| 10 августа 2021 г. — 2:01 PT
Дроны часто могут быть быстрее и эффективнее в поисковых операциях потерявшихся или обездвиженных людей в лесах, чем облеты на вертолете или самолете или поисковые группы, прочесывающие местность пешком. Тем не менее, их эффективность ограничена неспособностью бортовых технологий визуально проникать сквозь густые кроны деревьев. Это может скоро измениться.
Специализированный поисково-спасательный дрон, проникающий сквозь лес
Исследование, проведенное исследователями с кафедры компьютерных наук Университета Йоханнеса Кеплера в Австрии, разработало систему поисково-спасательных операций с использованием дронов, которая может преодолевать лесные препятствия для сканирования земной поверхности на предмет присутствия людей. Результаты их тестирования представлены в отчете под информативным (но громоздким) названием «Автономный дрон для поиска и спасения в лесах с использованием воздушного оптического среза». В нем они описывают создание системы с использованием беспилотного летательного аппарата (БПЛА), оснащенного тепловизионными камерами. Они в сочетании с бортовыми технологиями машинного зрения, которые немедленно анализируют видеопотоки для определения и автономного выполнения наиболее перспективных вариантов поиска на основе имеющихся наземных данных.
Система, по сути, «рентгеновски» заглядывает сквозь деревья, чтобы напрямую искать тепло людей внизу, а затем решает, какой курс поиска принять дальше.
Рискуя чрезмерно вдаваться в технические детали аппаратного обеспечения, команда Университета Йоханнеса Кеплера использовала дрон German MikroKopter Okto XL 6S12, оснащенный Teledyne FLIR и камерой Vue Pro с фиксированным объективом 9 мм, снимающей в спектральной полосе от 7,5 до 13,5 мкм. (Сделаем паузу для дыхания.) Затем они добавили систему-на-чипе Raspberry Pi 4B и Intel Neural Computer Stick 2, а также другие устройства, включая коммуникационный модуль SixFarb 3G/4G/LTE – все установлено на вращающемся стабилизаторе, который позиционирует камеру по направлению к земле во время полета.
Вот как работает сборка: система-на-чипе управляет полетом БПЛА и контролирует его тепловизионную камеру. Затем она загружает и предварительно обрабатывает изображения, снятые из памяти камеры, и составляет окончательное, объединенное изображение того, что находится внизу. Все это происходит за считанные секунды, пока дрон продолжает свой полет.
Сверхбыстрая бортовая технология проникает сквозь деревья и обрабатывает изображения для обнаружения тепловых сигнатур человека
При этом вычислительный алгоритм обработки изображений, разработанный исследователями под названием Airborne Optional Sectioning (AOS), фактически стирает лесной покров с необработанных тепловизионных изображений. Это позволяет БПЛА четко видеть под собой землю. Затем в дело вступают алгоритмы классификации глубокого обучения, которые идентифицируют любые тепловые изображения, выявляющие тепловые сигнатуры человека.
Хотя бортовая система может получать навигационные инструкции от руководителей спасательных операций, отслеживающих полет, она задумана для принятия автономных решений по поиску на основе собственного бортового анализа. Например, она запрограммирована на немедленный второй проход над областью для проверки или опровержения первоначальных показаний, предполагающих присутствие человека. Если БПЛА подтверждает, что внизу находятся люди, коммуникационный модуль отправляет сигнал спасательным командам для выдвижения на место, используя тепловое изображение AOS обнаруженного человека; соответствующие GPS-координаты; и показатель уверенности нейронной сети в правильности местоположения.
Система AOS была протестирована в 17 полевых испытаниях, полеты проводились над различными типами лесов и в различных погодных условиях. В заранее установленных режимах полета скорость обнаружения БПЛА составила 86% – были найдены 30 из 34 человек, игравших роль потерявшихся. В миссиях, где она работала в полностью автономном режиме, собственные решения дрона по полету были идеальными, обнаружив восемь из восьми пропавших.
Фото: Оливер Бимбер