Embedded Stereokamera-basierte reaktive Kollisionsvermeidung für UAVs Embedded stereo vision based reactive collision avoidance for UAVs

Zusammenfassung Dieser Beitrag beschäftigt sich mit der automatischen Kollisionsvermeidung für UAVs basierend auf einer Stereokamera. Dazu haben wir ein echtzeitf¨ahiges und energieeffizientes System realisiert, das mit beschr¨ankten Ressourcen zurechtkommt. Zur Hinderniserkennung werden aus den Bildern der Stereokamera Disparit¨atskarten berechnet. Diese werden in die sog. U- bzw. V-Maps konvertiert, mit deren Hilfe mit Methoden der Mustererkennung Objekte erkannt werden. Die Kollisionsvermeidung basiert auf einem reaktiven Ansatz, welcher den kürzesten Weg zum Umfliegen eines sich in kritischen Entfernung befindlichen Hindernisses sucht. Wir haben unser System auf einer Xilinx Zynq Ultrascale+ Prozessoreinheit mit einer ARM Cortex-A53 Quadcore-CPU und einem FinFET+ FPGA umgesetzt. Die Disparitätsschätzung wurde auf dem FPGA implementiert,während die weniger rechenintensive Kollisionsvermeidung zur Ausführung auf der CPU umgesetzt wurde. Die Portierung der in C/C++ geschriebenen Algorithmen zur Disparitätsschätzung auf den FPGA erfolgte mittels High-Level-Synthese, welche die Lücke zwischen Anwendungsentwicklung und Hardware-Optimierung schließt und damit eine Reduktion der Entwicklungszeit und -Kosten ermöglicht.