捷克技術大學的多機器人系統(MRS:Multi-robot Systems)小組于2018年11月發布了一種基于紫外標記的新型視覺相互定位方案。
無人機集群內相互定位的典型挑戰是:如何提供一種低成本、不依賴于基礎設施的解決方案,以適用于室內外環境以及合理的距離范圍。當前的解決方案提供精確的集群內相互定位信息,主要依靠紅外線閃爍標記、地面攝像機、室外全球導航衛星系統等。但也有其缺點:需要預先安裝基礎設施,并且只能在已知、整潔的環境中使用。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,難以擴大集群規模。
可見光波段的視覺檢測方法可以解決上述問題。如果設定為室內環境,可以使用顏色標記。顏色標記在受控的照明條件下易于區分,但無法在復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記,并且計算復雜,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:在原研究基礎上,創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。該方案使用紫外標記和裝有紫外帶通濾光片的標準相機,可以在復雜環境中快速檢測標記物。為了檢測方向或身份(ID)信息,MRS小組以閃爍模式標記個體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進行實時跟蹤。
紫外敏感相機的圖像
室外實驗結果顯示出這種算法的優異檢測可靠性:在包括天空、樹木和建筑物在內的多種背景中,閃爍信號都能被解碼。理論上可以預測,該解決方案將在機器人集群和多機器人系統中得到廣泛應用。