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KI auf der Feldebene der Automatisierung

Bildverarbeitung mit KI wird industrietauglich

In der industriellen Bildverarbeitung eröffnet künstliche Intelligenz viele Möglichkeiten.
In der industriellen Bildverarbeitung eröffnet künstliche Intelligenz viele Möglichkeiten.
© IDS Imaging Development Systems

Obwohl alle dafür nötigen Komponenten erhältlich sind, verhindern oft Berührungsängste den Einsatz künstlicher Intelligenz in der industriellen Bildverarbeitung. Doch es gibt Wege, Machine Vision auf Basis künstlicher Intelligenz allen interessierten Anwendern zugänglich zu machen.

Künstliche Intelligenz (KI) wird künftig auch für die industrielle Bildverarbeitung eine Schlüsselrolle spielen. Die selbst lernenden Algorithmen können bestehende Machine-Vision-Prozesse und -Produkte verbessern und eröffnen neue Möglichkeiten. Schon jetzt steht die nötige Hardware für den produktiven und effizienten Einsatz von KI in der Bildverarbeitung bereit, und das Angebot von KI-Plattformen unterschiedlicher Leistungsklassen wächst stetig an. Doch bei vielen Bildverarbeitungs-Unternehmen gibt es noch Vorbehalte gegenüber der neuen Technologie. Woran liegen nun das Zögern und die Startschwierigkeiten?

Ein wichtiger Aspekt ist, dass KI bzw. Machine Learning (ML) ganz anders funktioniert als regelbasierte Bildverarbeitung und sich durch KI und ML die Herangehensweise an und die Bearbeitung von Vision-Aufgaben unterscheidet. Die Qualität der Ergebnisse ist auch nicht mehr das Produkt von manuell entwickeltem Programmcode, sondern wird durch den Einlernprozess mit geeigneten Bilddaten bestimmt. Und für ihn braucht der Mensch ein umfassendes Verständnis und ein geschultes Auge für die richtigen Daten, denn sonst treten oft Fehler auf, die zu einer falschen Anwendung von ML-Methoden führen. Tests haben gezeigt, dass verschiedene Nutzer die künstlichen neuronalen Netze (KNN) für ein und dieselbe Aufgabe unterschiedlich gut trainieren, weil sie teilweise Bilder mit zu viel unwichtigem Inhalt, schlechter Belichtung, Unschärfe oder auch falschen Labels für das Training verwenden.

Relevante Anbieter

Software als Wegbereiter

Mit Blockly lassen sich auch mehrstufige Prüfungen mit mehreren KNN leicht in einem Programmablauf zusammenstecken.
Mit Blockly lassen sich auch mehrstufige Prüfungen mit mehreren KNN leicht in einem Programmablauf zusammenstecken.
© IDS Imaging Development Systems

Passende Hardware ist zur Genüge vorhanden. Effiziente KI-Beschleuniger machen ML vor allem interessant für kleine, stromsparend arbeitende Embedded-Vision-Systeme bzw. vollintegrierte Inferenzkamera-Plattformen, wie einzelne Hersteller sie bereits anbieten. Doch die KI muss getestet, validiert, nachtrainiert und schließlich in einen produktiv arbeitenden Workflow in die Anwendung integriert werden.

IDS will mit der IDS-NXT-Plattform die Komplexität verringern: mit aufeinander abgestimmten Werkzeugen kann jede Benutzergruppe das Potential einer KI-Vision-Plattform voll nutzen, ohne viel Zeit und Kosten in den Aufbau neuer Kernkompetenzen zu stecken, die für die Umsetzung eigener KI-Anwendungen nicht zwingend erforderlich sind. Denn Spezialwissen für das Trainieren neuronaler Netze und das Programmieren eigener Anwendungen lassen sich für viele einfache KI-Workflows in den Werkzeugen verpacken. So kann jeder Benutzer seine individuellen Anforderungen umsetzen, ohne ein eigenes Spezialistenteam aufzubauen. Die Software ermöglicht dabei jeder Benutzergruppe, die für ihre jeweiligen Aufgaben und Arbeitsweisen passenden Werkzeuge zu verwenden.

Eine Bildverarbeitungsanwendung ist der Rahmen, der mehrere Einzelaufgaben in einen anwendungsspezifischen Ablauf bringt und fehlerfrei und effizient ausführen soll. Klassisch programmieren Entwickler diese Aufgabe in einem zur Plattform passenden Programmcode wie etwa C++. Wenig anders verhält es sich bei den neu auf den Markt kommenden KI-Plattformen. Ein SDK (Software Development Kit) stellt die nötigen Softwareschnittstellen zur hardwarenahen Programmierung der jeweiligen Plattform mitsamt der vorhandenen KI-Beschleuniger bereit. Meist steht den Anwendungsentwicklern damit eine weitgehend frei programmierbare Plattform für eigene Prozesslösungen zur Verfügung. Auch die IDS-NXT-Inferenzkamera ist durch ein entsprechendes SDK mit vielen C++-Sourcecode-Beispielen und dem von IDS selbst entwickelten KI-Beschleuniger „deep ocean“ eine offene Plattform für Entwickler, die eigene Bildverarbeitungsanwendungen in Form von Vision Apps entwerfen wollen.

Künstliche Intelligenz für Alle

IDS will jedoch die KI-Vision mit IDS-NXT-Inferenzkameras für jeden Anwender zugänglich und einfach bedienbar machen. Die App-Erstellung soll für jede Anwendergruppen möglich sein, egal ob Programmierer, Bildverarbeitungsprofi oder Maschinenbediener und Facharbeiter. Zu diesem Zweck wird die cloudbasierte KNN-Trainingssoftware „IDS NXT lighthouse“ mit dem nächsten Update um einen Assistenten erweitert, der sich noch stärker an den praktischen Problemen der Anwender orientiert und diese mit entsprechenden Handlungsanweisungen unterstützt. Der Wizard erweitert den Aktionsradius der Zielgruppe und begleitet nun alle Einzelaufgaben einer Machine-Vision-Anwendung. Angefangen mit der Frage „Was wollen Sie tun“ stellt IDS NXT lighthouse anwendungsnahe Aufgaben zur Auswahl, wie etwa „Objekte zählen“, „An- und Abwesenheit prüfen“ oder „Prüfstellen kontrollieren“. Der Assistent wählt damit im Hintergrund die App-Basis mit dem passenden Deep-Learning-Use-Case und schlägt den Anwendern die weiteren Handlungen vor, um die nötigen Informationen zusammenzutragen. Darüber hinaus werden nützliche Hinweise, Videos oder Anleitungen angeboten, um den Anwendern das nötige Hintergrundwissen nahezubringen. Eine derartige „geführte Anwendungserstellung“ erinnert mehr an ein Tutorial als an klassische App-Entwicklung. Am Ende steht eine vollständig kundenspezifische Vision App zum Download bereit, die der Anwender nur noch in einer IDS-NXT-Kamera aktivieren und starten muss.


  1. Bildverarbeitung mit KI wird industrietauglich
  2. „Puzzle“ statt Programmierung

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IDS Imaging Development Systems GmbH