İçeriğe geç
Blog

Optik akış nedir? Drone'lar konumunu nasıl korur?

Yayın:

Optik akış, ardışık kamera görüntüleri arasında sahnenin görünen hareketidir. Zeminin ne hızla kayıyormuş gibi göründüğünü ölçüp zeminden yüksekliği bilen bir drone, yatay hızını kestirebilir. Küçük optik akış sensörlerinin kapalı alanlarda ya da GPS'in olmadığı her yerde konum tutmak için yaygın olarak kullanılmasının nedeni budur.

Optik akış neyi ölçer?

Kamera dokulu bir yüzeyin üzerinde hareket ettiğinde, görüntüdeki her nokta bir kareden diğerine biraz kayar. Optik akış algoritmaları bu kaymayı, takip edilen bir grup nokta için ya da görüntünün tamamı için kestirir.

Aşağı bakan bir kamerada bu kaymanın ana nedeni yatay harekettir. Akış tek başına mesafe değil, birim zamandaki açıdır; saniyede metreye çevirmek için zemine olan mesafeyi bilmek gerekir.

Drone'lar optik akışı nasıl kullanır?

Tipik bir düzen, küçük ve aşağı bakan bir akış sensörünü bir mesafe sensörüyle birleştirir:

  • Akış sensörü, görüntünün kareler arasında nasıl hareket ettiğini bildirir.
  • Küçük bir lidar ya da uçuş süresi (ToF) sensörü gibi bir mesafe ölçer, zeminden yüksekliği ölçer.
  • IMU'daki jiroskop verisi, akışın drone'un hareketinden değil eğilmesinden kaynaklanan kısmını ayıklar.
  • Uçuş kontrolcüsü elde edilen hızı IMU ile birleştirerek konum tutar ya da belirlenen hızla uçar.

Optik akış ile görsel odometri farkı

Optik akış ve görsel odometri ikisi de kamera hareketini kullanır, ama farklı düzeylerde. Optik akış sensörleri genellikle aşağı bakan tek bir görüntüden hız verir ve konumu bunu entegre ederek kestirir; bu yüzden zamanla kayar. Görsel odometri, kameranın tüm hareketini kestirmek için noktaları üç boyutta takip eder; görsel-ataletsel odometri (VIO) ise ölçek ve sağlamlık için IMU'yu ekler.

Pratikte optik akış, alçak irtifada askıda kalma ve kapalı alan uçuşu için çoğu zaman en basit çözümdür; VO ve VIO ise daha geniş alanlara ve daha uzun uçuşlara uygundur.

Görsel odometri (VO) ile VIO arasındaki fark nedir? →

Sınırlamalar

Optik akış kameranın görebildiğine bağlıdır:

  • Düz zemin, su ya da kar gibi dokusuz yüzeyler takip edilecek az şey sunar.
  • Düşük ışık görüntü kalitesini ve akış doğruluğunu düşürür.
  • Yükseklik ölçümü kullanılabilir irtifa aralığını sınırlar; yükseklikteki hata doğrudan hız hatasına dönüşür.
  • Hıza dayalı her yöntem gibi, akışı konuma entegre etmek kayma biriktirir.

Sık sorulan sorular

Evet; dokulu zemin üzerinde ve alçak irtifada. Bir akış sensörü ve mesafe ölçerle uçuş kontrolcüsü yatay hızı kestirir ve konum tutar. Dokusuz yüzeylerde ya da kötü ışıkta yöntem güvenilmez hale gelir.

Optik akış, görüntünün açısal hareketini ölçer. Aynı hareket, zemine yakın yavaş bir hareket ya da uzaktan hızlı bir hareket anlamına gelebilir. Yükseklik ölçümü bu belirsizliği çözer ve akışı saniyede metreye çevirir.

Hayır. Optik akış, görüntünün kareler arasında nasıl hareket ettiğini ölçer ve genellikle hız elde etmek için kullanılır. Görsel odometri ise takip edilen noktalarla kameranın üç boyuttaki tüm hareketini kestirir. Optik akış, görsel odometrinin kullanabileceği yapı taşlarından biridir.