Digitalisierung der Landwirtschaft

Bildanalyse von Wintergerste durch KI
(c) Landwirtschaftliche Technologiezentrum Augustenberg

KI für die Beurteilung von Pflanzen…

Die Bonitur ist ein wichtiges Werkzeug, um Pflanzen in ihrem Wachstum und Gesundheitszustand fachlich zu bewerten. Durch die Beurteilung können Maßnahmen in Betracht gezogen werden, wie der Einsatz von Pflanzenschutzmitteln oder eine Änderung der Pflanzbedingungen. Jedoch ist der manuelle Prozess aufwendig, kostenintensiv und bedarf langjähriger Erfahrung. Das Forschungsprojekt BoniKI, mit rund 432.000 Euro vom Bundesministerium für Ernährung und Landwirtschaft gefördert, beschäftigte sich über einen Zeitraum von drei Jahren mit der Automatisierung der Pflanzenbonitur mittels KI. So können nun aufgrund der Automatisierung Pestizide in geringerer Menge gezielter eingesetzt werden.

Drohne bei der automatisierten Bonitur
(c) SAM-Dimension GmbH

Im Rahmen der Abschlussveranstaltung des Vernetzungs- und Transferprojekts X-KIT am 25.-26.04.2024 in Kaiserslautern wurde mit dem Forschungsprojekt BoniKI eine ganzheitliche, einfach nutzbare Lösung präsentiert: ein autonomes und pflanzengenaues Bonitursystem, das mittels Verfahren der Künstlichen Intelligenz (KI) eine automatische Bewertung vornimmt und dadurch ein wichtiges Werkzeug der Landwirtschaft digitalisiert. Anstatt mit Klemmbrett und jahrelanger Erfahrung in mühsamer Handarbeit Pflanzen zu betrachten, können mit unbemannten Flugsystemen hochauflösende Luftaufnahmen der Pflanzen erstellt und mittels neuronaler Netze schnell und effizient klassifiziert werden.

Konsolidierte Erfahrung dank kontinuierlicher Feldversuche

Unter der Konsortialleitung des FZI Forschungszentrum Informatik führte das Projekt die Kompetenzen aller Partner erfolgreich zusammen. So entwickelte das Start-Up SAM-DIMENSION GmbH Unmanned Aerial Systems (UAS) mit Spezialsensorik, um hochauflösende Karten zu erstellen. Der Projektpartner bietet drohnenbasierte Unkrautkartierungen, die helfen, aufkommende Unkrautprobleme zu erkennen und durch gezieltere Einsätze die Herbizidapplikation zu reduzieren. Die erstellten hochauflösenden Karten wurden im nächsten Schritt vom FZI genutzt, um Kulturpflanzen wie Mais, Winterweizen und Gerste auf Schlag- und Einzelpflanzenbasis zu ermitteln und mithilfe von Bildauswertung und KI-Verfahren zu analysieren. Das Landwirtschaftliche Technologiezentrum Augustenberg (LTZ) trug mit dem Fachwissen seiner Boniteure das notwendige Domänenwissen, die Trainingsdaten und eine manuell erhobene Baseline für einen erfolgreichen Abschluss des Projektes bei: KI kann nun die Bewertung der Pflanzen für eine automatisierte Bonitur übernehmen.

Die Bonitur erfolgte in einer integrierten Pipeline mit minimaler menschlicher Intervention. Aus den hochauflösenden georeferenzierten UAS-Aufnahmen wurden durch ein sogenanntes siamesisches neuronales Netz zunächst individuelle Pflanzen ermittelt. Diese wurden anschließend mittels eines MultiNet-Ansatzes auf ausgewählte Boniturparameter analysiert. Für das Training der KI wurden die umfangreichen Bilddaten aus verschiedenen Feldversuchen des LTZ und aus Landessortenversuchen in Mais und Getreide (Winterweizen, Wintergerste und Dinkel) über drei Jahre verwendet und durch Experten von Hand gelabelt. Die erzielten Ergebnisse belegen deutlich, dass die KI sehr zuverlässig arbeitet und auch unter schwierigen Bedingungen relevante Merkmale erkennt.

Fachwissen für die Allgemeinheit

Dank des KI-basierten Bonitursystems sind nun einfache und flächendeckende Bonituren an verschiedenen Standorten mit Hilfe von Drohnenflügen schnell und unkompliziert durchführbar. Dies könnte dazu beitragen, Landwirtschaft in Zukunft nachhaltiger, transparenter und effizienter zu gestalten, da eine Bonitur mittels KI nun weniger aufwendig und auch für die Analyse anderer Kulturen einsetzbar ist.

KI-Methoden verbessern Effizienz und Nachhaltigkeit

Auf der Abschlussveranstaltung von X-KIT präsentierten die vom Bundesministerium für Ernährung und Landwirtschaft (BMEL) geförderten 36 KI-Projekte ihre Ergebnisse. Neben den Projektpräsentationen fand eine Messe mit Poster-Sessions und einer Ausstellung der Demonstratoren statt. Luftaufnahmen des Feldes und Detailaufnahmen der Auswertungen sowie die dazugehörige Evaluation vermittelten einen direkten Einblick in die angewandten Technologien und die erzielten Fortschritte. Eingeladen waren die Forschenden der 36 KI-Projekte, Vertreter*innen des BMEL sowie der Bundesanstalt für Landwirtschaft und Ernährung.

Insgesamt unterstrich die Abschlussveranstaltung das Potenzial von KI-Methoden, die Effizienz und Nachhaltigkeit des Agrarsektors zu verbessern.

Weitere Informationen:

https://www.fzi.de/2024/05/02/digitalisierung-der-landwirtschaft-ki-fur-die-beur… Pressemitteilung mit Bildmaterial
https://www.fzi.de/project/boniki/ Projektwebsite

Media Contact

Jérôme Nguyen Communications
FZI Forschungszentrum Informatik

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Informationstechnologie

Neuerungen und Entwicklungen auf den Gebieten der Informations- und Datenverarbeitung sowie der dafür benötigten Hardware finden Sie hier zusammengefasst.

Unter anderem erhalten Sie Informationen aus den Teilbereichen: IT-Dienstleistungen, IT-Architektur, IT-Management und Telekommunikation.

Zurück zur Startseite

Kommentare (0)

Schreiben Sie einen Kommentar

Neueste Beiträge

Neue Erkenntnisse zur Wechselwirkung von Femtosekundenlasern mit lebendem Gewebe

Die nichtlineare optische Mikroskopie hat unsere Fähigkeit revolutioniert, biologische Prozesse zu beobachten und besser zu verstehen. Licht hat jedoch auch die Fähigkeit, lebende Materie zu schädigen. Die Mechanismen, die irreversible…

Präeklampsie ist eine der häufigsten Schwangerschaftskomplikationen

700.000 Euro für Präeklampsieforschung… Florian Herse vom Max Delbrück Center und Martin Gauster von der Medizinischen Universität Graz erforschen, welche Rolle Hofbauerzellen dabei spielen. Dafür erhalten sie einen D-A-CH-Grant in…

Was kann eine Blaualgenblüte stoppen?

Wenn blaugrüne Teppiche Flüsse und Seen überziehen, ist es mit dem Badevergnügen oft vorbei. Doch was tun gegen solche Massenentwicklungen von Cyanobakterien, umgangssprachlich auch Blaualgenblüten genannt? Bisher hat sich die…

Partner & Förderer