Den Wildtieren mit Kameradrohnen und Künstlicher Intelligenz auf der Spur
17.04.2023
Das Forschungsprojekt „BAMBI“ widmet sich am Campus Hagenberg der FH OÖ einer kniffligen Aufgabe: Es soll eine präzisere Überwachung von Tieren wie Reh, Hirsch, Wildschwein und Gams in Waldgebieten ermöglichen. Die Tiere werden von einer Drohne aus mittels Künstlicher Intelligenz automatisch beobachtet und mit hoher Zuverlässigkeit gezählt. Erstmals kommt dabei Lichtfeldtechnologie in Kameradrohnen zum Einsatz.
Sogar erfahrenste Wildbiolog:innen können nur schwer abschätzen, wie viel Wild sich in den Wäldern tummelt. Die Tiere bewegen sich flink, sind scheu und meisterhaft im Tarnen. Dementsprechend kompliziert gestaltet sich deren Zählung. David Schedl, FH-Professor für Visual Computing am Campus Hagenberg der FH OÖ, will das Problem mit Hilfe neuer Technologien lösen. Seit einem Jahr wird mit Kooperationspartnern am Forschungsprojekt „BAMBI“ gearbeitet (ein Akronym für Biodiversity Airborne Monitoring based on Intelligent UAV Sampling).
Kameradrohnen machen Luftaufnahmen von Gebieten, in denen potenziell Wildtiere leben. Gleichzeitig werden selbstlernende Algorithmen darauf trainiert, automatisch die Tierarten zu erkennen und zu detektieren. Mit Hilfe dieser punktuellen Flüge wird im Laufe der Zeit eine statistisch genauere Abschätzung, was die Population der verschiedenen Tierarten betrifft, möglich sein.
Aber wie soll die Kamera erfassen, was sich am Waldboden abspielt, wenn Baumkronen die Sicht verstellen? „Das ist das Neue an unserem Projekt: Zusätzlich zu den bereits bekannten Wärmebildkameras setzen wir erstmals die Lichtfeldtechnologie für Wildtiermonitoring in Zusammenhang mit Drohnen ein. Es ist ein erster Feldversuch, um herauszufinden, wie gut das tatsächlich funktionieren kann“, sagt Schedl. Denn während eine konventionelle Kamera nur Bilder aufnimmt, werden mit Lichtfeldtechnologie deutlich mehr Daten genutzt. Anstelle eines einzelnen Bildes besteht ein Lichtfeld aus vielen Bildern. So wird ein Punkt am Boden mehrmals aus verschiedenen Positionen der Drohne sichtbar. Nach Verarbeitung aller Daten wird ein Mittelwert aus den Bildaufnahmen errechnet. Verdeckungen können aufgelöst und Wildtiere für die Kamera sichtbar und somit klassifiziert werden.
Für die Datenverrechnung sei zudem wichtig, die genaue Position der Drohne und die Beschaffenheit des überflogenen Geländes mit seinen Höhen, Tiefen und Unregelmäßigkeiten zu kennen. „Wir bauen auf durch Laserscan-Befliegungen gewonnenen Höhendaten auf, die für Österreich fast flächendeckend vorliegen“, sagt Schedl.
Ein entscheidender Teil des Forschungsprojektes ist, das nötige große Volumen an Daten in ausreichender Qualität unter den zusätzlichen Bedingungen für Lichtfeldaufnahmen zu generieren. Die Künstliche Intelligenz, die mitentwickelt wird, muss mittels Bildverarbeitung lernen, die diversen Tierarten richtig zuzuordnen. Begonnen wird mit Reh, Hirsch, Wildschwein und Gams.
Das Projekt läuft bis April 2025. Um möglichst viele Daten zum Training der KI zu erhalten, wurden in einem ersten Schritt einige natürlich strukturierte Gehege von Tierparks abgeflogen, etwa in Stadt Haag oder im Cumberland Wildpark. Auch Aufnahmen in freier Wildbahn wurden bereits gemacht.
Die Kameradrohnen fliegen zumeist in 30 bis 40 Meter Höhe. „Wir wollen die Tiere so wenig wie möglich belästigen. Uns geht es darum, sie zu zählen“, sagt Schedl. Die Intention dahinter ist, durch konstantes Monitoring drohende ökologische Probleme, wie den Verlust der Biodiversität, zu verhindern. Zu Beginn geht es zumeist um Regulierung der Wildpopulation, wenn diese nötig ist. In weiterer Folge könnten auch seltene Tierarten wie Luchse oder Wölfe mit Blick auf den Artenschutz ins Zentrum des Interesses rücken.
„BAMBI“ wird von der österreichischen Forschungsförderungsgesellschaft (FFG) gefördert. Als Kooperationspartner mit an Bord sind das Büro für Wildökologie und Forstwirtschaft, der Geodatendienstleister Umweltdata und Drohnenspezialist ViewCopter. Unterstützung kommt von den Jagdverbänden in Nieder- und Oberösterreich sowie Tirol.
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