Подієва камера допомогла дрону ухилитися від м'яча

Швейцарські інженери створили квадрокоптер, який вміє відстежувати небезпечні предмети за допомогою подієвої камери і ухилятися від них. Моделювання показало, що такий датчик знижує затримку, з якою дрон реагує на летить у нього предмет, порівняно зі звичайними камерами. Стаття опублікована в журналі.

Деякі сучасні дрони оснащуються системами автоматичного відстеження навколишніх об'єктів і уникнення зіткнень з ними. Як правило, ці системи застосовуються для того, щоб дрон під управлінням оператора не врізався в дерево або іншу перешкоду. Оскільки зіткнення зі статичними об'єктами або предметами, що летять у бік дрона, такими як футбольний м'яч або птах, відбуваються на високій швидкості, дрону необхідно вміти швидко збирати та інтерпретувати інформацію про навколишній світ.

Інженери з Цюріхського університету та Швейцарської вищої технічної школи Цюріха під керівництвом Давіде Скарамузза (Davide Scaramuzza) запропонували використовувати для швидкого виявлення об'єктів незвичайний датчик - подієву камеру (event camera). Її принцип роботи відрізняється від традиційних КМОП-камер, що дозволяє їй швидше реєструвати зміни перед нею. У такій камері кожен піксель «спрацьовує» лише тоді, коли сприймається ним яскравість змінюється (підвищується або знижується) на порогове значення. У результаті подієва камера не видає звичні кадри з певною періодичністю, а асинхронно реєструє події на пікселях. Головна перевага такого датчика полягає в тому, що він має тимчасову роздільну здатність порядку мікросекунд. Більш детально про пристрій камер такого типу можна прочитати в іншій роботі Скарамузза.

Для експериментів інженери використовували комерційну платформу-квадрокоптер, на який вони встановили подієву камеру і плати управління дроном, які в тому числі і відповідають за розпізнавання об'єктів. Крім того, вони використовували зовнішню систему відстеження рухів, що дозволяла оцінити, летить предмет в квадрокоптер чи ні. Під час експериментів інженери кидали в квадрокоптер м'ячик і дивилися на його реакцію. Експерименти показали, що дрон встигав уникнути зіткнення, навіть коли м'яч летів до нього на швидкості дев'ять метрів на секунду, а дальність дії алгоритму виявлення була штучно обмежена двома метрами.

Крім експериментів автори провели теоретичний аналіз і порівняли потенційні можливості дронів з подієвою камерою, звичайною камерою і стереокамерою. Аналіз показав, що з урахуванням швидкості реакції моторів дрон з подієвою камерою може уникати зіткнення з об'єктами, що летять на швидкості, більшою на величину від 7 до 12 відсотків. Аналогічним чином збільшується і швидкість безпечного польоту дрона щодо статичних перешкод.

У 2015 році інженери з Массачусетського технологічного інституту розробили безпілотник літакового типу, здатний ухилятися від перешкод на швидкості до 50 кілометрів на годину. Для збирання даних про місцевість у дроні використовуються по камері на кожному крилі і алгоритм, оптимізований для швидкого виявлення статичних об'єктів.