Gudrun Novak
Wolfgang Lohninger
Werner Renhard

angemeldet:

Die Analyse von Pollen zur Bestimmung der Pollenarten, erfolgt derzeit
aufgrund optischer Kriterien. Dafür werden die Pollen in einem Licht-
mikroskop betrachtet und nach einem Pollenschlüssel beurteilt. Dieses
arbeitsaufwendige Analyseverfahren ist derzeit für Pollenwarndienste er-
forderlich.
Mit der beschriebenen Erfindung ist es nun möglich die Analyse der Pollen
durch einen Computer auszuführen. Dafür sind Pollen mit einem automatischen
Pollensammler einzusammeln und einem Mikroskop zuzuführen. Das mit der Kamera
aufgenommene Bild wird an einem Computer übergeben und mit einem geeigneten
Programm analysiert. Die Analyse der Pollen erfolgt in mehreren Schritten.
Zuerst ist die Polle im Bild zu isolieren. Zur Unterscheidung von Polle und
Hintergrund können folgende Bildmerkmale herausgezogen werden:

1. Kontrast
2. Minimale und maximale Größe der Polle
3. Farbe
4. Die Schärfe des Pollenrandes bei einem Mikroskopbild mit geringer
Tiefenschärfe
Schon mit dem in Punkt 1 und 2 aufgeführten Methoden läßt sich in vielen
Fällen sicher erkennen welcher Bildteil zur Polle oder zum Hintergrund gehört.
Der Mittelpunkt der Polle wird durch die Berechnung des Flächenschwerpunktes
bestimmt. Die Analyse wird mit der Bestimmung der Welligkeit des Randes fort-
gesetzt, wobei eine Fourienanalyse durchgeführt wird. Dabei ist der Radius
der Polle als Funktion vom Winkel die Eingangsvariable der Fourientransforma-
tion. Die technische Ausführung der Fourientransformation kann zur Verminderung der
Rechenzeit als Fast-Fourier-Transformation (FFT) erfolgen.

Das Ergebnis aus der Transformation ist ein Spektrum. Beispielsweise hat
eine Polle mit drei Ausbuchtungen eine groáe Amplitude der dritte
Harmonischen. Anstatt der Fourientransformation können auch Korrelationen
erfolgen. Wird beispielsweise der Radius der Polle mit einer Sinusschwingung
mit drei Perioden korreliert, bedeutet das Ergebnis in welchem Ausmaá die
Polle dreifach ausgebuchtet ist.
Nachdem die Kontur bezüglich ihrer Welligkeit bestimmt ist, folgt ein Ver-
gleich mit dem Muster. Dabei liegen vom Muster mehrere Vergleichswerte vor.
Die verschiedenen Vergleichswerte von einem Muster sind durch die unter-
schiedliche Kontur in Abhängigkeit des Betrachtungswinkels der Polle geben.
Die šbereinstimmung von Polle mit einem Muster kann mit einer Vergabe von
Punkten erfolgen. Dabei bedeutet eine gute übereinstimmung der Polle mit dem
Muster eine hohe Punktezahl.

Als nächster Schritt erfolgt die Beurteilung der Oberfläche. (Die Be-
urteilung der Oberfläche kann auch vor der Analyse zur Bewertung der Kontur
erfolgen.)
Zur Bestimmung der Oberfläche wird entlang von konzentrischen Kreisen die
Helligkeit als Eingangsvariable in eine Fourientransformantion eingesetzt.
Wie bei der Konturanalyse ist auch bei diesem Schritt eine Korrelation
möglich. Die Mittelpunkte der konzentrischen Kreise sind die Flächenmittel-
punkte der Pollenbilder. Falls als Mittelpunkt der Kreise nicht genau der
Mittelpunkt der Polle verwendet wird, ist das darausfolgende Ergebnis der
Fourientransformation bei den meisten Pollenarten nur geringfügig abweichend.
Die Ausgangsgröáe der Fourientransformation oder Korrelation ist ein Maß für
die Oberflächenbeschaffenheit der Polle. Die Übereinstimmung der Oberflächen-
beschaffenheit der Polle mit dem Muster wird in Punkten ausgegeben. Eine
hohe Punktezahl bedeutet wie bei
der Konturanalyse eine gute Übereinstimmung von Polle und Muster.
Mit der Klassifikation der Kontur und der Oberfläche können schon einige
Pollenarten eindeutig erkannt werden.
Eine weitere sehr einfache Verbesserung für das Analyseprogramm ist in
der Bewertung der Pollenfarbe gegeben. Es können die Bildpunkte der Polle
bezüglich ihrer Farbe in einem Histogramm abgebildet werden.
Dieses Histogramm ist wieder mit dem Muster zu vergleichen. Der Vergleich
ist wieder in die Bewertung einzubeziehen.
Falls bei der Analyse das Problem auftritt, daß einzelne Pollen bei
bestimmten Betrachtungswinkel nicht zu identifizieren sind, kann dessen-
ungeachtet ein automatischer Analysator realisiert werden. Führt bei einer
Polle nur ein Teil der Ansichten zu einem eindeutigen Ergebnis bei der
Analyse, kann bei einer groáen Zahl von Pollen auf die tatsächliche Zahl
dieser Pollen geschlossen werden.
Ist beispielsweise eine bestimmte Pollenart nur aus der Hälfte der Be-
trachtungswinkel identifizierbar, kann bei der Analyse einer großen Zahl
von Pollen geschlossen werden, daß doppelt so viele Pollen dieser Art vor-
handen sind.
Die Muster für den Vergleich könne entsprechend der Jahreszeit in ihrer
Auswahl optimiert werden. Beispielsweise müssen Muster von Frühblütlern im
Sommer nicht mehr zum Vergleich herangezogen werden.
Das Ergebnis der Analyse kann auch ohne menschlichen Eingriff in einer Form
weitergegeben werden, daá es für jedermann leicht möglich ist, die Information
zu verwenden.
Eine Ausgabe der Analysewerte in ein Computernetz, wie das Internet, ist
genauso möglich, wie eine Sprachausgabe an das öffentlich zugängliche Telefon.
Bei einer Sprachausgabe könnte jeder die aktuellen und relativen Werte mit einem
Telefonanruf erhalten.
 

Ansprüche:

1.: Automatischer Pollenanalysator, dadurch gekennzeichnet, daß eine oder
mehrere Pollen von einem Mikroskop betrachtet werden, wobei die Bild-
information an einem Computer weitergegeben wird und an einem Computer
weitergegeben wird und mit einem Computerprogramm die Pollenart be-
stimmt wird.

2.: Automatische Pollenanalyse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
eine Korrelation der Fourientransformation bei der Bildanalyse erfolgt.

3.: Automatische Pollenanalyse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daá
der Bildanalyse der Mittelpunkt der Polle im Mikroskopbild von einem
Computerprogramm bestimmt wird. 

4.: Automatische Pollenanalyse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
bei der Bildanalyse der Radius der Pole in Abhängigkeit des Winkels als
Eingangsgröße in das Bilderkennungsprogramm eingeht.

5.: Automatischer Pollenanalysator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß bei der Bildanalyse die Farbe der Polle als Unterscheidungsmerkmal
berücksichtigt wird.

6.: Automatischer Pollenanalysator nach einem der vorhergehenden Ansprüche
dadurch gekennzeichnet, daß auch die Auswertung der Bildpunkte entlang
des Umfangs eines Kreises erfolgt, wobei der Mittelpunkt des Kreises mit
dem Mittelpunkt der Abbildung der Polle im Mikroskop übereinstimmt oder
von diesem Mittelpunkt abgeleitet worden ist.

7.: Automatischer Pollenanalysator, nach einem der vorher gestellten An-
sprüche dadurch gekennzeichnet, daß als Vergleichsmuster nur diejenigen
Pollenarten herangezogen werden, die für die Jahreszeiten üblicherweise
in der Natur auftreten.

8.: Automatischer Pollenanalysator nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
gekennzeichnet durch eine Ausgabe der Pollenart in Form von Sprache die
von einem Telefonteilnehmer abgerufen werden kann.

9.: Automatischer Pollenanalysator nach einem der vorhergehenden Ansprüchen
dadurch gekennzeichnet, daß eine Vorrichtung bestehend aus einem auto-
matischen Pollensammler und einem Mikroskop die Pollen ohne menschliches
Zutun aufnimmt, vergrößert und dem Analyseprogramm zuführt.

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