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配备事件摄像机的无人机,首次实现成功自主飞行

近日,Antoni Rosinol Vidal、Henri Rebecq、Timo Horstschaefer以及Scaramuzza这四位教授在提交机器人与自动化信函的一篇论文中,首次介绍了一款已应用于自主驾驶无人机的 事件摄相机 ,并强调它能够帮助无人机完成前所未能做的事情。

无人机为什么依赖摄像机

无人机采用摄像头来自主导航,这是一种相对成本较低的方法。如果将摄像头与 IMU 相融合,在移动速度不是特别快且光线稳定的情况下,则可以提供完全正确的状态估计。

说起事件摄像机,也许很多科技爱好者并不感到陌生,曾经有科学家发表过关于它的研究成果。早在2014年,来自 苏黎世大学 的Davide Scaramuzza实验室阐述了事件摄像机的动态视觉传感器的实用性。事件摄像机并不像一般的摄像机,它们更像小巧高行动的机器人。

对于无人机来说, 状态估计、 获得用户所在位置 以及 用户的活动状态 非常重要。为了令无人机作出与其环境相互作用的决策,它必须要很灵敏地感知其所处 位置 移动速度 以及 移动方向 在哪。然而,据了解,有很多种方法可以追踪这些,最准确的是运用强大却成本高昂的 车外运动捕捉系统 。若开始用更小型更灵敏的机器人来进行状态估计时,尤其是当你尝试处理高度动态的平台比如快速移动的四旋转,则会变得更加困难。这就是为什么人们一直以来依赖摄像机的原因。

对弱光敏感、记录场景变化的事件摄像机助无人机成功避障

然而,摄像机本身也存在两个重要的问题。第一个问题是,当传感器的运动超过相机可被“冻结”的帧速率时,相机的图像会变 模糊 。第二是相机对于光线的要求与人类眼睛差不多,不能过于强烈也不能过于晦暗。

配备事件摄像机的无人机,首次实现成功自主飞行

事件摄像机与普通相机完全不同。事件摄像机会记录 场景的变化 。据了解,在实验中,科研人员把事件摄像机指向不移动的静态场景时,它不会显示任何内容。但是,当它检测到物体的运动(如像素级的光线变化),它会在每像素的基础上以 非常高的刷新率 (毫秒)显示出该动作。事件摄像机不仅对弱的光线敏感,也不会被明亮的光线屏蔽。若用户关心注的是在无人机移动时避免障碍物,因此,采用事件摄像头是一个很理想的选择。

为了检测相对运动以进行准确的状态估计,科研人员在试验中,令四旋转相机去识别独特的图像特征并跟踪这些特征如何移动。当照明变化或者光线太暗时,普通摄像机的跟踪失败,而事件摄像机完全不受影响,依然正常运行。

 

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