Mit KI und Drohnen zu genaueren Ergebnissen?

Tierzählungen aus der Luft heraus haben in Afrika eine jahrzehntelange Tradition – man denke nur an Professor Bernhard Grzimek und sein „fliegendes Zebra“.

In Namibia setzen Schweizer Forscherinnen und Forscher heute Drohnen für diese Aufgabe ein. Anschließend wertet eine intelligente Bilderkennungssoftware die Fotos aus. Die Schlusskontrolle übernimmt dann wieder ein Mensch. Das berichtet der Schweizerische Nationalfonds (SNF) über das an der Ecole polytechnique fédérale de Lausanne (EPFL) initiierte Projekt „Savmap“.

Ein Beispielbild von einer Drohne im Wildreservat Kuzikus geschoßen. Man sieht Bäume, Tiere und herumliegende Äste aus der Drohnenperspektive. Die Tiere und herumliegenden Ästen wurden von der künstlichen Intelligenz erkannt und markiert (hier mit einem farbigen Rahmen). Die künstliche Intelligenz hat dabei richtig zwischen den Tieren (blauer Rahmen) und Ästen (gelber Rahmen) unterschieden.
Auf dem von der KI analysierten Bild ist die Vorgehensweise gut zu erkennen: Tiere sind blau eingerahmt, andere Landschaftselemente wie Büsche gelb. ©SNF

„Die Herausforderung ist beachtlich: Gewisse afrikanische Nationalparks erstrecken sich über Flächen, die halb so groß sind wie die Schweiz“, sagt Devis Tuia, der das Vorhaben 2014 mit auf den Weg brachte und heute an der Universität Wageningen in den Niederlanden lehrt. „Indem wir einen Teil des Zählprozesses automatisieren, wollen wir das Sammeln von genaueren und aktuelleren Daten erleichtern.“ Mithilfe von Drohnen können pro Quadratkilometer 150 Bilder geschossen werden. Um die Auswertung der zahlreichen Fotos zu erleichtern, setzen die Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler auf künstliche Intelligenz: Mit einem besonderen Algorithmus werden die meisten Bilder ohne Tiere sofort aussortiert. Bei den anderen kennzeichnet das Programm Objekte, bei denen es sich um Tiere handeln könnte.

„Diese erste Phase zur Bereinigung des Bildmaterials ist die längste und mühsamste“, erläutert Tuia. „Sie kann aber nur durch KI übernommen werden, wenn kein Tier übersehen wird. Die Software muss deshalb eine recht große Toleranz aufweisen, auch wenn dadurch mehr falsch-positive Befunde resultieren, zum Beispiel fälschlicherweise als Tiere identifizierte Büsche, die anschließend manuell eliminiert werden müssen.“

Diese Aufgabe übernahmen zunächst rund 200 Freiwillige. Aus dem gesichteten Material wurden der KI dann Tausende Luftbilder zur Auswertung vorgelegt, um sie so zu trainieren, dass sie relevante Elemente erkennt. Verschiedene Fehler wurden unterschiedlich sanktioniert. Die Software sollte lernen, Tiere von unbeweglichen Gegenständen zu unterscheiden. Vor allem aber, kein Tier zu übersehen. Wenn die KI die Bilder bereinigt hat, übernimmt ein Mensch die abschließende Sortierrunde.

Angesichts der vielen Drohnen-Bilder sei er anfangs skeptisch gewesen, berichtet Friedrich Reinhard, Direktor des Naturparks Kuzikus in Namibia, mit dessen Biologinnen und Biologen das Schweizer Forschungsteam zusammenarbeitet. Doch dank der Vorsortierung durch die künstliche Intelligenz kann eine einzige Person in etwa einer Woche eine vollständige Zählung der Fauna in dem Wildreservat erledigen. Interesse an dieser Methode der Tierzählung, über die jüngst in der Zeitschrift „Remote Sensing of Environment“ berichtet wurde, haben inzwischen auch kenianische Behörden angemeldet sowie der Nationalpark Veluwe in den Niederlanden.

14.01.2019