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摘 要：目前無(wú)人機(jī)已在各個(gè)領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用�；跓o(wú)人機(jī)圖像傳感器的動(dòng)態(tài)目標(biāo)檢測(cè)在理論研究和實(shí)際應(yīng)用中占據(jù)關(guān)鍵地位，備受研究人員的關(guān)注。深入研究了無(wú)人機(jī)的工作場(chǎng)景，針對(duì)其特殊的運(yùn)行環(huán)境進(jìn)行了數(shù)學(xué)建模并加以分析。通過(guò)簡(jiǎn)化場(chǎng)景，提出了一種利用輕量級(jí)卷積網(wǎng)絡(luò)模型進(jìn)行圖像識(shí)別的方法，在降低計(jì)算成本的同時(shí)保證對(duì)碰撞的準(zhǔn)確預(yù)測(cè)，從而為無(wú)人機(jī)的飛行過(guò)程提供更為可靠的保障。
關(guān)鍵詞：低空經(jīng)濟(jì)；城市環(huán)境；無(wú)人機(jī)視覺(jué)；圖像識(shí)別
doi：10.12045/j.issn.1007-3043.2024.12.013
引言
在現(xiàn)代社會(huì)中，無(wú)人機(jī)的應(yīng)用范圍正在不斷擴(kuò)大，涵蓋了從航拍攝影到快遞交付等各個(gè)領(lǐng)域。然而，隨著無(wú)人機(jī)數(shù)量的增加，空中交通的擁擠程度也在不斷上升，飛行器碰撞問(wèn)題日益突出。飛行器碰撞不僅會(huì)導(dǎo)致財(cái)產(chǎn)損失，還可能威脅地面人員的安全，對(duì)飛行器碰撞進(jìn)行準(zhǔn)確預(yù)測(cè)成了至關(guān)重要的任務(wù)。
圖像識(shí)別技術(shù)在解決這一挑戰(zhàn)性問(wèn)題的過(guò)程中發(fā)揮著重要作用。通過(guò)分析來(lái)自無(wú)人機(jī)攝像頭的圖像數(shù)據(jù)，可以識(shí)別空中的其他飛行器、障礙物以及環(huán)境的變化。這為飛行器的自動(dòng)飛行系統(tǒng)提供了關(guān)鍵信息，使它們能夠?qū)崟r(shí)做出決策，避免潛在的碰撞。
在以往的工作中，大量的研究人員專注于無(wú)人機(jī)視覺(jué)領(lǐng)域，并取得了卓越的研究成果。例如，ZHANG J等人利用輕量級(jí)CNN架構(gòu)在無(wú)人機(jī)上實(shí)現(xiàn)高精度的運(yùn)動(dòng)目標(biāo)檢測(cè)；LI G Q 等人優(yōu)化了輕量級(jí)卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，使無(wú)人機(jī)目標(biāo)檢測(cè)速度有了更加明顯的提升；LI T 等人采用空心卷積架構(gòu)對(duì)特征圖像進(jìn)行重采樣，以此提高了模型的特征提取能力和無(wú)人機(jī)的目標(biāo)檢測(cè)性能。
以上的研究致力于實(shí)現(xiàn)無(wú)人機(jī)對(duì)地面目標(biāo)的高精度運(yùn)動(dòng)檢測(cè)，然而，在空中目標(biāo)檢測(cè)方面，過(guò)多的計(jì)算資源卻未必能夠得到有效的利用。二者主要有以下2個(gè)方面的差異。首先，地面目標(biāo)通常較小且距離較遠(yuǎn)，要實(shí)現(xiàn)對(duì)動(dòng)態(tài)目標(biāo)的準(zhǔn)確識(shí)別，需要進(jìn)行復(fù)雜的前景背景分離預(yù)處理操作，同時(shí)還需要識(shí)別分析更高分辨率的圖像。相比之下，空中動(dòng)態(tài)目標(biāo)的碰撞預(yù)測(cè)首先面臨較少的噪聲干擾，因此背景變化相對(duì)較小，無(wú)需特別的預(yù)處理步驟。其次，當(dāng)動(dòng)態(tài)目標(biāo)即將與觀測(cè)者的無(wú)人機(jī)發(fā)生碰撞時(shí)，其在無(wú)人機(jī)攝像頭中的視角會(huì)迅速擴(kuò)大，這一顯著特征使我們無(wú)需極高的圖像精度即可直接捕獲到對(duì)應(yīng)的特征數(shù)據(jù)。因此，本文針對(duì)空中動(dòng)態(tài)目標(biāo)碰撞環(huán)境的這2個(gè)顯著特點(diǎn)，進(jìn)行了一定的分析，并設(shè)計(jì)了相應(yīng)的碰撞預(yù)測(cè)方法。
