern recognition algorithm. If a reliably detected animal is decided by the pattern recognition algorithm, an alarm signal is emitted. Application in agriculture and crop production.

Description

österreichisches Patentamt AT 508 711 B1 2012-07-15Austrian Patent Office AT 508 711 B1 2012-07-15

Beschreibung [0001] Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Suche und Erkennung von in landwirtschaftlichen Feldern und Wiesen versteckten Tieren bei einer in Streifen ablaufenden, maschinellen Bearbeitung, insbesondere Mahd, dieser landwirtschaftlichen Flächen unter Verwendung einer oder mehrerer an einem landwirtschaftlichen Fahrzeug angebrachter und zum Boden hin ausgerichteter Kameras, deren aufgenommene und gespeicherte Bilder einem Mustererkennungsalgorithmus übergeben werden, wobei dann, wenn durch den Mustererkennungsalgorithmus auf ein detektiertes Tier entschieden wird, ein Alarmsignal abgegeben wird.Description [0001] The invention relates to a method for searching and detecting animals hidden in agricultural fields and meadows in strip processing, in particular mowing, of these agricultural areas using one or more attached to an agricultural vehicle and towards the ground aligned cameras, the recorded and stored images are passed to a pattern recognition algorithm, wherein when the decision is made by the pattern recognition algorithm on a detected animal, an alarm signal.

[0002] Die Erfindung betrifft auch eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens.The invention also relates to a device for carrying out the method.

[0003] Bei der Bearbeitung landwirtschaftlicher Flächen sterben nach Schätzungen jedes Jahr ca. 500 000 Wildtiere allein in Deutschland. Ein Großteil davon fällt der Grünlandmahd zum Opfer, die größtenteils zur Futtergewinnung für Milchkühe dient. Vor allem Rehkitze, die üblicherweise genau in der Mähperiode geboren werden, werden unbeabsichtigt, aber unvermeidbar verletzt und erleiden zumeist einen qualvollen Tod. Aber auch junge Hasen, Gelege und geschlüpfte Bodenbrüter fallen der Frühjahrsmahd zum Opfer. Grund dafür ist das instinktive Verharren der neugeborenen Tiere bei Gefahr (Drückverhalten) bzw. das zu langsame Fliehen. Darüber hinaus kann bei der Silage des durch Kadaverteile kontaminierten Mähguts rasch ein geruchloses tödliches Gift namens Botulinumtoxin entstehen, das die mit einem derart kontaminierten Mähgut gefütterten Tiere ebenfalls eines qualvollen Todes sterben lässt. Durch den Verlust der Nutztiere wird der Landwirtschaft außerdem ein erheblicher finanzieller Schaden zugefügt.According to estimates, each year about 500,000 wild animals die in Germany alone when processing agricultural land. Much of it falls victim to the grassland mowing, which mostly serves to feed dairy cattle. Especially fawns, which are usually born exactly in the mowing period, are accidentally injured but unavoidably injured and usually suffer a painful death. But also young rabbits, eggs and hatched ground breeders fall victim to the spring mahd. The reason for this is the instinctive persistence of the newborn animals in danger (pushing behavior) or the too slow flight. In addition, the silage of cadaver-contaminated crops can quickly produce an odorless deadly toxin called botulinum toxin, which also causes the animals fed on such contaminated crops to die a painful death. The loss of livestock also causes considerable financial damage to agriculture.

[0004] Für die maschinelle landwirtschaftliche Bearbeitung von Feldern und Wiesen, insbesondere die maschinell durchgeführte Grünlandmahd, sollte es also immer ein Ziel sein, verbesserte Verfahren und Vorrichtungen einzusetzen, die zu einer Reduzierung von getöteten Wildtieren führen.For the mechanical agricultural processing of fields and meadows, in particular the machine-carried grassland mow, it should therefore always be an objective to use improved methods and devices that lead to a reduction of killed wild animals.

[0005] Es ist bekannt, Rehkitze und andere junge Wildtiere mit Infrarot-Sensoren zu erkennen. Ein Gerät mit derartigen Sensoren detektiert Temperaturunterschiede in einer Wiese und funktioniert sehr gut am frühen Morgen, wenn die Sonne die Wiese noch nicht erwärmt hat. Da die Wiesen aber vorwiegend bei Sonnenschein gemäht werden, also dann, wenn die Wiesen von der Sonne bereits erwärmt wurden, und deswegen die Infrarot-Sensoren des Geräts viele Fehlalarme verursachen, ist ein solches Gerät für den Einsatz am Mähwerk ungeeignet.It is known to detect fawns and other young wild animals with infrared sensors. A device with such sensors detects temperature differences in a meadow and works very well in the early morning when the sun has not yet warmed the meadow. However, since the meadows are mainly mowed in sunshine, so when the meadows have already been heated by the sun, and therefore cause the device's infrared sensors many false alarms, such a device is unsuitable for use at the mower.

[0006] Eine Einrichtung zur Erkennung von in landwirtschaftlich genutztem Grund versteckten Wildtieren mittels einer an einem landwirtschaftlichen Bearbeitungsfahrzeug angebrachten optischen Sensoranordnung aus Infrarot-Detektoren ist z.B. aus DE 37 30 449 C2 bekannt.[0006] Means for detecting wild animals hiding on an agricultural land by means of an optical sensor array of infrared detectors mounted on an agricultural processing vehicle is disclosed in e.g. from DE 37 30 449 C2.

[0007] Im Forschungsstadium befindet sich ein traktortaugliches Gerät, das auf Basis von Mikrowellen-Radarsensoren Rehkitze und andere Tiere an Hand des hohen Wassergehalts erkennen kann.In the research stage is a tractor-compatible device that can recognize fawns and other animals based on the high water content based on microwave radar sensors.

[0008] Daneben wird auch an bildgebenden Verfahren gearbeitet. Hier werden Kameras eingesetzt, die an einem am landwirtschaftlichen Bearbeitungsfahrzeug befestigten Auslegerarm senkrecht von oben etwa im Abstand von 1,2 0 m zum Erdboden in den nächsten Mähstreifen hineinblicken. Die Bildaufnahmen werden gespeichert und in einem Rechner an einen Mustererkennungsalgorithmus übergeben. Dieser entscheidet automatisch, ob auf dem Bild ein Rehkitz enthalten ist oder nicht. Als Kameras werden RGB-, Monochrom- oder thermische Infrarot-Kameras eingesetzt.In addition, work is also being done on imaging methods. Here, cameras are used, which look at a fixed to the agricultural processing vehicle boom vertically from above approximately at a distance of 1.2 0 m to the ground in the next Mähstreifen. The image recordings are stored and transferred in a computer to a pattern recognition algorithm. This decides automatically whether in the picture a fawn is included or not. The cameras used are RGB, monochrome or thermal infrared cameras.

[0009] Die Erschütterungen der Kameras, die durch das raue Gelände verursacht werden, führen zu unscharfen Bildern. Dieses und die komplexen Lichtverhältnisse aufgrund des Einsatzes im Freien, d.h. eine ständig wechselnde Intensität der Beleuchtung, stellen eine enorme Herausforderung an den Mustererkennungsalgorithmus dar. Standardverfahren, wie sie in der industriellen Bildverarbeitung verwendet werden (wie z.B. Schwellwert-Detektion, Kantendetektion, Blob-Detection, ...) sind dieser Aufgabe nicht gewachsen. Deshalb muss ein aufwändigerer 1 /13 österreichisches Patentamt AT 508 711 B1 2012-07-15The vibrations of the cameras, which are caused by the rough terrain, lead to blurred images. This and the complex lighting conditions due to outdoor use, i. a constantly changing intensity of illumination poses an enormous challenge to the pattern recognition algorithm. Standard methods used in industrial image processing (such as threshold detection, edge detection, blob detection, ...) are not up to this task. Therefore, a more complex 1/13 Austrian Patent Office AT 508 711 B1 2012-07-15

Algorithmus verwendet werden. Diese Algorithmen benötigen in der Regel sehr viel Rechenzeit (einige Sekunden bis Minuten). Eine echtzeitfähige Verarbeitung ist nicht möglich, wenn z.B. alle 33,3 ms ein neues Bild analysiert werden muss. Dies wäre nämlich dann der Fall, wenn die Kameras im Videomodus mit einer Bildabtastrate von 3 0 Hz betrieben würden. Bei einer Fahrtgeschwindigkeit des landwirtschaftlichen Bearbeitungsfahrzeugs von 20 km/h, einem Gesichtsfeldwinkel von 25° und einem Kameraabstand von 1,20 m zum Boden würden sich die Bilder zu ca. 35 % überlappen.Algorithm can be used. These algorithms usually require a lot of computing time (a few seconds to minutes). Real-time processing is not possible if e.g. every 33.3 ms a new image needs to be analyzed. This would be the case if the cameras were operated in video mode with an image sampling rate of 3 0 Hz. At a driving speed of the agricultural processing vehicle of 20 km / h, a visual field angle of 25 ° and a camera distance of 1.20 m to the ground, the images would overlap to about 35%.

[0010] In den Lagern der Jungtiere sind oftmals so starke Kontrastverhältnisse, verursacht durch Sonnenlicht und Schatten, dass die digitalen Kamerachips im VIS-Bereich auf Grund ihrer eingeschränkten Dynamik keine ausreichende Bildqualität liefern, um die Jungtiere gut und einwandfrei zu detektieren.In the camps of juveniles are often so strong contrast ratios caused by sunlight and shadows that the digital camera chips in the VIS area due to their limited dynamics do not provide sufficient image quality to detect the juveniles well and flawlessly.

[0011] In DE 100 16 688 C2 ist bereits eine erweiterte Einrichtung behandelt, bei der am landwirtschaftlichen Bearbeitungsfahrzeug eine oder mehrere Multisensoreinheiten vorgesehen sind, die jeweils aus einem IR-Strahlungssensor, einem Radar-Mikrowellensensor und/oder einer bildgebenden Kamera bestehen. Aus den Mess-Signalen der Sensoren jeder Multisensoreinheit wird ein gleitender Mittelwert gebildet, aus dem ein etwas größerer gleitender Schwellenwert abgeleitet wird, der ständig mit dem aktuellen Messwert verglichen wird. Bei Überschreiten des gleitenden Schwellenwertes wird ein Alarmsignal ausgelöst, das anzeigt, dass sich ein Objekt vor dem Fahrzeug befindet, das wärmer und/oder feuchter als der Untergrund ist. Auf einem durch die Kamera aufgenommenen Bild lässt sich dann die Situation vor dem Fahrzeug betrachten.In DE 100 16 688 C2 an advanced device is already being treated, in which one or more multi-sensor units are provided on the agricultural processing vehicle, each consisting of an IR radiation sensor, a radar microwave sensor and / or an imaging camera. From the measurement signals of the sensors of each multisensor unit, a moving average is formed, from which a slightly larger sliding threshold value is derived, which is constantly compared with the current measured value. When the sliding threshold is exceeded, an alarm signal is triggered indicating that an object is in front of the vehicle that is warmer and / or wetter than the ground. The situation in front of the vehicle can then be viewed on a picture taken by the camera.

[0012] Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Verfahren und eine Vorrichtung zu schaffen, mit denen sich versteckte Jungtiere während der Feld- und Wiesenbearbeitung bei unterschiedlichsten Lichtverhältnissen sicher entdecken lassen und sich darüber hinaus die Anzahl der aufzunehmenden Bilder reduzieren lässt, so dass auch der für die Bildauswertung benötigte Rechenaufwand gesenkt wird.Object of the present invention is to provide a method and apparatus that can be safely discover hidden juveniles during field and meadow processing under different lighting conditions and also reduces the number of images to be recorded, so that too the computational effort required for the image evaluation is reduced.

[0013] Gemäß der vorliegenden Erfindung, die sich auf ein Verfahren der eingangs genannten Art bezieht, wird die gestellte Aufgabe dadurch gelöst, dass der/den Kamera/s zur Suche und Erkennung der versteckten Tiere in Fahrtrichtung des landwirtschaftlichen Fahrzeugs vorgelagerte Vorfeldsensoren zugeordnet sind, wobei die Suche und Erkennung in zwei Bereiche aufgeteilt wird, die bei Bewegung des landwirtschaftlichen Fahrzeugs nacheinander den zu untersuchenden Bearbeitungsstreifen überprüfen, wobei der erste, in Fahrtrichtung vordere Bereich mit den Vorfeldsensoren und der zweite, dem ersten Bereich nachfolgende Bereich mit der/den Kamera/s untersucht wird, dass bei Auftreten eines für das Vorhandensein eines Tieres charakteristischen Detektionssignals eines der Vorfeldsensoren die nachfolgende Kamera in diese vorangegangene, bei der Auslösung des Detektionssignals bestandene Position des Vorfeldsensors gefahren wird und mittels dieser Kamera von der Stelle, an der das Detektionssignal ausgelöst worden ist, unter gleichzeitiger Triggerbarkeit eines Blitzlichtes ein Bild zur anschließenden Auswertung mittels des Mustererkennungsalgorithmus angefertigt wird.According to the present invention, which relates to a method of the type mentioned above, the object is achieved in that the / the camera / s are assigned to the search and detection of the hidden animals in the direction of travel of the agricultural vehicle upstream apron sensors, wherein the search and detection is divided into two areas which, when the agricultural vehicle is moving, successively check the processing strip to be examined, the first area in front in the direction of travel with the apron sensors and the second area following the first area with the camera / s is examined that when a characteristic of the presence of an animal detection signal of one of the apron sensors, the subsequent camera is moved to this previous, prevailed in the triggering of the detection signal position of the apron sensor and by means of this camera from the point at which the detection signal has been triggered, with simultaneous triggerability of a flash, an image for subsequent evaluation by means of the pattern recognition algorithm is made.

[0014] Das Verfahren nach der vorliegenden Erfindung bewältigt also sowohl die Aufgabe der Bildreduzierung, nämlich durch die Vorselektion von tierrelevanten Geländestellen ("Points of Interest") mittels der Vorfeldsensoren, als auch das Problem der Erkennung versteckter Tiere bei unterschiedlichsten Licht- und Kontrastverhältnissen, und zwar indem zusätzlich mit der Kameraauslösung gleichzeitig ein Blitzlicht getriggert wird.Thus, the method according to the present invention copes with both the task of image reduction, namely by the preselection of animal-relevant terrain ("Points of Interest") by means of the apron sensors, as well as the problem of detecting hidden animals under different light and contrast conditions , and in addition by simultaneously triggering a flashlight with the camera release.

[0015] Als Vorfeldsensoren können Infrarot-Sensoren eingesetzt werden, wie beispielsweise diejenigen, die bei dem im Handel erhältlichen tragbaren Infrarot-Wildretter eingebaut sind. Es können aber auch andere Sensoren als Vorfeldsensoren dienen. Ein Mikrowellen-Radarsensor könnte beispielsweise Stellen mit einem hohen Wassergehalt finden, die dann mit einer Kamera näher untersucht werden, um festzustellen, ob es sich hier tatsächlich um ein Jungtier handelt oder um etwas anderes.As the front sensors infrared sensors can be used, such as those that are installed in the commercially available portable infrared Wildretter. However, other sensors can also serve as apron sensors. For example, a microwave radar sensor could find spots with a high water content, which are then more closely examined by a camera to see if it is actually a pup or something else.

[0016] Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung werden die Vorfeldsensoren 2/13 österreichisches Patentamt AT 508 711 B1 2012-07-15 mit einer hohen Sensitivität ausgelegt, derart, dass die Wahrscheinlichkeit sehr hoch ist, dass ein tatsächlich in der Wiese oder im Feld vorhandenes Tier bei der Suche mit den Vorfeldsensoren auch erkannt wird.According to a preferred embodiment of the invention, the apron sensors 2/13 Austrian Patent Office AT 508 711 B1 2012-07-15 are designed with a high sensitivity, such that the probability is very high that one actually in the field or in the field existing animal in the search with the apron sensors is also detected.

[0017] Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung ist vorgesehen, dass die Sensitivität der Vorfeldsensoren so ausgelegt wird, dass alle zu detektierenden Tiere erfasst werden, wobei Fehler, die in einer Nichterfassung eines Tieres bestehen, nicht entstehen, und dass bei der Suche mittels der Vorfeldsensoren jedoch Fehler auch in größerer Anzahl auftreten können, bei denen in Fehler auch in größerer Anzahl auftreten können, bei denen in der Wiese oder im Feld auch Stellen für eine folgende Nachprüfung durch die nachfolgende/n Kamera/s signalisiert werden, an denen kein Tier vorhanden ist. Die Sensitivität der Vorfeldsensoren muss also so ausgelegt werden, dass zumindest alle Tiere erfasst werden und dabei Fehler, die in einer Nichterfassung eines Tieres bestehen (Fehler 2. Art), nicht Vorkommen. Es dürfen aber bei der Suche mittels der Vorfeldsensoren jedoch insofern Fehler (Fehler 1. Art) auftreten, als in der Wiese oder im Feld auch Stellen für eine folgende Nachprüfung durch die nachfolgende/n Kamera/s signalisiert werden, an denen kein Tier vorhanden ist. Fehler 1. Art dürfen ruhig etwas höher sein.According to a further feature of the invention it is provided that the sensitivity of the apron sensors is designed so that all animals to be detected are detected, with errors that consist in a non-detection of an animal, do not arise, and that in the search by means of Apron sensors, however, errors may also occur in larger numbers, which can occur in errors in larger numbers, in which in the field or in the field and points for subsequent verification by the subsequent / n camera / s are signaled at which no animal is available. The sensitivity of the apron sensors must therefore be designed so that at least all animals are detected and thereby errors that consist in a non-detection of an animal (error 2nd type), not occurrence. However, in the search by means of the apron sensors, however, errors (error of the first kind) may occur insofar as in the field or in the field also points for a subsequent check by the following camera (s) are signaled, at which no animal is present , Error 1st kind may be slightly higher.

[0018] Es gilt demnach: Hohe Sensitivität = kleiner Fehler 2. Art; niedrige Relevanz = hoher Fehler 1. Art. Sensitivität ist hier die Wahrscheinlichkeit, dass ein tatsächlich in der Wiese vorhandenes Jungtier von den Vorfeldsensoren auch erkannt wird. Relevanz ist hier die Wahrscheinlichkeit, dass bei einem Signal eines Vorfeldsensors auch wirklich ein Jungtier in der Wiese lag.It therefore applies: High sensitivity = small error 2nd kind; low relevance = high error 1. Type. Sensitivity is the probability that a young animal actually present in the meadow is also recognized by the apron sensors. Relevance here is the probability that with a signal of an apron sensor really a cub was lying in the meadow.

[0019] Der zu verwendende Vorfeldsensor muss also auf ein Merkmal ansprechen, das bei den gesuchten Tieren in jedem Fall besteht.The apron sensor to be used must therefore respond to a feature that exists in each case in the animals searched.

[0020] Vorzugsweise sprechen die verwendeten Vorfeldsensoren auf mindestens ein physikalisches Merkmal an, das bei den gesuchten Tieren in jedem Fall besteht. Als Vorfeldsensoren können Infrarot-Sensoren eingesetzt werden, die eine hohe Sensitivität und niedrige Relevanz aufweisen, wenn sie generell auf hohe Empfindlichkeit eingestellt und die Messungen über den gesamten Tagesverlauf gemittelt werden. In der Wiese liegende Tiere werden von einem derartigen Sensor mit hoher Wahrscheinlichkeit erkannt; jedoch wird auch bei vielen Objekten, die kein Tier sind, Alarm ausgelöst. Insofern bietet er sich als Vorfeldsensor gut an.Preferably, the apron sensors used respond to at least one physical feature that exists in each case in the animals searched. As front-end sensors, infrared sensors can be used which have a high sensitivity and low relevance, if they are generally set to high sensitivity and the measurements are averaged over the entire course of the day. In the meadow lying animals are detected by such a sensor with high probability; however, alarms are also triggered on many objects that are not animals. In this respect, he offers himself well as apron sensor.

[0021] Der Mikrowellen-Radarsensor hat bezüglich Sensitivität und Relevanz ein ähnliches Verhalten und kann deswegen ebenfalls vorteilhaft als Vorfeldsensor verwendet werden.The microwave radar sensor has a similar behavior in terms of sensitivity and relevance and can therefore also be advantageously used as a front-end sensor.

[0022] Erfindungsgemäß kann zur zeitkorrekten Auslösung der Kamera/s nach der Ausgabe eines für das Vorhandensein eines Tieres charakteristischen Detektionssignals eines Vorfeldsensors eine genaue Positionsbestimmung vorgenommen werden, so dass die Aufnahmen der Kamera/s genau dann erfolgen, wenn die Kamera/s am Ort des durch den Vorfeldsensor vorher erkannten und mittels des Detektionssignals signalisierten Merkmals ist/sind. Hierzu wird eine möglichst genaue Positionsbestimmung des Merkmalsortes benötigt. Der zeitliche Abstand zwischen dem Zeitpunkt A, zu dem der Vorfeldsensor ein in der Wiese liegendes Tier passiert, und dem Zeitpunkt B, zu dem die Kamera das Tier passiert, ist von der Fahrtgeschwindigkeit des landwirtschaftlichen Fahrzeugs abhängig. Bei konstanter Geschwindigkeit ist die Verwendung der vom Tachometer des landwirtschaftlichen Fahrzeugs gemessenen Geschwindigkeit zur Positionsbestimmung ausreichend. Sobald aber zwischen den Zeitpunkten A und B eine Beschleunigung ungleich 0 auftritt, würde die Kamera an der falschen Stelle eine Aufnahme machen. Damit wäre das System unbrauchbar. Aus diesem Grund ist eine genauere Positionsbestimmung besonders wichtig.According to the invention for accurate timing of the camera / s after the issue of a characteristic of the presence of an animal detection signal of an apron sensor an accurate position determination can be made so that the images of the camera / s take place exactly when the camera / s in place of the previously detected by the apron sensor and signaled by the detection signal feature is / are. For this purpose the most accurate possible position determination of the feature location is required. The time interval between the time A at which the apron sensor passes an animal lying in the meadow and the time B at which the camera passes the animal depends on the traveling speed of the agricultural vehicle. At constant speed, the use of the speed measured by the agricultural vehicle's tachometer to determine the position is sufficient. But as soon as an acceleration not equal to 0 occurs between times A and B, the camera would take a picture in the wrong place. This would render the system useless. For this reason, a more precise position determination is particularly important.

[0023] Um die Anzahl der genauer zu untersuchenden tierrelevanten Geländestellen ("Points of Interest") weiter zu reduzieren, kann beim Vorfeldsensor eine zusätzliche Selektion stattfinden. Im Falle eines Infrarot-Sensors kann mit Hilfe der durch den Positionsgeber bekannten Fahrtgeschwindigkeit ein zu kurzes Signal (hervorgerufen durch ein Objekt, das beispielsweise kleiner als ein Rehkitz ist) oder ein zu langes Signal (hervorgerufen durch ein Objekt, das größer als 3/13 österreichisches Patentamt AT 508 711 B1 2012-07-15 ein Rehkitz ist) verworfen werden. Nur wenn das Signal wie im Falle der Erfassung eines Tieres von charakteristischer Dauer ist, wird ein für eine Nachführung und Triggerung einer Kamera wirksames Detektionssignal abgegeben.In order to further reduce the number of animal-relevant terrain points ("Points of Interest") to be examined, an additional selection can take place at the apron sensor. In the case of an infrared sensor can be too short signal (caused by an object that is, for example, smaller than a fawn) or too long a signal (caused by an object that is greater than 3/13 Austrian Patent Office AT 508 711 B1 2012-07-15 a fawn is) be discarded. Only when the signal is of characteristic duration as in the case of detection of an animal, a detection signal effective for tracking and triggering of a camera is emitted.

[0024] Nach einem anderen Erfindungsmerkmal wird zur Reduzierung der Anzahl von Fehlsignalisierungen der durch Infrarot-Sensoren realisierten Vorfeldsensoren die Empfindlichkeit der Infrarot-Sensoren in Abhängigkeit von der jeweils gemessenen Sonnenlichtstrahlung automatisch eingestellt.According to another feature of the invention, the sensitivity of the infrared sensors is automatically adjusted depending on the respective measured sunlight radiation to reduce the number of Fehlsignalisierungen realized by infrared sensors apron sensors.

[0025] Erfindungsgemäß werden die als Vorfeldsensoren eingesetzten Infrarot-Sensoren generell auf hohe Empfindlichkeit eingestellt und die Messungen über den gesamten Tagesverlauf gemittelt, wodurch sich eine hohe Sensitivität und niedrige Relevanz der Vorfeldsensoren ergeben.According to the invention, the infrared sensors used as apron sensors are generally set to high sensitivity and the measurements averaged over the entire course of the day, resulting in a high sensitivity and low relevance of the apron sensors.

[0026] Gegenstand der Erfindung ist auch eine Vorrichtung zur Suche und Erkennung von in landwirtschaftlichen Feldern und Wiesen versteckten Tieren bei einer in Streifen ablaufenden, maschinellen Bearbeitung, insbesondere Mahd, dieser landwirtschaftlichen Flächen mittels einer oder mehreren an einem landwirtschaftlichen Fahrzeug angebrachter und zum Boden hin ausgerichteter Kameras, deren aufgenommene und gespeicherte Bilder einem Mustererkennungsalgorithmus übergeben werden, wobei dann, wenn durch den Mustererkennungsalgorithmus auf ein zu detektierendes Tier entschieden wird, von einem Signalgeber ein Alarmsignal abgegeben wird, dadurch gekennzeichnet, dass ein oder mehrere Vorfeldsensoren am landwirtschaftlichen Fahrzeug in einem ersten, in Fahrtrichtung vorderen Bereich angeordnet sind und die Kamera/s, die mit einem Blitzlicht ausgestattet ist/sind, in einem zweiten, dem ersten Bereich in Fahrtrichtung nachfolgenden Bereich am landwirtschaftlichen Fahrzeug angeordnet ist/ sind, dass am landwirtschaftlichen Fahrzeug ein Steuergerät angebracht ist, mittels dessen Steuersignalen eine Kamera bei Auftreten eines für das Vorhandensein eines Tieres charakteristischen Detektionssignals eines der Vorfeldsensoren in die betreffende Position dieses Vorfeldsensors fahrbar ist, dass das Steuergerät auch die Funktionen zur Steuerung der Auslöse-zeitpunkte der Kamera/s und zur Auswertung der Kamerabilder um-fasst, wobei eine mittels eines Positionsgebers in die betreffende Position eines Vorfeldsensors gefahrene Kamera von der Stelle, an der das Detektionssignal des betreffenden Vorfeldsensors ausgelöst worden ist, ein Bild zur anschließenden Auswertung mittels des Mustererkennungsalgorithmus anfertigt, und dass dem Steuergerät der Signalgeber zugeordnet ist, der dann, wenn durch den Mustererkennungsalgorithmus auf ein sicher detektiertes Tier entschieden wurde, ein Alarmsignal abgibt.The invention also provides a device for the search and detection of animals hidden in agricultural fields and meadows in a running in strips, machining, especially mowing, this agricultural land by means of one or more attached to an agricultural vehicle and to the ground aligned cameras, the recorded and stored images are passed to a pattern recognition algorithm, wherein when the decision is made by the pattern recognition algorithm on an animal to be detected, an alarm signal is emitted by a signal generator, characterized in that one or more apron sensors on the agricultural vehicle in a first are arranged in the direction of travel front area and the camera / s, which is / are equipped with a flashlight, is arranged in a second, the first area in the direction of travel subsequent area on the agricultural vehicle / is, in that a control device is mounted on the agricultural vehicle, by means of which control signals a camera can be moved when a detection signal of one of the apron sensors characteristic for the presence of an animal enters the relevant position of this apron sensor, that the control device also has the functions for controlling the triggering times of the camera / s and for evaluating the camera images um-sums, wherein a driven by a position sensor in the relevant position of an apron sensor camera from the point at which the detection signal of the relevant apron sensor has been triggered, an image for subsequent evaluation using the pattern recognition algorithm makes, and the signal generator is assigned to the control unit, which emits an alarm signal when the decision was made by the pattern recognition algorithm on a safely detected animal.

[0027] Vorzugsweise ist als Vorfeldsensor ein pyroelektrischer Infrarot-Sensor vorgesehen, der eine relativ konstante Responsitivity-Kurve im Frequenzbereich von 1 Hz - 500 Hz aufweist, um die Frequenz- bzw. Fahrtgeschwindigkeitsabhängigkeit der Detektionsrate zu unterbinden.Preferably, a pyroelectric infrared sensor is provided as a front-end sensor, which has a relatively constant responsitivity curve in the frequency range of 1 Hz - 500 Hz in order to prevent the frequency or Fahrtgeschwindigkeitsabhängigkeit the detection rate.

[0028] Weitere Ausgestaltungen des Verfahrens und der Vorrichtung nach der vorliegenden Erfindung sind in den sich auf die unabhängigen Patentansprüche unmittelbar oder mittelbar rückbeziehenden Ansprüchen angegeben.Further embodiments of the method and the device according to the present invention are specified in the claims directly or indirectly referring back to the independent claims.

[0029] Die Erfindung wird nachfolgend im Einzelnen anhand von Figuren und vorteilhaften Ausführungsbeispielen von Vorrichtungen für die Durchführung des Verfahrens erläutert. Es zeigen: [0030] Fig. 1 die schematische Darstellung des Aufbaus einer Anordnung von Vorfeldsensor und Kamera an einem Traktorauslegerarm, [0031] Fig. 2 in einem fahrstreckenabhängigen Diagramm den Signalverlauf des Ausgangs signals LU [V] eines Vorfeldsensors, der durch einen schnellen pyroelektrischen Infrarot-Sensor realisiert ist, beim Passieren eines Rehkitzes, [0032] Fig. 3 das im Diagrammbeispiel von Fig. 2 vom Vorfeldsensor passierte Rehkitz in einer bildlichen Ansicht mit weißer Passierlinie, 4/13The invention will be explained in detail below with reference to figures and advantageous embodiments of devices for carrying out the method. 1 shows a schematic representation of the construction of an arrangement of apron sensor and camera on a tractor boom arm, FIG. 2 shows in a trajectory-dependent diagram the signal curve of the output signal LU [V] of a front-end sensor which is replaced by a fast pyroelectric infrared sensor is realized when passing a fawn, Fig. 3 in the diagram example of Fig. 2 passed by the apron sensor fawn in a pictorial view with white pass line, 4/13

österreichisches Patentamt AT 508 711 B1 2012-07-15 [0033] Fig. 4 in einem fahrtstreckenabhängigen Diagramm mögliche Signale eines Vorfeld sensors bei Fahrt über eine Wiese, wobei das Diagramm lediglich der Veranschaulichung dienen soll, da in einer realen Wiese die Signale wesentlich seltener Vorkommen, und [0034] Fig. 5 eine perspektivische Ansicht eines an einem landwirtschaftlichen Fahrzeug an zubringenden Positionsgebers mit Reflexlichtschranken.Austrian Patent Office AT 508 711 B1 2012-07-15 Fig. 4 in a trip-dependent diagram possible signals of an apron sensor when driving over a meadow, the diagram is only intended to illustrate, since in a real field, the signals much rarer Occurrence, and [0034] FIG. 5 is a perspective view of a position sensor with reflex light barriers to be applied to an agricultural vehicle.

[0035] Fig. 1 zeigt in einer Seitenansicht den schematischen Aufbau einer beispielhaften Vorrichtung nach der vorliegenden Erfindung. Die zur Suche und Erkennung von Jungtieren 1 in einer Wiese 2 dienende Sensoranordnung mit einem Vorfeldsensor 3 und einer Kamera 4 ist an einem Auslegerarm 5 des Traktors für ein mähendes landwirtschaftliches Fahrzeug montiert. Da der Vorfeldsensor 3 in Fahrtrichtung 6 des Fahrzeugs vorn sitzt, "sieht" er eine tierrelevante Geländestelle ("Point of Interest") als erstes. Erst danach passiert die Kamera zur genaueren Untersuchung diese Geländestelle. An dieser Geländestelle befindet sich in Fig. 1 ein Jungtier 1 am Boden. Die Kamera 4 ist mit einem Blitzlicht 7 ausgestattet, das zusätzlich zum Kameraauslösungszeitpunkt getriggert werden kann. Das Blitzlicht 7 ist besonders deswegen zweckmäßig, weil in den Lagern der Jungtiere 1 in der Wiese 2 häufig sehr ausgeprägte, durch Sonnenlicht und Schatten verursachte Kontrastverhältnisse anzutreffen sind, so dass die digitalen Kamerachips im VIS-Bereich infolge ihrer eingeschränkten Dynamik keine ausreichende Bildqualität liefern, um die Jungtiere 1 gut zu detektieren.Fig. 1 shows in a side view the schematic structure of an exemplary device according to the present invention. The sensor arrangement with a front-end sensor 3 and a camera 4, which is used to search for and identify young animals 1 in a meadow 2, is mounted on a boom arm 5 of the tractor for a mowing agricultural vehicle. Since the apron sensor 3 is located in front in the direction of travel 6 of the vehicle, " sees " He is the first to have an animal-relevant terrain point ("point of interest"). Only then does the camera pass this area for a closer examination. At this terrain is located in Fig. 1, a cub 1 on the ground. The camera 4 is equipped with a flash 7, which can be triggered in addition to the camera release time. The flash 7 is particularly useful because in the camps of the young 1 in the meadow 2 often very pronounced, caused by sunlight and shade contrast ratios are encountered, so that the digital camera chips in the VIS area due to their limited dynamics not provide sufficient image quality, to detect the young 1 well.

[0036] Die Aufnahme der Kamera 4 muss dann erfolgen, wenn die Kamera 4 den Ort der durch den Vorfeldsensor 3 erkannten tierrelevanten Geländestelle mit dem in Fig. 1 dargestellten Jungtier 1 durchläuft. Es wird deswegen eine genaue Positionsbestimmung dieser Geländestelle durchgeführt, worauf im weiteren Verlauf dieser Beschreibung noch im Einzelnen eingegangen wird.The recording of the camera 4 must then take place when the camera 4 passes through the location of the detected by the apron sensor 3 animal-relevant terrain with the juvenile 1 shown in Fig. 1. It is therefore carried out a precise position determination of this terrain, which will be discussed in the further course of this description in detail.

[0037] Als Vorfeldsensor 3 wird vorzugsweise ein pyroelektrischer Infrarot-Sensor verwendet, ähnlich dem des tragbaren Infrarot-Wildretters. Er weist jedoch demgegenüber eine relativ konstante Responsitivity-Kurve im Frequenzbereich von 1 Hz - 500 Hz auf, um die Frequenz-bzw. Fahrtgeschwindigkeitsabhängigkeit der Detektionsrate zu unterbinden.As a front-end sensor 3, a pyroelectric infrared sensor is preferably used, similar to that of the portable infrared wildlife rescuer. In contrast, it has a relatively constant responsivity curve in the frequency range of 1 Hz - 500 Hz in order to reduce the frequency or frequency. Driving speed dependence of the detection rate to prevent.

[0038] Zusätzlich wird dieser Vorfeldsensor 3 um eine Photodiode erweitert, die in Richtung Himmel blickt, um die Empfindlichkeit des als Infrarot-Sensor realisierten Vorfeldsensors 3 zu regulieren. Denn bei starkem Sonnenlicht wird sowohl das Fell des Jungtieres 1 als auch die Wiese erwärmt. Allerdings erwärmt sich ein Tierfell deutlich stärker (bis über 60 °C) als Grashalme und Blätter einer Wiese 2 (bis ca. 40°C) - bei einem sonnigen Tag mit ca. 30‘O im Schatten. Das Jungtier 1 wird dann trotz weniger empfindlichem Vorfeldsensor 3 noch erkannt; die Fehlalarme bei großblättrigen Pflanzen reduzieren sich aber stark. Am frühen Morgen, wenn noch keine Sonne am Himmel steht, wird eine höhere Empfindlichkeit des Vorfeldsensors 3 benötigt, um die ca. 25°C warmen Tierkörper aus einer durchschnittlich 17*0 warmen Umgebung herausfiltern zu können.In addition, this apron sensor 3 is extended by a photodiode, which looks towards the sky to regulate the sensitivity of the realized as an infrared sensor apron sensor 3. Because in strong sunlight, both the coat of the young animal 1 and the meadow is heated. However, an animal's coat heats up significantly more (over 60 ° C) than blades of grass and leaves of a meadow 2 (up to 40 ° C) - in a sunny day with about 30'O in the shade. The cub 1 is then still recognized despite less sensitive apron sensor 3; The false alarms in large-leaved plants are reduced but strong. In the early morning, when there is no sun in the sky, a higher sensitivity of the apron sensor 3 is needed to filter out the approximately 25 ° C warm carcasses from an average 17 * 0 warm environment can.

[0039] Ein schneller pyroelektrischer Infrarot-Sensor wird beim Passieren eines Rehkitzes in der Wiese ein Signal ausgeben, das ähnlich zu demjenigen von Fig. 2 ist. Pyroelektrische Sensoren reagieren nur auf Temperaturänderungen. Der Wechsel von einer kalten zu einer warmen Stelle äußert sich in einem positiven impulsartigen Amplitudenausschlag, der Wechsel von einer warmen zu einer kalten Stelle dagegen in einem negativen impulsartigen Amplitudenausschlag. An Hand des zeitlichen Abstandes der beiden äußeren Maxima kann über Hinzunahme des Positionssignals die Größe des passierten Objektes, in diesem Fall des in Fig. 3 dargestellten Rehkitzes, abgeschätzt werden. In dem in Fig. 2 und Fig. 3 dargestellten Beispiel der Geländeabtastung mittels eines pyroelektrischen Infrarot-Sensors wird die das Rehkitz aufweisende Geländeszene von Fig. 3 von links nach rechts entlang der weißen Linie vom Vorfeldsensor passiert, der infolgedessen das in Fig. 2 gezeigte Ausgangssignal Uout [V] in Abhängigkeit von der Wegstrecke x [m] abgibt. Wenn die anhand des Ausgangssignals des Infrarot-Sensors ermittelte Größe zu derjenigen von gesuchten Tieren passt, wird die als Hauptsensor dienende Kamera im nächsten Schritt zur richtigen Zeit getriggert. Wenn nicht, wird diese wegen der 5/13 österreichisches Patentamt AT 508 711 B1 2012-07-15A fast pyroelectric infrared sensor will emit a signal when passing a fawn in the meadow, which is similar to that of Fig. 2. Pyroelectric sensors only react to temperature changes. The change from a cold to a warm place manifests itself in a positive pulse-like amplitude excursion, whereas the change from a warm to a cold place manifests itself in a negative pulse-like amplitude excursion. On the basis of the time interval of the two outer maxima, the size of the passed object, in this case the fawn shown in FIG. 3, can be estimated by adding the position signal. In the example of the terrain scan by means of a pyroelectric infrared sensor shown in FIGS. 2 and 3, the doe-scene scene of FIG. 3 is passed from left to right along the white line from the apron sensor, which consequently follows that shown in FIG Output signal Uout [V] depending on the distance x [m] outputs. If the size determined from the output signal of the infrared sensor matches that of searched animals, the camera serving as the main sensor is triggered at the correct time in the next step. If not, this will be because of the 5/13 Austrian Patent Office AT 508 711 B1 2012-07-15

Temperaturverhältnisse an sich als tierrelevant angenommene Geländestelle ("Point of Interest") verworfen.Temperature conditions in itself rejected as animal-relevant assumed terrain ("Point of Interest").

[0040] Fig. 4 zeigt in einem Diagramm mögliche Signale des als pyro-elektrischer Infrarot-Sensor ausgeführten Vorfeldsensors in Abhängigkeit von der vom Traktor bei der Bearbeitung zurückgelegten Fahrtstrecke [mm]. Die im Bereich a liegenden Impulsausschläge sind zu dicht beieinander, um einem in der Wiese liegenden Rehkitz zu entsprechen. Der Bereich b liegt zwischen zwei signifikanten Impulsausschlägen. In diesem Bereich sind die Ausschläge dazwischen sehr klein. Die Länge zwischen den beiden signifikanten Impulsausschlägen passt zu einem in der Wiese verborgenen Rehkitz. In diesem Fall muss also ein zu einer Kameratriggerung führendes Detektionssignal ausgelöst werden. Der Bereich c entspricht im Hinblick auf die darin auftretenden impulsartigen Signale dem Bereich b, ist jedoch zwischen dem großen positiven und dem großen negativen Impulsausschlag zu lang für ein in der Wiese verstecktes Rehkitz. Durch diese neuartige Filterung der Detektionssignale der Vorfeldsensoren kann die Zahl der falschen Alarme, die eine Kameratriggerung hervorrufen würden, reduziert werden.4 shows a diagram of possible signals of the run-up sensor designed as a pyroelectric infrared sensor as a function of the distance covered by the tractor during machining [mm]. The impulse ripples lying in region a are too close together to correspond to a fawn lying in the meadow. The area b is between two significant pulse excursions. In this area, the rashes in between are very small. The length between the two significant pulse rashes matches a roe deer hidden in the meadow. In this case, therefore, a leading to a camera triggering detection signal must be triggered. The area c corresponds to the area b with respect to the pulse-like signals occurring therein, but is too long between the large positive and the large negative pulse deflection for a fawn hidden in the meadow. By this novel filtering of the detection signals of the apron sensors, the number of false alarms that would cause a camera trigger can be reduced.

[0041] Alternativ oder in Kombination zu einem pyroelektrischen Infrarot-Sensor kann auch ein Mikrowellen-Radarsensor als Vorfeldsensor verwendet werden. Gerichtete Mikrowellenstrahlung einer bestimmten Frequenz wird von einer Antenne in Richtung zur Oberfläche (z.B. Erdboden) unter einem bestimmten Einfallswinkel ausgestrahlt. Ein schräger Einfall der Wellen zur Oberfläche bringt den Vorteil, dass die Wellen von einer ebenen, stark reflektierenden Oberfläche, z.B. einer Wasserpfütze, nicht zur Antenne zurück reflektiert werden. An der Empfangsantenne werden die von der Bodenoberfläche und die vom verdeckenden Material (z.B. Gras) gestreuten Mikrowellen und die von einem interessierenden Objekt reflektierten Wellen empfangen. Durch das Mischen des Empfangssignals mit dem ursprünglich ausgesendeten Signal erhält man ein Signal mit der Dopplerfrequenz, was den Vorteil bringt, dass nur relativ zum landwirtschaftlichen Fahrzeug bewegte Objekte einen Beitrag zur Detektion liefern. Statische Objekte wie Auslegerarm, Sensoren oder die direkte Signal Überkopplung zwischen der Sende-und Empfangsantenne erzeugen bei der Mischung einen Gleichanteil, der nicht dopplerrelevant ist und herausgefiltert werden kann. Der ideale Frequenzbereich der Mikrowellenstrahlung hängt von den Materialeigenschaften des Bodens, des verdeckenden Materials und der Größe des zu detektierenden Objektes ab. Der Öffnungswinkel der Antenne wird idealerweise so groß gewählt, dass der ausgeleuchtete Bereich auf der Oberfläche genauso groß ist wie die Projektion des zu detektierenden interessierenden Objekts auf dem Boden. Es können Objekte mit hohem Wassergehalt, wie z.B. Lebewesen, oder Metallteile detektiert werden. Als verwendbare Mikrowellen-Frequenzen kommen nur Frequenzen aus lizenzfreien ISM-Bändern in Frage. Die vorteilhaft gewählte Frequenz liegt hier bei 5,8 GHz, da weniger Störungen durch Streuung am Bewuchs als z.B. bei 24 GHz auftreten. Außerdem sind bei niedrigeren Frequenzen günstigere Systemkomponenten erhältlich.Alternatively or in combination with a pyroelectric infrared sensor and a microwave radar sensor can be used as a front-end sensor. Directed microwave radiation of a given frequency is radiated from an antenna toward the surface (e.g., ground) at a certain angle of incidence. An oblique incidence of the waves to the surface has the advantage that the waves from a flat, highly reflective surface, e.g. a puddle of water, not to be reflected back to the antenna. At the receiving antenna, the microwaves scattered from the ground surface and those from the occluding material (e.g., grass) and the waves reflected from an object of interest are received. By mixing the received signal with the originally transmitted signal, a signal with the Doppler frequency is obtained, which has the advantage that only objects moving relative to the agricultural vehicle make a contribution to the detection. Static objects such as cantilever arm, sensors or the direct signal coupling between the transmitting and receiving antenna produce a DC component during mixing, which is not doppler-relevant and can be filtered out. The ideal frequency range of the microwave radiation depends on the material properties of the soil, the covering material and the size of the object to be detected. The aperture angle of the antenna is ideally chosen so large that the illuminated area on the surface is the same size as the projection of the object of interest to be detected on the ground. Objects with high water content, e.g. Living things, or metal parts are detected. Suitable microwave frequencies are only frequencies from license-free ISM bands in question. The favorably chosen frequency here is 5.8 GHz, since less disturbances due to scattering on the vegetation than e.g. occur at 24 GHz. In addition, cheaper system components are available at lower frequencies.

[0042] Als Positionsgeber kommen vorzugsweise zwei Varianten in Betracht.As a position sensor are preferably two variants into consideration.

[0043] Die erste Variante ist ein Positionsgeber, der die Umdrehungen eines in ständigem Bodenkontakt befindlichen Rades eines landwirtschaftlichen Fahrzeugs misst. Hier bietet sich in vorteilhafter Weise ein auf die Achse eines solchen Rades montierter Integralgeber an.The first variant is a position sensor which measures the revolutions of a wheel in constant contact with the ground of an agricultural vehicle. Here, an integral mounted on the axis of such a wheel integrator offers in an advantageous manner.

[0044] Alternativ kann aber auch ein Positionsgeber verwendet werden, wie er in Fig. 5 abgebildet ist. Hier werden zwei Reflexlichtschranken 8 verwendet, die ein Schwarz-Weiß-Streifenmuster 9 abtasten, das am Rand eines sich in ständigem Bodenkontakt befindlichen, auf einer Achse 10 montierten Rad 11 angebracht ist. Es sind zwei Reflexlichtschranken 8 erforderlich, damit Vorwärts- und Rückwärtsbewegungen des landwirtschaftlichen Fahrzeugs bei der Zählung der überstrichenen Streifen berücksichtigt werden können.Alternatively, however, a position sensor can be used, as shown in Fig. 5. Here, two reflected light barriers 8 are used, which scan a black and white stripe pattern 9, which is mounted on the edge of a permanently in contact with the ground, mounted on an axle 10 wheel 11. There are two retro-reflective sensors 8 required so that forward and backward movements of the agricultural vehicle can be considered in the count of the swept strips.

[0045] Die zweite Variante eines Positionsgebers besteht in der Kombination eines Satellitennavigationsempfängers (Differential GPS oder Galileo) mit einem Beschleunigungssensor. Der Beschleunigungssensor kann hohe Beschleunigungen sehr gut wahrnehmen und genau bestimmen. Bei langsamen Änderungen wird die Messung ungenau. Mit der zusätzlichen Information eines Satellitennavigationsempfängers kann dieses Defizit ausgeglichen werden. Denn 6/13The second variant of a position sensor is the combination of a satellite navigation receiver (differential GPS or Galileo) with an acceleration sensor. The acceleration sensor can very well perceive and accurately determine high accelerations. With slow changes, the measurement becomes inaccurate. With the additional information of a satellite navigation receiver, this deficit can be compensated. Because 6/13

Claims (22)

österreichisches Patentamt AT 508 711 B1 2012-07-15 dieses System kann langsame Beschleunigungsänderungen feststellen, ist aber für sich allein zu ungenau für Zentimeterauflösung, die für Vorrichtungen gemäß der vorliegenden Erfindung benötigt wird. [0046] Die Positionsbestimmung wird zur Steuerung des Zeitpunkts des Kameraauslösungszeitpunkts verwendet. Dabei wird die Geometrie der aus Vorfeldsensor/en und Kamera/s bestehenden Sensoranordnung berücksichtigt, also der Abstand zwischen Vorfeldsensor/en (gegebenenfalls unter Berücksichtigung der "Blickrichtung" vor allem beim Mikrowellen-Radarsensor) und Kamera/s. BEZUGSZEICHENLISTE 1 Jungtier; Tier; Rehkitz 2 Wiese; Feld 3 Vorfeldsensor 4 Kamera 5 Auslegerarm 6 Infrarot-Sensoren (Vorfeldsensoren) 7 Blitzlicht 8 Reflexlichtschranke 9 Schwarz-Weiß-Streifenmuster 10 Achse 11 Rad Patentansprüche 1. Verfahren zur Suche und Erkennung von in landwirtschaftlichen Feldern und Wiesen versteckten Tieren bei einer in Streifen ablaufenden, maschinellen Bearbeitung dieser landwirtschaftlichen Flächen, insbesondere Mahd, unter Verwendung einer oder mehrerer an einem landwirtschaftlichen Fahrzeug angebrachter und zum Boden hin ausgerichteter Kameras, deren aufgenommene und gespeicherte Bilder einem Mustererkennungsalgorithmus übergeben werden, wobei dann, wenn durch den Mustererkennungsalgorithmus auf ein detektiertes Tier entschieden wird, ein Alarmsignal abgegeben wird, dadurch gekennzeichnet, dass der/den Kamera/s (4) zur Suche und Erkennung der versteckten Tiere (1) in Fahrtrichtung (6) des landwirtschaftlichen Fahrzeugs vorgelagerte Vorfeldsensoren (3) zugeordnet sind, wobei die Suche und Erkennung in zwei Bereiche aufgeteilt wird, die bei Bewegung des landwirtschaftlichen Fahrzeugs nacheinander den zu untersuchenden Bearbeitungsstreifen überprüfen, wobei der erste, in Fahrtrichtung vordere Bereich mit den Vorfeldsensoren und der zweite, dem ersten Bereich nachfolgende Bereich mit der/den Kamera/s untersucht wird, dass bei Auftreten eines für das Vorhandensein eines Tieres charakteristischen Detektionssignals eines der Vorfeldsensoren die nachfolgende Kamera in diese vorangegangene, bei der Auslösung des Detektionssignals bestandene Position des Vorfeldsensors gefahren wird und mittels dieser Kamera von der Stelle, an der das Detektionssignal ausgelöst worden ist, unter gleichzeitiger Triggerbarkeit eines Blitzlichtes (7) ein Bild zur anschließenden Auswertung mittels des Mustererkennungsalgorithmus angefertigt wird.Austrian Patent Office AT 508 711 B1 2012-07-15 can detect slow changes in acceleration but is in itself too inaccurate for centimeter resolution needed for devices according to the present invention. The position determination is used to control the timing of the camera release timing. This takes into account the geometry of the sensor arrangement consisting of apron sensor (s) and camera (s), ie the distance between apron sensor (s) (possibly taking into account the "direction of vision", especially with the microwave radar sensor) and camera / s. REFERENCE LIST 1 young; Animal; Fawn 2 meadow; Field 3 Apron sensor 4 Camera 5 Boom arm 6 Infrared sensors (apron sensors) 7 Flash light 8 Reflective light barrier 9 Black and white stripe pattern 10 Axis 11 Wheel Patent claims 1. A method for searching and detecting animals hidden in agricultural fields and meadows in a striping, machining of these agricultural areas, in particular mowing, using one or more cameras mounted on an agricultural vehicle and oriented towards the ground, the recorded and stored images of which are transferred to a pattern recognition algorithm, wherein when a detected animal is decided by the pattern recognition algorithm, an alarm signal is emitted, characterized in that the camera / s (4) for searching and detecting the hidden animals (1) in the direction of travel (6) of the agricultural vehicle upstream apron sensors (3) are assigned, the search and Erke is divided into two areas which, when the agricultural vehicle is moving, successively examine the processing strip to be examined, wherein the first area in the direction of travel with the apron sensors and the second area after the first area with the camera / s are examined, if, on the occurrence of a detection signal of one of the apron sensors characteristic of the presence of an animal, the subsequent camera is moved into this preceding position of the apron sensor that existed when the detection signal was triggered and by means of this camera from the point at which the detection signal was triggered, with simultaneous Triggerability of a flash (7) an image for subsequent evaluation by means of the pattern recognition algorithm is made. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass Vorfeldsensoren (3) mit einer hohen Sensitivität ausgelegt werden, derart, dass die Wahrscheinlichkeit sehr hoch ist, dass ein tatsächlich in der Wiese (2) oder im Feld vorhandenes Tier (1) bei der Suche mit den Vorfeldsensoren auch erkannt wird.2. Method according to claim 1, characterized in that apron sensors (3) are designed with a high sensitivity, such that the probability is very high that an animal actually present in the meadow (2) or in the field (1) in the case of Search with the apron sensors is also detected. 3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Sensitivität der Vorfeldsensoren (3) so ausgelegt wird, dass alle zu detektierenden Tiere (1) erfasst werden, wobei Fehler, die in einer Nichterfassung eines Tieres bestehen, nicht entstehen, und dass 7/13 österreichisches Patentamt AT 508 711 B1 2012-07-15 bei der Suche mittels der Vorfeldsensoren jedoch Fehler auch in größerer Anzahl auftreten können, bei denen in der Wiese (2) oder im Feld auch Stellen für eine folgende Nachprüfung durch die nachfolgende/n Kamera/s (4) signalisiert werden, an denen kein Tier vorhanden ist.3. The method according to claim 2, characterized in that the sensitivity of the apron sensors (3) is designed so that all animals to be detected (1) are detected, wherein errors that consist in a non-detection of an animal, do not arise, and that However, in the search by means of the apron sensors, errors can also occur in greater numbers, in which in the field (2) or in the field also places for a subsequent inspection by the subsequent / n Camera / s (4) are signaled at which no animal is present. 4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die verwendeten Vorfeldsensoren (3) auf mindestens ein physikalisches Merkmal ansprechen, das bei den gesuchten Tieren (1) in jedem Fall besteht.4. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that the apron sensors used (3) respond to at least one physical feature that exists in the animals (1) in each case. 5. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass als Vorfeldsensoren (3) Infrarot-Sensoren eingesetzt werden.5. The method according to any one of claims 2 to 4, characterized in that are used as apron sensors (3) infrared sensors. 6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass zur Reduzierung der Anzahl von Fehlsignalisierungen der durch Infrarot-Sensoren realisierten Vorfeldsensoren (3) die Empfindlichkeit der Infrarot-Sensoren in Abhängigkeit von der jeweils gemessenen Sonnenlichtstrahlung automatisch eingestellt wird.6. The method according to claim 5, characterized in that the sensitivity of the infrared sensors is automatically adjusted depending on the respective measured sunlight radiation to reduce the number of Fehlsignalisierungen realized by infrared sensors apron sensors (3). 7. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die als Vorfeldsensoren (3) eingesetzten Infrarot-Sensoren generell auf hohe Empfindlichkeit eingestellt und die Messungen über den gesamten Tagesverlauf gemittelt werden, wodurch sich eine hohe Sensi-tivität und niedrige Relevanz der Vorfeldsensoren ergeben.7. Method according to claim 5, characterized in that the infrared sensors used as apron sensors (3) are generally set to high sensitivity and the measurements are averaged over the entire course of the day, resulting in a high sensitivity and low relevance of the apron sensors. 8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass als Vorfeldsensoren (3) Mikrowellen-Radarsensoren eingesetzt werden.8. The method according to any one of claims 1 to 4, characterized in that are used as apron sensors (3) microwave radar sensors. 9. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zur zeitkorrekten Auslösung der Kamera/s (4) nach der Ausgabe eines für das Vorhandensein eines Tieres charakteristischen Detektionssignals eines Vorfeldsensors (3) eine genaue Positionsbestimmung vorgenommen wird, so dass die Aufnahmen der Kamera/s genau dann erfolgen, wenn die Kamera/s am Ort des durch den Vorfeldsensor vorher erkannten und mittels des Detektionssignals signalisierten Merkmals ist/sind.9. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that for the correct triggering of the camera / s (4) after the output of a characteristic of the presence of an animal detection signal of an apron sensor (3) an accurate position determination is made so that the images of the Camera / s take place precisely when the camera / s is / are at the location of the previously detected by the apron sensor and signaled by the detection signal feature. 10. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass bei der zur Steuerung des Zeitpunkts des Kameraauslösungszeitpunkts verwendeten Positionsbestimmung die Geometrie der aus Vorfeldsensor/en (3) und Kamera/s (4) bestehenden Sensoranordnung berücksichtigt wird, also der Abstand zwischen Vorfeldsensor/en und Kamera/s sowie die Blickrichtung von Vorfeldsensor/en und Kamera/s.10. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that in the position determination used to control the timing of the camera triggering time, the geometry of Vorfeldsensor / s (3) and camera / s (4) existing sensor arrangement is taken into account, so the distance between the apron sensor / s and camera / s as well as the viewing direction of apron sensor / s and camera / s. 11. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die von den als pyroelektrische IR-Sensoren realisierten Vorfeldsensoren (3) ausgelösten Detektionssignale bezüglich ihrer Relevanz überprüft werden, indem zur Filterung die Tatsachen ausgenutzt werden, dass ein Vorfeldsensor bei einem positiven Wärmesprung einen positiven elektrischen Impuls und bei einem negativen Wärmesprung einen negativen elektrischen Impuls ausgibt und der Abstand zwischen zwei solchen Impulsen im Falle der Erfassung eines Tieres ein charakteristischer ist, und dass nur dann ein für die Triggerung einer Kamera (4) relevantes Detektionssignal abgegeben wird, wenn die genannten der Filterung dienenden Tatsachen erfüllt sind.11. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that the detection signals triggered by the realized as pyroelectric IR sensors apron sensors (3) are checked for their relevance by exploiting the facts that an apron sensor at a positive heat jump a positive electric pulse and in a negative heat jump outputs a negative electric pulse and the distance between two such pulses in the case of detecting an animal is a characteristic, and that only for the triggering of a camera (4) relevant detection signal is emitted when the said filtering serving facts are met. 12. Vorrichtung zur Suche und Erkennung von in landwirtschaftlichen Feldern und Wiesen versteckten Tieren bei einer in Streifen ablaufenden, maschinellen Bearbeitung, insbesondere Mahd, dieser landwirtschaftlichen Flächen mittels einer oder mehreren an einem landwirtschaftlichen Fahrzeug angebrachter und zum Boden hin ausgerichteter Kameras, deren aufgenommene und gespeicherte Bilder einem Mustererkennungsalgorithmus übergeben werden, wobei dann, wenn durch den Mustererkennungsalgorithmus auf ein zu de-tektierendes Tier entschieden wird, von einem Signalgeber ein Alarmsignal abgegeben wird, dadurch gekennzeichnet, dass ein oder mehrere Vorfeldsensoren (3) am landwirtschaftlichen Fahrzeug in einem ersten, in Fahrtrichtung (6) vorderen Bereich angeordnet sind und die Kamera/s (4), die mit einem Blitzlicht (7) ausgestattet ist/sind, in einem zweiten, dem ersten Bereich in Fahrtrichtung nachfolgenden Bereich am landwirtschaftlichen Fahrzeug angeordnet ist/sind, dass am landwirtschaftlichen Fahrzeug ein Steuergerät an- 8/13 österreichisches Patentamt AT 508 711 B1 2012-07-15 gebracht ist, mittels dessen Steuersignalen eine Kamera bei Auftreten eines für das Vorhandensein eines Tieres (1) charakteristischen Detektionssignals eines der Vorfeldsensoren (3) in die betreffende Position dieses Vorfeldsensors fahrbar ist, dass das Steuergerät auch die Funktionen zur Steuerung der Auslösezeitpunkte der Kamera/s und zur Auswertung der Kamerabilder umfasst, wobei eine mittels eines Positionsgebers in die betreffende Position eines Vorfeldsensors gefahrene Kamera von der Stelle, an der das Detektionssignal des betreffenden Vorfeldsensors ausgelöst worden ist, ein Bild zur anschließenden Auswertung mittels des Mustererkennungsalgorithmus anfertigt, und dass dem Steuergerät der Signalgeber zugeordnet ist, der dann, wenn durch den Mustererkennungsalgorithmus auf ein sicher detektiertes Tier entschieden wurde, ein Alarmsignal abgibt.12. An apparatus for searching and detecting animals hidden in agricultural fields and meadows in a running in strips, machining, especially mowing, of these agricultural areas by means of one or more mounted on an agricultural vehicle and directed towards the ground cameras, their recorded and stored Images are passed to a pattern recognition algorithm, wherein when an animal is to be detected by the pattern recognition algorithm, an alarm signal is given by a signal generator, characterized in that one or more apron sensors (3) on the agricultural vehicle in a first, in Direction of travel (6) front area are arranged and the camera / s (4), which is / are provided with a flash (7) is arranged in a second, the first area in the direction of travel subsequent area on the agricultural vehicle that am agriculturally a vehicle is brought by means of which control signals a camera on the occurrence of a for the presence of an animal (1) characteristic detection signal of one of the apron sensors (3) in the relevant The position of this apron sensor is mobile, that the control unit also includes the functions for controlling the triggering times of the camera / s and for evaluating the camera images, wherein a driven by a position sensor in the relevant position of an apron sensor camera from the point at which the detection signal of the relevant Apron sensor has been triggered, an image for subsequent evaluation by means of the pattern recognition algorithm makes, and that the controller is associated with the signal generator, which then, if it was decided by the pattern recognition algorithm on a safely detected animal, an alarm signal. 13. Vorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass als Vorfeldsensor (3) ein pyroelektrischer Infrarot-Sensor vorgesehen ist, der eine relativ konstante Responsitivity-Kurve im Frequenzbereich von 1 Hz - 500 Hz aufweist, um die Frequenz- bzw. Fahrtgeschwindigkeitsabhängigkeit der Detektionsrate zu unterbinden.13. The device according to claim 12, characterized in that as a front-end sensor (3) a pyroelectric infrared sensor is provided which has a relatively constant responsitivity curve in the frequency range of 1 Hz - 500 Hz to the frequency or Fahrtgeschwindigkeitsabhängigkeit the detection rate to prevent. 14. Vorrichtung nach Anspruch 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, dass die als Infrarot-Sensoren realisierten Vorfeldsensoren (3) zusätzlich jeweils um eine zum Himmel gerichtete Photodiode erweitert sind, um die Empfindlichkeit des Vorfeldsensors zu regulieren.14. The apparatus of claim 12 or 13, characterized in that the realized as infrared sensors apron sensors (3) are each extended in addition to a directed to the sky photodiode to regulate the sensitivity of the apron sensor. 15. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 12 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass alternativ oder in Kombination zu einem pyroelektrischen Infrarot-Sensor ein Mikrowellen-Radarsensor als Vorfeldsensor (3) vorgesehen ist, wobei die gerichtete Mikrowellenstrahlung einer bestimmten Frequenz von einer Antenne in Richtung Oberfläche unter einem bestimmten, vorzugsweise schrägen Einfallswinkel ausgestrahlt wird.15. Device according to one of claims 12 to 14, characterized in that alternatively or in combination with a pyroelectric infrared sensor, a microwave radar sensor is provided as a front-end sensor (3), wherein the directed microwave radiation of a given frequency from an antenna in the direction of the surface is emitted under a certain, preferably oblique angle of incidence. 16. Vorrichtung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass ein als Mikrowellen-Radarsensor ausgeführter Vorfeldsensor (3) eine Dopplersignal-Auswertung zur Herausfilterung von relativ zum Vorfeldsensor bewegten Objekten aufweist.16. The device according to claim 15, characterized in that a microwave radar sensor designed as a front-end sensor (3) has a Doppler signal evaluation for filtering out relative to the apron sensor moving objects. 17. Vorrichtung nach Anspruch 15 oder 16, dadurch gekennzeichnet, dass der Öffnungswinkel der Antenne des als Mikrowellen-Radarsensor ausgeführten Vorfeldsensor (3) so groß gewählt ist, dass der ausgeleuchtete Bereich auf der Oberfläche genauso groß ist wie die Projektion des zu detektierenden interessierenden Objekts auf dem Boden.17. The apparatus of claim 15 or 16, characterized in that the opening angle of the antenna of the run as a microwave radar sensor front-end sensor (3) is chosen so large that the illuminated area on the surface is the same size as the projection of the object of interest to be detected on the ground. 18. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 15 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass die Betriebsfrequenz des als Mikrowellen-Radarsensor ausgeführten Vorfeldsensor (3) bei 5,8 GHz liegt.18. Device according to one of claims 15 to 17, characterized in that the operating frequency of the microwave radar sensor running as a front-end sensor (3) is 5.8 GHz. 19. Vorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass ein zur Steuerung des Zeitpunkts des Kameraauslösungs-Zeitpunkts verwendeter Positionsgeber vorgesehen ist, der die Umdrehungen eines in ständigen Bodenkontakt befindlichen Rades (10) des landwirtschaftlichen Fahrzeugs misst.19. The apparatus according to claim 12, characterized in that a used for controlling the timing of the camera triggering time position sensor is provided which measures the revolutions of a wheel in constant contact with the ground (10) of the agricultural vehicle. 20. Vorrichtung nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, dass als Positionsgeber ein auf die Achse eines solchen Rades montierter Integralgeber vorgesehen ist.20. The apparatus according to claim 19, characterized in that as a position encoder mounted on the axis of such a wheel integral encoder is provided. 21. Vorrichtung nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, dass als Positionsgeber zwei Reflexlichtschranken (8) vorgesehen sind, die ein Schwarz-Weiß-Streifenmuster (9) abtasten, das auf dem in ständigen Bodenkontakt befindlichen Rad (11) des landwirtschaftlichen Fahrzeugs angebracht ist.21. The apparatus according to claim 19, characterized in that as a position sensor two reflex light barriers (8) are provided which scan a black and white stripe pattern (9), which is mounted on the located in constant ground contact wheel (11) of the agricultural vehicle. 22. Vorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass ein zur Steuerung des Zeitpunkts des Kameraauslösungszeitpunkts verwendeter Positionsgeber vorgesehen ist, der in der Kombination eines Satellitennavigationsempfängers (Differential GPS oder Galileo) mit einem Beschleunigungssensor besteht. Hierzu 4 Blatt Zeichnungen 9/1322. The device according to claim 12, characterized in that a position sensor used to control the timing of the camera triggering time is provided, which consists in the combination of a satellite navigation receiver (differential GPS or Galileo) with an acceleration sensor. 4 sheets of drawings 9/13