幾年前，蘇黎世大學(xué)的DavideScaramuzza實(shí)驗(yàn)室為我們帶來了一種動態(tài)視覺傳感器——EventCamera。Eventcamera與普通照相機(jī)有很大的差別，它對于小巧迅捷的機(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候。

在提交給RoboticsandAutomationLetters的一篇論文中，TimoHorstschaefer、AntoniRosinolVidal、AntoniRosinolVidal和AntoniRosinolVidal教授首次展示了一架用于自主駕駛無人機(jī)的EventCamera，并承諾這將使無人機(jī)完成以前做不了的事情。

無人機(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)評估。

狀態(tài)評估——準(zhǔn)確地知道你在哪里在做什么，這聽起來很無聊，但對于自動機(jī)器人來說絕對是至關(guān)重要的。為了讓機(jī)器人做出與周圍環(huán)境交互的決策，它必須對自己的位置、移動速度和方向有很好的識別功能。

有很多方法可以進(jìn)行狀態(tài)評估，其中最精確的是耐用且價格不菲的場外運(yùn)動捕捉系統(tǒng)。當(dāng)你開始嘗試用更小更簡單的機(jī)器人進(jìn)行狀態(tài)評估時，問題就變得困難起來，特別是當(dāng)你試圖將其運(yùn)用在高度動態(tài)的平臺上，比如快速移動的四旋翼飛行器。

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

與傳統(tǒng)相機(jī)相比，EventCamera是完全不同的，它不是記錄一個場景的，而是記錄一個場景的變化。在一個沒有物體移動的場景中架設(shè)一臺EventCamera，它不會顯示任何東西。但是一旦EventCamera檢測到運(yùn)動（像素級的光線發(fā)生了變化），它就會在每個像素的基礎(chǔ)上以非常高的刷新率（毫秒）呈現(xiàn)出來。如果你所關(guān)心的是在移動時避開物體，一臺EventCamera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，對低光也很敏感，并且不會因?yàn)閺?qiáng)光而拍不到移動物體。

在蘇黎世大學(xué)，他們使用了一個名為DAVIS的原型傳感器。這個傳感器是將一個EventCamera嵌入一個標(biāo)準(zhǔn)相機(jī)的像素陣列中，同時還嵌入了一個與事件和幀同步的IMU。通過這種方式，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)框架和慣性測量研發(fā)了第一個狀態(tài)評估傳遞途徑，這一傳遞途徑實(shí)現(xiàn)這兩個傳感器互補(bǔ)優(yōu)勢。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演示了第一個使用EventCamera來進(jìn)行狀態(tài)評估的四旋翼飛行器，解鎖飛行場景，這是傳統(tǒng)的視覺慣性測程法不能做到的。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。

為了檢測相對運(yùn)動的精確狀態(tài)評估，四旋翼飛行器的相機(jī)試圖識別出獨(dú)特的圖像特征，并追蹤這些特征是如何移動的。正如視頻所顯示的，當(dāng)光線發(fā)生變化或太暗時，標(biāo)準(zhǔn)相機(jī)就會失效，而EventCamera則完全沒有受到影響。研究者還未在戶外（明亮的陽光和陰影之間的快速轉(zhuǎn)換對于機(jī)器人來說是特別的挑戰(zhàn)）進(jìn)行測試，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。

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