Wissenschaftler entwickelten ein KI-Modell, das auf Drohnenbildern Beikräuter von Sorghum unterscheiden kann. Als Datengrundlage dienten Drohnenaufnahmen der TFZ-Versuchsflächen in Straubing (D).
Tobias Hase
Die Idee ist nicht neu, nämlich Beikräuter im Pflanzenbau automatisiert zu erkennen und chemische Pflanzenschutzmittel nur noch punktuell einzusetzen. Die Resultate eines neuen Versuchs lassen hoffen, so konnte eine neue künstliche Intelligenz (KI) auf Drohnenbildern Beikräuter von Sorghum unterscheiden.
121’000 Bilder aufgenommen
Um überhaupt ein Modell basierend auf KI aufbauen zu können, musste zunächst eine breite Datenbasis geschaffen werden: «Insgesamt haben wir über 121’000 Bilder aufgenommen», erklärt Michael Grieb, Projektleiter des neuen Forschungsvorhabens.
Dazu liessen die Wissenschaftler Drohnen über Sorghumflächen in Straubing (D) fliegen. Sorghum deshalb, weil es eine wärmeliebende Energiepflanze ist und in Zeiten des Klimawandels eine vielversprechende Alternative zu Mais als Biogassubstrat darstellt.
Unglaublich zeitaufwändig
Um im nächsten Schritt ein KI-Modell zu entwickeln, das auf den Bildern die Kulturpflanzen von den Beikräutern unterscheiden kann, musste der Datensatz manuell annotiert werden. Bei einer Annotation werden die Daten für die KI gekennzeichnet: Wie sieht Sorghum aus, in welchen Reihen steht die Pflanze, und wie lässt sie sich von Beikräutern unterscheiden?
«Dazu wurde jede einzelne Pflanze auf den Bildern von Hand annotiert – ein unglaublich zeitaufwändiger Prozess», so Grieb gemäss der Mitteilung des Technologie- und Förderzentrums (TFZ) in Straubing (D).
Auch die äusseren Umwelteinflüsse stellten laut den Forschenden eine Herausforderung dar: Wind, Bewegungsunschärfe oder direkte Sonneneinstrahlung können sich negativ auf die Bildqualität auswirken. Infolgedessen sei die Auswertung durch das KI-Modell erschwert.
Auf verschiedene Wachstumsstadien trainiert
«Die Pflanzen sehen nicht jeden Tag gleich aus – sie wachsen und verändern sich», führt Grieb aus. Deshalb trainierten die Wissenschaftler die KI zusätzlich auf die verschiedenen Wachstumsstadien einer Pflanze.
Die Arbeiten seien inzwischen so weit fortgeschritten, dass die KI Beikräuter von Sorghum unterscheiden kann – Fehlklassifikationen zwischen Sorghum und Beikräutern seien selten. Derzeit werden die Forschungsarbeiten in einem Folgeprojekt fortgesetzt. Mit den erarbeiteten Grundlagen liegt der Fokus nun darauf, die Technik in Feldroboter zu integrieren, wie das Technologie- und Förderzentrum (TFZ) weiter schreibt.
Die KI wurde zusammen mit der Hochschule Weihenstephan-Triesdorf (HSWT), der Technischen Universität München, Campus Straubing für Biotechnologie und Nachhaltigkeit (TUMCS), und der Bayerischen Landesanstalt für Landwirtschaft (LfL) entwickelt.
-> Die Ergebnisse des Forschungsprojekts können Sie unter diesem Link finden.
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