Detección de aeronaves en trayectoria de colisión de vuelo mediante optical flow

Abstract

[Resumen] En este artículo se presenta un método que permite detectar UAVs mediante una única cámara instalada en una aeronave y, además, es capaz de predecir si existe riesgo de colisión. Se emplea la información del flujo óptico disperso presente en la imagen para: (1) modelar mediante una matriz de homografía el movimiento en la imagen debido al propio movimiento de la cámara, (2) compensar el movimiento en la imagen y (3) segmentar todo aquel flujo óptico cuyo movimiento es diferente al provocado por la cámara con objeto de detectar el UAV presente en el espacio aéreo. Además, se predice una posible colisión analizando la colinealidad existente entre el vector posición del UAV con su vector velocidad (salvo un factor de escala). Los resultados experimentales muestran que el método propuesto es efectivo en la detección, seguimiento y predicción de la colisión entre UAVs con independencia de su apariencia, tamaño y movimiento, lo que puede ser útil para aumentar la seguridad del espacio aéreo.

[Abstract] This paper presents an approach to detect, track and predict the collision of UAVs by means of a single camera mounted on an aircraft. The method is based on the computation of a sparse optical flow in the image in order to: (1) model the image motion due to the camera’s own movement using a homography matrix, (2) compensate the image motion and (3) segment the optical flow whose movement is different from that caused by the camera in order to detect the UAV. Additionally, collisions are predicted by analyzing the collinearity between the position vector of the UAV and its velocity vector, which are estimated up to a scale factor. Experimental results show that the proposed method is effective in detecting, tracking, and predicting collisions with UAVsregardless of their appearance, size, and relative movement, which can be useful for airspace security applications.