捷克技術(shù)大學(xué)的多機器人系統(tǒng)(MRS:Multi-robot Systems)小組于2018年11月發(fā)布了一種基于紫外標(biāo)記的新型視覺相互定位方案。
無人機集群內(nèi)相互定位的典型挑戰(zhàn)是:如何提供一種低成本、不依賴于基礎(chǔ)設(shè)施的解決方案,以適用于室內(nèi)外環(huán)境以及合理的距離范圍。當(dāng)前的解決方案提供精確的集群內(nèi)相互定位信息,主要依靠紅外線閃爍標(biāo)記、地面攝像機、室外全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)等。但也有其缺點:需要預(yù)先安裝基礎(chǔ)設(shè)施,并且只能在已知、整潔的環(huán)境中使用。此外,由于這些方案成本高昂,并且依賴集群成員之間的密集無線電通信,容易受到無線通信頻段限制和相互干擾,難以擴大集群規(guī)模。
可見光波段的視覺檢測方法可以解決上述問題。如果設(shè)定為室內(nèi)環(huán)境,可以使用顏色標(biāo)記。顏色標(biāo)記在受控的照明條件下易于區(qū)分,但無法在復(fù)雜照明條件下或者色彩豐富的室外條件下使用。其缺點在于需要大量的標(biāo)記,并且計算復(fù)雜,對照明條件敏感。
城市背景下,遠處陰影里的無人機,在可見光譜譜段幾乎不可見,但在紫外光譜中明顯。
MRS小組的解決方案是:在原研究基礎(chǔ)上,創(chuàng)新性地采用了紫外譜段的圖像,進行視覺相對定位。
與可見光譜段相比,太陽和大多數(shù)人工光源在近紫外譜段的輻射量都比較少。該方案使用紫外標(biāo)記和裝有紫外帶通濾光片的標(biāo)準(zhǔn)相機,可以在復(fù)雜環(huán)境中快速檢測標(biāo)記物。為了檢測方向或身份(ID)信息,MRS小組以閃爍模式標(biāo)記個體ID信息,使用新型的3D“時間-位置”霍夫變換進行檢索。該算法也是首次使用霍夫變換對目標(biāo)進行實時跟蹤。
紫外敏感相機的圖像
室外實驗結(jié)果顯示出這種算法的優(yōu)異檢測可靠性:在包括天空、樹木和建筑物在內(nèi)的多種背景中,閃爍信號都能被解碼。理論上可以預(yù)測,該解決方案將在機器人集群和多機器人系統(tǒng)中得到廣泛應(yīng)用。