10.11.2017

Fraunhofer Institut für Fabrikbetrieb und -automatisierung IFF App soll Eigenschaften von Früchten in Echtzeit offenbaren

Die Medien haben sich draufgestürzt: „App HawkSpex® Mobile entlarvt Pestizide“. Kurz gesagt: Das handelsübliche Smartphone macht Bilder von einem Gegenstand - das kann auch eine Frucht sein – und trifft Aussagen über dessen Eigenschaften. Technisch scheint das ganz einfach, aber insgesamt ist es eine komplizierte Sache. Gartenbau-Profi sprach dazu mit Prof. Udo Seiffert, Leiter des Projektes und des Kompetenzfeldes Biosystems Engineering am Fraunhofer Institut für Fabrikbetrieb und –automatisierung IFF in Magdeburg.

Unser Gesprächspartner: Prof. Udo Seiffert studierte an der Universität Magdeburg Automatisierungstechnik, promovierte und erhielt ein DAAD Auslandsstipendium (University of South Australia, Adelaide). Er arbeitete am Leibniz-Institut für Pflanzengenetik und Kulturpflanzenforschung (IPK) und ist seit 2008 Leiter des Kompetenzfeldes Biosystems Engineering (Fraunhofer-Institut IFF, Magdeburg). Er ist Honorarprofessor am Institut für Informations- und Kommunikationstechnik (IIKT) der Otto-von-Guericke-Universität Magdeburg

gartenbauprofi: Dass das Licht, welches zu untersuchende Objekte reflektieren, analysiert wird, ist ja nicht ganz neu. Dazu gibt es sündhaft teure Hyperspektralkameras. Und Sie wollen jetzt mit einem handelsüblichen Handy gegenhalten?

Prof. Udo Seiffert: Keinesfalls. In »professionellen« Anwendungen finden zumeist spezielle Hyperspektralkameras Anwendung; die kosten schon mal bis zu 250 000 €. Diese Kamera ist justiert auf vielfarbiges Licht und ermittelt, wie viel Licht jeder Farbe das Objekt zurückwirft. So erstellt sie mit einer Aufnahme einen kompletten spektralen Fingerabdruck des Gegenstands. Aus diesem lässt sich über ein mathematisches Modell beinahe jede beliebige Information über das Objekt extrahieren, etwa die Inhaltstoffe. Die in Smartphones verbauten Kameras hingegen mit ihren dreikanaligen Farbsensoren (rot – grün – blau) sind nicht für diese Aufgabenstellung geeignet.

gartenbauprofi: Beschreiben Sie bitte die Funktionsweise der App HawkSpex® Mobile. Was kann die im Smartphone leisten?

Prof. Udo Seiffert: Wir nutzen hierbei eine Kombination von steuerbarer Beleuchtung und Farbkamera. Hierzu wird das Display des Smartphones schnell hintereinander auf seiner gesamten Fläche auf eine Sequenz verschiedener Farben geschaltet und synchron dazu Aufnahmen mit der Frontkamera durchgeführt. Diese misst das vom beleuchteten Messobjekt reflektierte Licht. Wirft das Display also nur rotes Licht auf das Objekt, kann das Objekt auch nur rotes Licht reflektieren – und die Kamera nur rotes Licht messen. Über diese Sequenz der Beleuchtungsfarben, die entsprechend der konkreten Fragestellung in Farbe und Anzahl verändert werden können, entsteht in wenigen hundert Millisekunden das Hyperspektralbild. Intelligente Auswertealgorithmen sorgen dafür, dass die App mit der begrenzten Rechenleistung eines Smartphones auskommt und die eingeschränkten Leistungen von Kamera und Display kompensiert. 

gartenbauprofi: Was kann die App? Was kann sie nicht?

Prof. Udo Seiffert: Sie benennt – in Echtzeit und ganz unkompliziert - Unterschiede zum erlernten Muster. Beispielsweise kann demnächst die Frage beantwortet werden, ob ein Apfel Rückstände von Pflanzenschutzmitteln enthält. Aber die App vermag nicht anzusagen, ob die schädlich für den Menschen sind oder nicht, oder ob sie mit dem Gesetz übereinstimmen oder nicht. Und: Wir wissen momentan noch nicht, ob wirklich alle relevanten Substanzen sichtbar sind. Insofern kann mit der App kein juristisch verwertbarer Test gemacht werden. Aber es können aus der Masse der Waren und Stichproben jene ausgewählt werden, bei denen zu gründlicheren Untersuchungen mit aufwändigeren Methoden geraten ist.

gartenbauprofi: Wo überall könnte die App verwendet werden?

Prof. Udo Seiffert: Es gibt viele Anwendungen, bei denen die Beurteilung von Eigenschaften eines Objektes auf dessen (bio-)chemischer Zusammensetzung beruht und damit über die Erfassung von Größe, Form, Farbe, Textur und ähnlichem hinausgeht. Beispiele wären hier der Zustand von Lebensmitteln im Hinblick auf Reifegrad, Herkunftsgebiet, Mischung oder Unbehandeltheit, die verschleierte Nachbesserung von Autolacken nach Unfallschäden, aber auch das Erkennen von Fälschungen bei Dokumenten oder Medikamenten.  

gartenbauprofi: Wie geht es weiter mit Ihrer App?

Prof. Udo Seiffert: Sie muss noch viel lernen, denn Aussagen über Eigenschaften und Abweichungen davon, kann sie nur treffen, wenn sie die zu erkennenden Eigenschaften hundert- oder gar tausendfach kennengelernt und als Muster gespeichert hat. Auf diese Art sind sukzessive verschiedene Anwendungsmodule zu erstellen. Ist das entsprechende Anwendungsmodul vorhanden, kann es schnell und unkompliziert von jedermann für unbekannte Proben verwendet werden. 

gartenbauprofi: Und das wird alles noch bei Fraunhofer passieren?

Prof. Udo Seiffert: Wir setzen gegenwärtig zwei Darreichungsformen der App um. Eine Universal-App für den Endverbraucher, bereitgestellt durch einen Betreiber und lizenziert von Fraunhofer. Dies kann ein bestehendes Unternehmen sein, zu dessen Geschäftsmodell diese App passt, oder ein mit diesem Geschäftszweck gegründetes neues Unternehmen. Zweitens gibt es mehrere Business-Versionen der App, für Geschäftskunden zu ganz speziellen Anwendungen. Hier ist Fraunhofer der Entwicklungspartner dieser Unternehmen. In jedem Fall werden wir darauf achten, dass die App nicht gegen gesetzliche oder ethische Regeln verstößt. Diese hochspezialisierte Business-App könnte dann beispielsweise Einkäufern oder den Erzeugern in einer von bestimmten Pflanzenkrankheiten geplagten Region helfen.

gartenbauprofi: Lassen Sie uns in die vermutlich nicht so ferne Zukunft schauen: Werden die Verbraucher künftig mit dem Handy im Supermarkt stehen und jede Frucht vor dem Kauf erst per »HawkSpex® mobile« untersuchen? Oder werden sie es zu Hause tun und dann Umtauschforderungen stellen? Werden NGOs und Medien ihre mehr oder weniger professionellen Recherchen auf ihren Smartphone-Bilden aufbauen? …

Prof. Udo Seiffert Das hängt davon ab, welchen Weg unsere Technologie geht. Das Szenario ist nicht auszuschließen.

gartenbauprofi: Es spricht, da sind wir uns sicherlich einig, einiges dagegen, dem Verbraucher diese „Waffe“ in die Hand zu drücken. Was spricht dafür?

Prof. Udo Seiffert: Wenn die App als Business-Version ganz gezielt ins Marketing eingebunden wird, könnte sie für ein Unternehmen ein Alleinstellungsmerkmal sein. Sie kann ja für eine spezielle Supermarktkette so gestaltet werden, dass sie nur zuvor bestimmte Anwendungen beinhaltet. Oder dass sie nur an ganz bestimmten Orten funktioniert; wenn der Verbraucher beim Mitbewerber agieren möchte, bekäme es schlichtweg die Ansage im falschen Laden zu sein.

Aber auch in den vorangehenden Gliedern der Wertschöpfungskette könnte viel passieren. Ich weiß, dass manchen Labors unsere App nicht behagt. Aber warum nicht offensiv rangehen, den Kunden die App zur Verfügung stellen, damit sie eine Vorauswahl ihrer einzureichenden Proben treffen und diejenigen, die ohne Befund sind, gar nicht erst untersuchen lassen? „Weitere Analyse empfohlen“ könnte eine der Aussagen der App sein.   

Marlis Heinz

 


Industrie-News



Informatives



Ausgabe 11/2017

 

Schädlinge und Krankheiten im Obstbau

Service

Quicklinks