幾年前，蘇黎世大學(xué)的Davide Scaramuzza實(shí)驗(yàn)室為我們帶來(lái)了一種動(dòng)態(tài)視覺傳感器——Event Camera。Event camera與普通照相機(jī)有很大的差別，它對(duì)于小巧迅捷的機(jī)器人是十分理想的，尤其當(dāng)你更考慮減小碰撞的幾率而非清晰拍攝事物的時(shí)候。

在提交給Robotics and Automation Letters的一篇論文中，Timo Horstschaefer、Antoni Rosinol Vidal、Antoni Rosinol Vidal和Antoni Rosinol Vidal教授首次展示了一架用于自主駕駛無(wú)人機(jī)的Event Camera，并承諾這將使無(wú)人機(jī)完成以前做不了的事情。

無(wú)人機(jī)自主導(dǎo)航成本最低的方法是使用相機(jī)。在這一點(diǎn)上，相機(jī)的成本幾乎是零。非常重要的是如果你將相機(jī)與IMU融合，在移動(dòng)速度不快，而且有可靠的照明設(shè)備情況下，相機(jī)就可以提供完全合理的狀態(tài)評(píng)估。

狀態(tài)評(píng)估——準(zhǔn)確地知道你在哪里在做什么，這聽起來(lái)很無(wú)聊，但對(duì)于自動(dòng)機(jī)器人來(lái)說(shuō)絕對(duì)是至關(guān)重要的。為了讓機(jī)器人做出與周圍環(huán)境交互的決策，它必須對(duì)自己的位置、移動(dòng)速度和方向有很好的識(shí)別功能。

有很多方法可以進(jìn)行狀態(tài)評(píng)估，其中最精確的是耐用且價(jià)格不菲的場(chǎng)外運(yùn)動(dòng)捕捉系統(tǒng)。當(dāng)你開始嘗試用更小更簡(jiǎn)單的機(jī)器人進(jìn)行狀態(tài)評(píng)估時(shí)，問(wèn)題就變得困難起來(lái)，特別是當(dāng)你試圖將其運(yùn)用在高度動(dòng)態(tài)的平臺(tái)上，比如快速移動(dòng)的四旋翼飛行器。

這就是為什么人們會(huì)忍不住要依賴相機(jī)，但是相機(jī)本身也有很多問(wèn)題。第一個(gè)重要的問(wèn)題是當(dāng)傳感器的移動(dòng)超過(guò)所能被相機(jī)幀率捕捉上限時(shí)，相機(jī)的圖片就會(huì)變得模糊；第二個(gè)問(wèn)題是，相機(jī)和人眼一樣對(duì)于光線非常講究（金發(fā)女孩效應(yīng)）：它只能是剛剛好，既不能過(guò)少也不能過(guò)多，也不是在兩極之間的任意值。

與傳統(tǒng)相機(jī)相比，Event Camera是完全不同的，它不是記錄一個(gè)場(chǎng)景的，而是記錄一個(gè)場(chǎng)景的變化。在一個(gè)沒有物體移動(dòng)的場(chǎng)景中架設(shè)一臺(tái)Event Camera，它不會(huì)顯示任何東西。但是一旦Event Camera檢測(cè)到運(yùn)動(dòng)（像素級(jí)的光線發(fā)生了變化），它就會(huì)在每個(gè)像素的基礎(chǔ)上以非常高的刷新率（毫秒）呈現(xiàn)出來(lái)。如果你所關(guān)心的是在移動(dòng)時(shí)避開物體，一臺(tái)Event Camera就是你的不二之選，因?yàn)檫@種相機(jī)只是在尋找像素的變化，對(duì)低光也很敏感，并且不會(huì)因?yàn)閺?qiáng)光而拍不到移動(dòng)物體。

在蘇黎世大學(xué)，他們使用了一個(gè)名為DAVIS的原型傳感器。這個(gè)傳感器是將一個(gè)Event Camera嵌入一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)相機(jī)的像素陣列中，同時(shí)還嵌入了一個(gè)與事件和幀同步的IMU。通過(guò)這種方式，他們的四旋翼飛行器可以自主飛行，甚至是在光線變化的情況下也可以：在這項(xiàng)工作中，我們利用緊密耦合的事件、標(biāo)準(zhǔn)框架和慣性測(cè)量研發(fā)了第一個(gè)狀態(tài)評(píng)估傳遞途徑，這一傳遞途徑實(shí)現(xiàn)這兩個(gè)傳感器互補(bǔ)優(yōu)勢(shì)。我們表明，我們的混合傳遞途徑比僅用于事件處理的傳遞途徑的精度提高了130%，而準(zhǔn)確率比只有視覺慣性系統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)框架超出了了85%，同時(shí)還維持了計(jì)算機(jī)可處理性。此外，我們使用此傳遞途徑來(lái)演示了第一個(gè)使用Event Camera來(lái)進(jìn)行狀態(tài)評(píng)估的四旋翼飛行器，解鎖飛行場(chǎng)景，這是傳統(tǒng)的視覺慣性測(cè)程法不能做到的。我們證明我們甚至可以在低光（比如關(guān)燈后的房間）或高動(dòng)態(tài)光照的環(huán)境（房間的一邊是明亮的，房間的另一邊是黑暗的）中飛行。

為了檢測(cè)相對(duì)運(yùn)動(dòng)的精確狀態(tài)評(píng)估，四旋翼飛行器的相機(jī)試圖識(shí)別出獨(dú)特的圖像特征，并追蹤這些特征是如何移動(dòng)的。正如視頻所顯示的，當(dāng)光線發(fā)生變化或太暗時(shí)，標(biāo)準(zhǔn)相機(jī)就會(huì)失效，而Event Camera則完全沒有受到影響。研究者還未在戶外（明亮的陽(yáng)光和陰影之間的快速轉(zhuǎn)換對(duì)于機(jī)器人來(lái)說(shuō)是特別的挑戰(zhàn)）進(jìn)行測(cè)試，但是基于現(xiàn)階段的成果，這非常有可能實(shí)現(xiàn)，并且我們很期待具有什么樣新功能的傳感器能夠?qū)崿F(xiàn)戶外拍攝。

via techcrunch 雷鋒網(wǎng)編譯

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