Drohnen sehen im Dunkeln
Spezialkamera für schlechte Lichtverhältnisse ist dem menschlichen Auge nachempfunden.
Um sicher fliegen zu können, müssen Drohnen immer ihre genaue Position kennen und sich orientieren können. Kommerzielle Drohnen nutzen dazu ein GPS-System, das aber innerhalb von Gebäuden und in städtischen Gegenden nicht ganz zuverlässig ist. Außerdem funktionieren die herkömmlich eingebauten Kameras nur bei guten Lichtverhältnissen und reduzierten Geschwindigkeiten, weil sonst die Fotos durch die Bewegung unscharf werden und von den Bildverarbeitungsalgorithmen nicht erkannt werden. Um dieses Problem zu lösen, verwenden professionelle Drohnen meist teure und sperrige Laserscanner als Sensoren.
Abb.: So sieht die Spezialkamera der Drohne seine Umgebung. Sie erfasst für jedes Pixel Veränderungen in der Helligkeit. (Bild: UZH)
Eine Forschergruppe der Universität Zürich und des Schweizer Forschungskonsortiums NCCR Robotics hat nun eine Alternative entwickelt, damit Drohnen bei unterschiedlichsten Umgebungsbedingungen fliegen können. Dank einer Spezialkamera, die dem menschlichen Auge nachempfunden ist, verliert die Drohne auch bei schnellen Bewegungen nicht die Orientierung und kann im Dunkeln mehr sehen als mit herkömmlichen Kameras. „Dieses Forschungsprojekt verbindet als erstes seiner Art künstliche Intelligenz mit Robotik. Damit können Drohnen bald sehr viel autonomer und schneller fliegen als bisher, besonders auch bei schlechten Lichtverhältnissen“, sagt Davide Scaramuzza, Leiter der UZH-Forschungsgruppe „Robotics and Perception“. Er und sein Team programmierten bereits Drohnen so, dass sie mithilfe der eingebauten Kamera auf die Position im Raum schließen konnten.
Diese „Event“-Kameras wurden von der UZH und der ETH gemeinsam entwickelt. Im Gegensatz zu herkömmlichen Kameras erfassen sie nicht das gesamte Bild gleichzeitig, sondern individuelle Veränderungen in der Helligkeitsstufe jedes einzelnen Pixels. So wird das Bild auch bei schnellen Bewegungen und bei schlechtem Umgebungslicht scharf. Die Forscher entwickelten zudem eine neue Software, um die Daten der Event-Kamera effizient zu verarbeiten und autonome Flüge mit höheren Geschwindigkeiten und bei schlechterem Licht zu ermöglichen.
Mit den Kameras bestückte Drohnen können zusammen mit der entwickelten Software Rettungsteams in Situationen unterstützen, in denen herkömmliche Drohnen überfordert sind – zum Beispiel bei der Suche und der Bergung bei schlechten Lichtverhältnissen in der Abend- oder Morgendämmerung. Die Drohnen sind auch schneller am Zielort im Katastrophengebiet, um Überlebende schneller orten zu können.
„Es steht noch viel Arbeit bevor, bis diese Drohnen wirklich genutzt werden können. Die für den Versuch benutzte Kamera ist ein früher Prototyp und wir müssen beweisen, dass unsere Software auch außerhalb des Labors funktioniert", erklärt Doktorand Henri Rebecq. Und Scaramuzza ergänzt: „Wir denken, dass wir es schaffen werden. Unsere bisherigen Versuche haben bereits gezeigt, dass die Kombination einer Standard- mit einer Event-Kamera das System exakter und zuverlässiger macht.“
UZH / JOL
