BiodivKI: Luftgestütztes Monitoring von Insekten mittels Fluoreszenz und KI-Bildverarbeitung (FluBioKI)

Abstract

Da Insekten eine zentrale Rolle in den Nahrungsnetzen der verschiedenen Ökosysteme einnehmen, ist der Rückgang ihrer Artenvielfalt von besonderer Bedeutung. Untersuchungen zum Vorkommen von Insekten werden u.a. erschwert durch die versteckte Lebensweise vieler Arten. Fliegende, autonome Erfassungssysteme können mit gleichbleibender Güte eine größere räumliche Ausdehnung und eine zeitlich enge Wiederholung von Erfassungen garantieren. Die Analyse der Erfassungsergebnisse mithilfe einer KI (Identifizierung und Quantifizierung der Arten und ihrer Verteilungen) ermöglicht die zeitsparende Auswertung großer Datenmengen. Die technologische Herausforderung des Ansatzes lag in der Identifizierung und Klassifikation von sich tarnenden Tieren in einer heterogenen Umgebung aus einer Höhe, die einen sicheren Betrieb einer Drohne erlaubt. Gleichzeitig existieren keine geeigneten, frei verfügbaren Datenbanken mit einer hinreichenden Anzahl von gelabelten Datensätzen, die als Grundlage eines Trainings der KI genutzt werden konnten. Um diese Herausforderungen zu handhaben, entwarf \textit{\projectname} eine Lösungsstrategie. Die drohnenbasierte Erfassung innerhalb des Projekts sollte sich auf Heuschrecken und Tagfalterraupen konzentrieren. Für die automatisierte Produktion der Datensätze entwarf \projectname das Konzept des \fotoboxs. Um der Tarnung und dem Verhalten der Insekten zu entsprechen, sollten dabei zwei sensorische Verfahren bei der Aufzeichnung von Bilddaten erprobt werden (sichtbares Licht, UV-Licht). Um die Aussagekraft der Messungen explizit zu machen, sollte in der zweiten Projektphase eine Qualitätsmetrik entwickelt werden. Das Projekt wurde von den beiden Forschungspartnern, dem Forschungsinstitut für Bergbaufolgelandschaften e.V. (FIB, entomologische Erfahrungen) und der TU Bergakademie Freiberg (TUBAF, Erfahrungen im Bereich autonom navigierender Systeme), getragen.