Drohnen mit Bildverarbeitung

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Bei der Lektüre jeglicher technischer Fachmagazine konnten Leser in den letzten Monaten leicht den Eindruck gewinnen, der Himmel hinge bereits voller Drohnen. Kaum eine Ausgabe ohne die fliegenden Wunderwerke der Technik, die meist gleich über mehreren Seiten schwirren. Trotz offener Rechts- und Sicherheitsfragen etablieren sich gewerbliche Unmanned Aircraft Vehicles (UAV) bereits als Transport- und Aufklärungsmittel Indoor und Outdoor.

Neben den Flugeigenschaften stehen für Unternehmen damit insbesondere die in Drohnen integrierten Embedded Vision Systeme und mögliche Big-Data-Analysen mit Deep Learning im Fokus.

Doch worauf kommt es bei visuell gesteuerte Drohnen im industriellen Alltag konkret an und welche Herausforderungen müssen Unternehmen dabei beachten?

Im industriellen und zivilen Umfeld übernehmen Drohen zumeist Helikopter-Aufgaben. Sie bieten Zugang zu entlegenen Orten, sammeln Daten aus neuen Perspektiven und transportieren Kleinstgüter schnell und effizient. Amazon experimentiert mit der Paketauslieferung, Audi testet den werksinternen automatisierten Teiletransport und in der Landwirtschaft können Reifegrade und Ernteprozesse analysiert werden.

Für Polizei, Militär und Verkehr bieten sich neue Sicherheits-, Überwachungs- und Rettungsoptionen. Pipelines und Industrieanlagen können aus der Vogelperspektive zeitsparend und kostengünstig inspiziert werden. Für Broadcasting und Entertainment bieten sich spannende Einsatzmöglichkeiten bei Sport- und Kulturveranstaltungen.

Ausgefeilte Embedded Vision Systeme sind damit Basis und Kernstück sehr vieler gewerblicher Drohnen-Applikationen. Die visuelle Sensorik navigiert nicht nur um Hindernisse, sondern liefert mit aus Bilddaten extrahierten Informationen vor allem Datenfutter für die Bilderkennung und -analyse.

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Drohne im industriellen Alltag. (Foto: iStock @PhonlamaiPhoto)

Für alle Bild-Drohnen gelten bei der Entwicklung der intergierten Vision Systeme ähnliche Herausforderungen: Alle Bauteile müssen möglichst klein und leicht sein.Für die Bildstabilisierung und eine hohe Bildqualität sollte neben einer kardanischen Aufhängung auch die Kamera selbst eine Stabilisierungsfunktion mitbringen. Da die Drohne im besten Fall ein autonomes System darstellt, müssen alle Schritte von der Bildaufnahme, – Verarbeitung, -analyse sowie die weiterführende Übertragung und Steuerung „on board“ erledigt werden. Mithilfe von selbstlernenden Algorithmen kann die Drohne intelligent entscheiden und sich selbst steuern.

Für eine präzise und verlässliche Steuerung müssen alle Vorgänge in Echtzeit ablaufen. Die bildverarbeitungsgestützte Erfassung und Verarbeitung der visuellen Daten benötigt ein schnelles und leistungsstarkes Vision System. Es muss hohe Auflösungen und Bildraten erreichen, hohe Datenmengen prozessieren, ausreichend Speicherplatz besitzen und mit schnellen Schnittstellen eine Übertragung ohne Latenzen gewährleisten.

Außerdem muss das System meist unter rauen und wechselnden Bedingungen funktionieren. Sensorfusion und Stereoskopie für hochwertige Rundum-Bilder sowie hyperspektrale Anforderungen erfordern zusätzliches Fachwissen. Je spezifischer die individuellen Anforderungen an die Bildverarbeitung in der Drohne sind, desto wichtiger ist auch die Frage „Kaufen oder selbst bauen?“. Für die intelligente Bilddatenanalyse auf Basis von neuronalen Netzen und Algorithmen künstlicher Intelligenz wird zusätzliche Expertise benötigt.

Die Drohne der Zukunft ist ein sich selbständig steuerndes und autonom entscheidendes Werkzeug. Für die Entwicklung oder den Kauf eines Embedded Vision Systems sowie die Zusammenstellung und Abstimmung der einzelnen Komponenten und Funktionen ist es daher wichtig, sich erfahrene Partner und Experten für Bildverarbeitung an Bord zu holen. Drohnen bieten damit ein enormes Potenzial für die Industrie und den Zivilschutz, von dem Unternehmen und Kunden gleichermaßen profitieren können.

Weitere Informationen: www.framos.com