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KI auf der Feldebene der Automatisierung

Bildverarbeitung mit KI wird industrietauglich


Fortsetzung des Artikels von Teil 1

„Puzzle“ statt Programmierung

Attention Maps ermöglichen es, Entscheidungen der KI mittels einer Visualisierung der gewichteten Bildanteile leichter zu verstehen, um so die Akzeptanz neuronaler Netze in der Industrie zu erhöhen.
Attention Maps ermöglichen es, Entscheidungen der KI mittels einer Visualisierung der gewichteten Bildanteile leichter zu verstehen, um so die Akzeptanz neuronaler Netze in der Industrie zu erhöhen.
© IDS Imaging Development Systems

Wer komplexere Abläufe erstellen will, muss nicht zwingend gleich auf C++ oder andere Programmiersprachen auf Textbasis zurückgreifen. Verpackt man die Funktionsbibliothek in visuelle Blöcke und fügt einen visuellen Editor hinzu, können Abläufe wie Puzzleteile zusammengesteckt werden, ohne sich Gedanken über die exakten Befehle der einzelnen Programmiersprachen machen zu müssen. Blockly ist ein Projekt von Google, das genau zu diesem Zweck erstellt wurde. IDS greift auf Blockly zurück und adaptiert eigene Funktionen, um Inferenzaufgaben der Kamera in eine Art Baukasten in beliebig komplexen Abläufen zusammenzustecken zu können.

Durch die intuitiv bedienbare Oberfläche des Blockly Editors erzielen auch Anfänger und Laien schnell Erfolge. Der Vorteil der visuellen Programmierung mit diesem Baukastensystem gegenüber dem Anwendungs-Assistenten ist die Möglichkeit, eigene Abläufe zu erstellen. So lassen sich Variablen, Parameter und KI-Ergebnisse durch logische Verknüpfungen mit mathematischen Berechnungen und bedingten if/else-Anweisungen bzw. wiederholenden Aktionen mittels Schleifen verbinden. Das ermöglicht auch komplexere Workflows mit zweistufiger Prüfung von Objekten und mehreren neuronalen Netzen. Eine Objekterkennung sorgt beispielsweise für eine grundlegende Vorsortierung unterschiedlicher Teile, gefolgt von einer detaillierten Fehleranalyse durch einen zweiten Klassifikator, um Teile noch spezifischer zu kategorisieren. Solche Abläufe sind sonst nur mit dem VAC (Vision App Creator) und Kenntnissen in C++ völlig frei programmierbar.

Ein weiterer Vorteil der gepuzzelten Apps ist ihre dynamische Verwendung. Ähnlich wie man es von Python kennt, eröffnet die Vision-App-Programmierung mit Blockly die Chance, „Code“ direkt auszuführen, weil kein aufwändiges Cross-Kompilieren nötig ist. Eine in IDS NXT lighthouse erstellte Anwendung lässt sich nach ersten Tests in der Kamera interaktiv weiter programmieren – direkt in der Kamera. Vision Apps können dort auch direkt entworfen werden. Das macht den visuellen App Editor zu einem sinnvollen Werkzeug von der Test- und Erprobungsphase bis in den operativen Einsatz.

Vom vollständig automatisierten Anwendungskonfigurator über einen Vision-App-Baukasten mit intuitiv bedienbaren visuellen Interfaces bis zur völlig freien Programmierung mit klassischem SDK bietet IDS NXT also für jedes Wissensniveau das passende Hilfsmittel. Darüber hinaus umfasst die Software „IDS NXT ocean“ eine Visualisierung in Form sogenannter Attention Maps (Heat Maps). Sie ermöglicht, kritische Entscheidungen der KI leichter nachzuprüfen, um letztlich die Akzeptanz neuronaler Netze in der Industrie zu erhöhen. Ebenso lassen sich damit eintrainierte Datenverzerrungen erkennen und vermeiden (siehe Bild 2). Auch statistische Analysen mit Hilfe einer sogenannten Confusion Matrix werden in Kürze sowohl in der cloudbasierten Trainingssoftware IDS NXT lighthouse als auch in der IDS-NXT-Kamera selbst möglich sein, um die Qualität der trainierten KNN leichter bestimmen und verstehen zu können. Mit Hilfe dieser Software-Werkzeuge können Anwender das Verhalten und die Ergebnisse ihrer IDS NXT KI direkter auf Schwächen innerhalb des Trainingsdatensatzes zurückführen und diese gezielt ausbessern. So wird die KI für jeden erklärbar und verständlich.

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Als Komplettpaket industrietauglich

Verglichen mit den bewährten Bildverarbeitungsverfahren, die über viele Jahre gereift sind, gibt es für die KI noch viel Nachholbedarf, der aber allmählich erkannt und gedeckt wird. Auch an Standards und Zertifizierungen wird aktuell gearbeitet, um die Akzeptanz und Erklärbarkeit der KI weiter zu steigern. IDS NXT ocean ist bereits als Embedded-KI-System verfügbar, das mit vielen Software-Werkzeugen von jeder Anwendergruppe als Industriewerkzeug bedient und nutzenbringend eingesetzt werden kann – auch ohne tiefgehende Kenntnisse in Machine Learning, Bildverarbeitung oder Anwendungsprogrammierung. Mit dem IDS NXT ocean Creative Kit hat der Kamerahersteller zudem ein Aktionspaket zusammengestellt, das alles enthält, um eigene Inferenzanwendungen zu entwerfen. Besonders Erstanwender können sich so überzeugen, wie schnell und einfach KI industrietauglich im Feld eingesetzt werden kann.

Heiko Seitz ist Technischer Autor bei IDS Imaging Development Systems.


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

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