Jeder Baum hat einen unverwechselbaren Fingerabdruck. Vor allem die Strukturen der Jahresringe geben viel über Standort und klimatische Bedingungen preis. Um die Herkunft festzustellen, werden Fotos von Baumquerschnitten mit speziellen Bildanalysemethoden verglichen.
Salzburg – Woher kommt das neue Tropenholzmöbel? Kann man sich sicher sein, dass der Baum, aus dem es gemacht ist, legal gefällt wurde? Oder stammt es aus illegalem Holzeinschlag in einem Naturschutzgebiet und ist auf nicht nachvollziehbaren Wegen zum Händler gelangt? Um eine global nachhaltige Forstwirtschaft sicherzustellen, wäre eine lückenlose Zurückverfolgbarkeit von Holzprodukten wünschenswert – bis hin zu jenem Baum, aus dem sie entsprungen sind.
Forscher der FH Salzburg und des Fachbereichs Computerwissenschaften der Universität Salzburg entwickeln in einem vom Wissenschaftsfonds FWF geförderten Projekt eine Technologie, mit der die Dokumentation der Holzherkunft einfacher und kostengünstiger erledigt werden kann. Sie konzentrieren sich dabei auf den Weg des Blochs – also des Rundholzes – aus dem Wald zur ersten Verarbeitungsstation, der Sägemühle. Hier kommen verschiedene Hölzer in unterschiedlichen Qualitäten und aus verschiedenen Regionen zusammen. Ihre genaue Herkunft ist oft schwer nachvollziehbar.
"Unser Ansatz ist, den unverwechselbaren Fingerabdruck, den jeder Baum hat, zu nutzen", erklärt Alexander Petutschnigg, Projektleiter und Studiengangsleiter für Holztechnologie und Holz- bau am Fachhochschulstandort in Kuchl. Bäume wachsen in Abhängigkeit vom Standort und von klimatischen und individuellen Rahmenbedingungen und bilden dementsprechend eigene "biometrische Merkmale" heraus – vor allem die Jahresringstrukturen in ihren unterschiedlichen Formen, Geometrien und Abständen.
Fotovergleich
Diese Fingerabdrücke der Bäume sollen noch im Wald beim Verladen der Hölzer abgenommen werden, einfach indem Fotos von den Blochquerschnitten geknipst und, gegebenenfalls automatisch mit GPS-Ortsdaten und digitalem Zeitstempel versehen, in einer Datenbank abgelegt werden. Bilder, die dann am Zielort gemacht werden, sollen dann automatisiert verglichen werden.
Die Frage dabei lautet nun: Kann man wirklich mithilfe von Algorithmen die Strukturen eines Baumquerschnitts auf einem Foto exakt wiedererkennen? Petutschnigg und Kollegen glauben ja – auch wenn ihre Lösung jetzt noch keine 100-prozentige Erfolgsquote bringt. Die Arbeiten, die bisher aus dem Projekt hervorgegangen sind, beschäftigen sich etwa mit den Problemen bei der Datengewinnung. Faktoren wie Lichtverhältnisse oder Schmutz beeinflussen die Bildqualität. In einem Salzburger Versuchsprojekt wurden daher widerstandsfähige GoPro-Kameras verwendet.
Eine weitere Arbeit beschäftigt sich mit der Identifikation relevanter biometrischer Merkmale der Bäume im Bild. Ein drittes Projekt geht der Frage nach, wie vorhandene Technologien, die etwa für die Erkennung von Fingerabdrücken oder Iriscans eingesetzt werden, für die Baumbilder adaptiert werden können. Für Petutschnigg zählt dabei der richtige "Mix" an Algorithmen, die darauf getrimmt sind, gleiche Strukturen zu identifizieren oder nach Abweichungen zu suchen. Bei der Analyse der Geometrien sei etwa relevant, wo der Mittelpunkt der Ringstruktur liegt, wie die Abfolge von Kreisen und Abständen aussieht oder wie kreisrund oder oval die Jahresringe sind.
Im Zuge der Entwicklung soll etwa herausgefunden werden, wie großflächige Analysen, die globale Bildmuster identifizieren, mit Detailanalysen kombiniert werden können, die sich auf Einzelheiten in kleineren Bildregionen konzentrieren. Mit Trainingssets sollen lernfähige Algorithmen sukzessive verbessert werden. Die Modelle müssen flexibel genug sein, um die Unterschiede der Aufnahmen tolerieren zu können, aber exakt genug, um denselben Holzquerschnitt wiederzuerkennen.
Betrugsvermeidung
In einem Folgeprojekt soll der Ansatz gemeinsam mit einem Industriepartner in die Praxis überführt werden. Dabei kann die Feststellung einer genauen Herkunft von Bäumen nicht nur der Verhinderung von Betrug dienen, sondern auch den holzverarbeitenden Betrieben in Europa zugutekommen, wo eine Rückverfolgbarkeit seit einigen Jahren per EU-Verordnung vorgeschrieben ist. Petutschnigg: "Dank der Herkunftsdaten kann man auch besser auf die Qualität des Holzes zurückschließen und es so leichter einer optimalen Verwendung zuführen." (Alois Pumhösel, 29.5.2016)