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| Bachelor Thesis | FZJ-2025-03590 |
2025
Abstract: In dieser Arbeit werden verschiedene mathematische Verfahren zur dreidimensionalen Formbeschreibung von Pflanzensamen untersucht. Ziel ist es, geeignete Methoden zu identifizieren, die aus volumetrischen Rekonstruktionen, wie sie durch das automatisierte Robotersystem phenoSeeder oder mittels CT-Scans erzeugt werden, aussagekräftige und vergleichbare Merkmale extrahieren können. Im Fokus stehen drei Verfahren: die Zerlegung in Kugelflächenfunktionen, die Euler Characteristic Transform (ECT) sowie Interpolationen mit radialen Basisfunktionen (RBF). Die Methoden werden hinsichtlich ihrer theoretischen Grundlagen, ihrer Implementierung in Python sowie ihrer praktischen Anwendung auf reale Samendaten analysiert. Dabei kommen unterschiedliche Pflanzensamenarten wie Amaranth, Arabidopsis thaliana, Reis, Weizen und Sonnenblume zum Einsatz, ergänzt durch synthetische Testkörper. Es wird untersucht, inwieweit sich diese Verfahren zur Beschreibung der äußeren Form und gegebenenfalls der Binnenstruktur eignen. Besonderes Augenmerk liegt auf der Robustheit, Rotationsinvarianz und Interpretierbarkeit der entstehenden Repräsentationen sowie auf der Qualität der Rekonstruktion und den Grenzen der jeweiligen Ansätze. Die Ergebnisse zeigen, dass jedes Verfahren spezifische Stärken aufweist und für unterschiedliche Anwendungsbereiche innerhalb der Pflanzenphänotypisierung und Formanalyse geeignet ist. Die Arbeit liefert damit eine Grundlage für weiterführende Untersuchungen zur computergestützten Merkmalsextraktion aus dreidimensionalen Samenmodellen.
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