Technisches Cluster: Computer Vision

Der Begriff »Computer Vision« beschreibt alle Aktivitäten zur Auswertung / Analyse von Bildern im sichtbaren Spektrum. Anwendungsgebiete sind unter anderem

  • Schadinsektenüberwachung
  • Automatisierte Unkrauterkennung und Unkrautbekämpfung
  • Bonitur von Pflanzenbeständen
  • Kameragestützte Hacktechnik
  • Melk- und Herdenmanagementsysteme
  • Qualitätskontrolle
  • Kameragestützte Obsternte

Folgende KI-Projekte sind im Cluster zusammengefasst und werden von Fraunhofer IAIS betreut:

Fragestellungen und Herausforderungen

Bei der Entwicklung von Computer Vision Anwendungen in der Landwirtschaft müssen vielfältige Herausforderungen und Probleme angegangen und gelöst werden. Die erste Entwicklungsphase beschäftigt sich dabei mit der Datenakquise, gegebenenfalls unter Zuhilfenahme von synthetische Daten und der Hardware, darunter die Aufnahmesensorik und die Datenspeicherung. Folgende Stellschrauben sind in dieser Phase relevant.

Sensoren/ Kameras 
 
  • Robustheit​
  • Sensoreigenschaften​
  • (Bildaufnahme-)Software​
  • Hard- und Software-Aufbau und Konfiguration​

Datengenerierung
 
  • Metadaten / Georeferenzierung
  • Aufnahmebedingungen
  • Synthetische Daten
  • Öffentliche Datensets

Datenvorverarbeitung
 
  • Datenvorverarbeitungsschritte
  • Ground-Truth Erstellung / Annotation

Nach der erfolgreichen Beschaffung von Daten zum Training von KI-Anwendung müssen KI-Modelle ausgewählt und trainiert werden. Hierbei gibt es zahlreiche Methoden, Verfahren und Modelle die gegeneinander abgewägt werden müssen. 

Datentypen​

 

  • Spektrale Dimensionalität der Daten​
  • Temporale Dimension der Daten​
  • Räumliche Dimension der Daten​

ML-Architekturen

 

  • Modellauswahl
  • Trainingsansätze

Für die Anwendungen der entwickelten Modelle auf dem Hof oder am Feld sind daraufhin weitere Problem zu lösen; die trainierten KI-Modelle müssen deployt werden und Interferenz auf den aufgenommenen Daten ausführen. Idealerweise können entwickelte Modelle auf andere Umgebungen, zum Beispiel ein anderer Hof, generalisieren sowie auf ähnliche Fragestellungen übertragen werden. Dabei sind folgende Themenfelder zu beachten:

Deployment

  • Benchmarks / Deployment Tools​
  • Software​
  • Edge- vs. Cloud-Computing​
  • Integration in Realsysteme​

Überprüfung

 

  • Überwachung
  • Digitale Zwillinge
  • Energieeffizienz

Übertragbarkeit und Generalisierung

 

  • Wiederverwendbarkeit
  • Verstetigung von Projektergebnissen

Vernetzungsaktivitäten und Zielsetzungen

Die Herausforderungen und Fragestellungen werden in den weiteren Vernetzungsaktivitäten diskutiert und vertieft. Die daraus resultierenden Kernherausforderungen werden sowohl in online Treffen als auch Präsenztreffen thematisiert. Zum einem sollen dadurch Synergieeffekte stärker genutzt werden und zum anderen können aus den Vernetzungsaktivitäten unterschiedliche Ergebnisse wie Positionspapiere, Short Paper und/ oder Handlungsempfehlungen entstehen.