Швейцарские инженеры создали квадрокоптер, умеющий отслеживать опасные предметы с помощью событийной камеры и уклоняться от них. Моделирование показало, что такой датчик снижает задержку, с которой дрон реагирует на летящий в него предмет, по сравнению с обычными камерами.

Статья опубликована в журнале IEEE Robotics and Automation Letters.

Некоторые современные дроны оснащаются системами автоматического отслеживания окружающих объектов и избегания столкновений с ними. Как правило, эти системы применяются для того, чтобы дрон под управлением оператора не врезался в дерево или другое препятствие. Поскольку столкновения со статичными объектами или предметами, летящими в сторону дрона, такими как футбольный мяч или птица, происходят на высокой скорости, дрону необходимо уметь быстро собирать и интерпретировать информацию об окружающем мире.

Инженеры из Цюрихского университета и Швейцарской высшей технической школы Цюриха под руководством Давиде Скарамузза (Davide Scaramuzza) предложили использовать для быстрого обнаружения объектов необычный датчик — событийную камеру (event camera). Ее принцип работы отличается от традиционных КМОП-камер, что позволяет ей быстрее регистрировать изменения перед ней.

В такой камере каждый пиксель «срабатывает» лишь тогда, когда воспринимаемая им яркость меняется (повышается или понижается) на пороговое значение. В результате событийная камера не выдает привычные кадры с определенной периодичностью, а асинхронно регистрирует события на пикселях. Главное преимущество такого датчика заключается в том, что он имеет временное разрешение порядка микросекунд. Более подробно об устройстве камер такого типа можно прочитать в другой работе Скарамузза.

Для экспериментов инженеры использовали коммерческую платформу-квадрокоптер, на который они установили событийную камеру и платы управления дроном, которые в том числе и отвечают за распознавание объектов. Кроме того, они использовали внешнюю систему отслеживания движений, позволявшую оценить, летит ли предмет в квадрокоптер или нет. Во время экспериментов инженеры кидали в квадрокоптер мячик и смотрели на его реакцию. Эксперименты показали, что дрон успевал избежать столкновения, даже когда мяч летел к нему на скорости девять метров в секунду, а дальность действия алгоритма обнаружения была искусственно ограничена двумя метрами.

Кроме экспериментов авторы провели теоретический анализ и сравнили потенциальные возможности дронов с событийной камерой, обычной камерой и стереокамерой. Анализ показал, что с учетом скорости реакции моторов дрон с событийной камерой может избегать столкновения с объектами, летящими на скорости, большей на величину от 7 до 12 процентов. Аналогичным образом увеличивается и скорость безопасного полета дрона относительно статичных препятствий.