VBTI und VA Imaging - Intelligente landwirtschaftliche Inspektion mit KI und Stereovision
Max Reijngoudt
Seit 2019 ist VBTI, ein KI-Unternehmen aus den Niederlanden, führend bei der Entwicklung intelligenter Lösungen für schwierige visuelle Aufgaben, insbesondere in Bereichen, in denen die herkömmliche Automatisierung oft versagt. Eines ihrer wichtigsten Projekte ist eine Brokkoli-Inspektionslinie. Sie nutzt eine Kombination aus VA Imaging-Kameras und der KI-Plattform OneDL von VBTI. Dieses System ist ein perfektes Beispiel dafür, wie Bildverarbeitungskameras für intelligente Inspektionen in der Landwirtschaft eingesetzt werden können.
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Wie können wir die Herausforderungen im Agrarsektor angehen?
In der Landwirtschaft gibt es im Gegensatz zu vielen anderen Wirtschaftszweigen natürlich eine große Vielfalt. Keine Ernte gleicht der anderen, und das gilt besonders für Brokkoli. „Brokkoli variiert in Form, Größe und Farbe, abhängig von Faktoren wie der Jahreszeit, den Wetterbedingungen und dem Pflanzentyp“, erklärt das Team von VBTI. „Herkömmliche Automatisierungssysteme, die festen Regeln folgen, haben oft Schwierigkeiten mit dieser Art von Vielfalt.“
In der Landwirtschaft erschwert diese Vielfalt das Sortieren und Prüfen der Qualität der Produkte. Genaue und konsistente Ergebnisse sind wichtig, aber ältere automatische Systeme übersehen oft Fehler wie Flecken, ungewöhnliche Farben oder seltsame Formen.
VBTI erkannte dieses Problem und beschloss, eine intelligentere Lösung zu entwickeln - eine, die lernen und sich anpassen kann. Sie konzentrierten sich auf die Entwicklung eines KI-Systems, welches Brokkoli besser prüfen und sortieren kann, indem es Verfärbungen erkennt und die Größe genau misst. So lässt sich der Brokkoli zuverlässiger nach Qualität und Größe sortieren.
Die Entstehung des Agrarinspektionssystems
Das Projekt begann mit einer einfachen Einrichtung: einer einzigen 2D-Kamera, um Bilder aufzunehmen und das KI-Modell zu trainieren. Doch im Laufe des Projekts wurde dem Team klar, dass diese einfache Einrichtung für die komplexen Aufgaben, die es zu bewältigen galt, nicht ausreichen würde. Um die Tiefe und Form des Brokkolis besser zu verstehen, entschied sich das VBTI für ein fortschrittlicheres Stereovisionssystem mit den hochwertigen Kameras von VA Imaging. Konkret wurden zwei 3MP-GigE-Kameras und zwei 6MM-Objektive eingesetzt, um die Fähigkeiten des Systems zu verbessern und genauere 3D-Bilder für eine präzisere Inspektion zu liefern.
Warum 2D-Stereovision anstelle einer 3D-Kamera?
3D-Kameras bieten zwar vorgefertigte Tiefenkarten, die für viele Anwendungen nützlich sein können, aber für dieses Projekt waren sie weniger effektiv", so VBTI. „Zunächst verwendeten wir Kameras, die Tiefendaten lieferten, aber wir stießen auf Probleme, insbesondere bei dünnen Stängeln oder komplexen Pflanzenformen“, sagt VBTI. „Bei Brokkoli, der ungleichmäßige Formen und unterschiedlich strukturierte Details aufweisen kann, waren die Tiefendaten nicht zuverlässig genug.“
Die Entscheidung fiel dann auf ein Stereo-Paar von 2D-Kameras von VA Imaging. Konkret verwendete VBTI zwei 3MP GigE-Kameras und zwei 6MM-Objektive. Bei dieser Stereokonfiguration werden zwei Kameras in einem festen Abstand voneinander aufgestellt, so dass VBTI die Tiefe durch den Vergleich der Bilder beider Kameras berechnen kann. Die OneDL-Plattform wurde verwendet, um einen benutzerdefinierten KI-StereoDepth-Algorithmus zu trainieren, der für diese Aufgabe optimiert wurde. Diese Methode bot mehrere Vorteile:
- Sie lieferte genauere Tiefeninformationen.
- Sie ermöglichte eine bessere Kontrolle über das System durch Anpassung der Kameraeinstellungen.
"Dieser Ansatz bot uns viel mehr Flexibilität und Kontrolle. Da wir für das gesamte System denselben Kameratyp verwendeten, blieb der Datensatz konsistent und wir konnten alles an unsere Bedürfnisse anpassen", erklärt VBTI. Das Ergebnis war ein besseres, anpassungsfähigeres Stereovisionssystem, das für die verschiedenen Brokkoliformen und -größen gut geeignet war.
Warum OneDL für den Agrarsektor wählen?
Sobald die Bilder von den Industrie Kameras erfasst wurden, werden sie über die KI-Plattform OneDL des VBTI verarbeitet. Diese intern entwickelte Plattform soll den gesamten Prozess von der Datenerfassung über das Training von KI-Modellen und die Durchführung von Tests bis hin zur Bereitstellung von Echtzeit-Updates auf dem Feld vereinfachen.
Eine der größten Herausforderungen bei landwirtschaftlichen Inspektionssystemen ist die Art und Weise, wie sich die Ernten im Laufe der Saison verändern. „Zu Beginn der Saison kann man zum Beispiel mehr gelbe Flecken sehen, während später in der Saison mehr Fäulnisflecken auftreten können“, erklärt VBTI. Das bedeutet, dass ein starres Modell, das für alle passt, nicht funktioniert. Das System muss in der Lage sein, sich anzupassen und zu verbessern, wenn neue Daten eintreffen.
Mit OneDL hat VBTI ein System entwickelt, das seine Modelle im Laufe der Saison automatisch aktualisiert und neu trainiert, wobei neue Daten verwendet werden, um das System genauer zu machen.
Die Zukunft der Agrarinspektion
Mit Blick auf die Zukunft freut sich VBTI über das Wachstum von KI und maschinellem Sehen in der Landwirtschaft. "Wir befinden uns in einer Phase des schnellen Wachstums. Dank OneDL können wir Projekte schneller als je zuvor aufsetzen und Ergebnisse in nur zwei Wochen liefern", sagt VBTI. In Branchen wie der Landwirtschaft, in denen neue Technologien schnell eingesetzt werden müssen und sich Veränderungen schnell vollziehen, ist diese schnelle Umsetzung von entscheidender Bedeutung.
Die Zusammenarbeit mit VA Imaging ist ein wichtiger Bestandteil der Zukunftspläne von VBTI. "Die Flexibilität, unsere eigenen Kameras und Objektive auswählen zu können, in Kombination mit der hochwertigen Hardware von VA Imaging, passt perfekt zu unserem Ansatz. So können wir das System an die Bedürfnisse jedes einzelnen Kunden anpassen, was uns einen großen Vorteil verschafft", erklärt VBTI.
Mit Blick auf die Zukunft sieht VBTI ein großes Potenzial für die Ausweitung seiner Zusammenarbeit mit VA Imaging. "Wir suchen bereits nach Möglichkeiten, noch fortschrittlichere Bildverarbeitungslösungen zu entwickeln. Gemeinsam glauben wir, dass wir die Art und Weise, wie landwirtschaftliche Prozesse automatisiert werden, verändern können, indem wir die Effizienz und Konsistenz verbessern und gleichzeitig die Verschwendung reduzieren.
Transformation der landwirtschaftlichen Inspektion mit KI und maschineller Bildverarbeitung
Der Ansatz von VBTI für die Brokkoli-Inspektion zeigt die Stärke von KI und maschinellem Sehen bei der Lösung schwieriger Herausforderungen. Durch die Kombination der fortschrittlichen Kameralösungen von VA Imaging mit ihren eigenen KI-Modellen und der Flexibilität der OneDL-Plattform hat VBTI ein System geschaffen, das sich gut für landwirtschaftliche Inspektionen eignet.
Der Erfolg dieses Projekts zeigt, wie wichtig hochwertige Bildverarbeitungshardware ist, um zuverlässige Ergebnisse zu erzielen. Die Kameras spielten eine entscheidende Rolle bei der Anpassung des Systems an die spezifischen Aufgaben von VBTI und stellten sicher, dass es im Feldeinsatz gut funktioniert. Da VBTI weiter wächst, wird VA Imaging auch in Zukunft ein wichtiger Partner sein, um Innovationen voranzutreiben und die Bildverarbeitungstechnologie weiterzuentwickeln.
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