Drohnen und KI gegen Unkraut
Drohnen und KI gegen Unkraut
Viel Handarbeit für technischen Fortschritt
Wissenschaftler des Technologie- und Förderzentrums (TFZ) in Straubing haben erforscht, wie mithilfe von künstlicher Intelligenz (KI) und Drohnen Beikräuter in Schach gehalten werden können. Als Datenbasis für ein KI-Modell dienten 121 000 Drohnenbilder der Energiepflanze Sorghum, die von Hand gekennzeichnet werden mussten.
Die Wissenschaftler entwickelten ein KI-Modell, das auf Drohnenbildern Beikräuter von Sorghum unterscheiden kann. Als Datengrundlage dienten Drohnenaufnahmen der TFZ-Versuchsflächen in Straubing. Foto: Tobias Hase / StMELF
Mit KI die Unkrautbekämpfung zu vereinfachen – das war das Ziel einer Kooperation von Wissenschaftlern des TFZ in Straubing, der Hochschule Weihenstephan-Triesdorf (HSWT), der TU München und der Bayerischen Landesanstalt für Landwirtschaft (LfL). Die Idee: Mit KI und Drohnenaufnahmen mechanischen Pflanzenschutz zu automatisieren und chemische Pflanzenschutzmittel nur noch punktuell einzusetzen. Das Forschungsprojekt (veröffentlicht vom TFZ in seinem Bericht Nr. 87) hat eine KI entwickelt, die auf Drohnenbildern Beikräuter von Sorghum unterscheiden kann.
Breite Datenbasis
Für das Modell musste zunächst eine breite Datenbasis geschaffen werden: „Insgesamt haben wir über 121 000 Bilder aufgenommen“, sagt Michael Grieb, Projektleiter des Forschungsvorhabens. Dazu ließen die Wissenschaftler Drohnen über Sorghum-Flächen in Straubing fliegen. Sorghum gilt in Zeiten des Klimawandels als vielversprechende Alternative zu Mais als Biogassubstrat. Um nun ein KI-Modell zu entwickeln, das auf den Bildern die Kulturpflanzen von den Beikräutern unterscheiden kann, musste der Datensatz manuell annotiert werden. Also wurde, um die KI zu trainieren, jede einzelne Pflanze – Unkraut und Kulturpflanze – von Hand gekennzeichnet. „Ein unglaublich zeitaufwändiger Prozess“, sagt Projektleiter Grieb.
Auch die äußeren Umwelteinflüsse stellten eine Herausforderung dar, fährt er fort. Wind, Bewegungsunschärfe oder direkte Sonneneinstrahlung könnten die Bildqualität negativ beeinflussen. Das erschwere der KI die Auswertung: „Die Pflanzen sehen nicht jeden Tag gleich aus – sie wachsen und verändern sich.“ Deshalb trainierten die Wissenschaftler die KI zusätzlich auf die verschiedenen Wachstumsstadien einer Pflanze.
Die Arbeiten sind inzwischen so weit fortgeschritten, dass die KI Beikräuter von Sorghum unterscheiden kann – Fehlklassifikationen zwischen Sorghum und Beikräutern sind selten. Derzeit werden die Forschungsarbeiten in einem Folgeprojekt fortgesetzt. In diesem liegt der Fokus nun darauf, die Technik in Feldroboter zu integrieren. Weitere Anpassungen sollen auch die Anwendung in Mais erlauben.
Quelle: idw-online
