Introduction

技術簡介：

運用自主無人機系統可以有效降低高風險且高成本的巡檢工作，舉凡水壩建築、河川、海岸線等巡檢任務；巡檢人員只需進行設定並啓動程式，便能讓無人機透過視覺導航自主飛行，並依據設定對指定物件進行偵測、記錄、量測與標記，將相關資訊透過空間定位技術更新到衛星空照圖介面，讓負責人對整體現況有更綜觀上的理解。

技術之科學突破性：

目前國內外在無人機相關技術之研究多聚焦於單一技術模組，如：物件偵測、語意分割等視覺感知技術、視覺伺服馬達控制等飛行控制技術、不同路徑規劃演算法及效能分析。在無人機應用方面，許多研究透過現有軟體或模擬器進行 GPS 定點導航或手動遙控，或針對對紀錄影像進行分析。相關技術鮮少被整合，其驗證過程往往難以在嚴苛條件的現實世界進行，且難以在模擬環境中重現，如：風場、電波干擾、溫度、降雨率、電池續航力。
本技術透過整合多個技術模組，藉由決策模型緊密結合，並在真實的落地應用中驗證，在不同面向的技術上皆有突破：

1)視覺辨識及飛行控制之緊密結合
為使無人機能精準依據視覺辨識結果去執行對應的飛行動作，我們透過語義切割和影像辨識將依循對象的特徵或輪廓擷取，再對擷取特徵進行後處理，並導入一穩定且精準的飛行控制模型，計算出飛行方向及姿態校正參數，最後以 GPS 作爲輔助確保飛行不會偏離任務航道太多，讓無人機能穩定地完成任務。

2)衛星圖資對應、空間量測及定位
為了能更精準地定位出在地圖上偵測出的物件的位置，本技術首先透過無人機的相機內參數計算出與偵測物件的相對位置，再透過無人機的 GPS 位置推算出物件之間的距離，計算出物件的 GPS 位置。有了物件的 GPS 位置，將之載入衛星空照圖，可以進一步用視覺特徵比對空照圖位置，讓結果更貼近真實位置。

3)機上運算及模型輕量化
爲了讓無人機能進行更長距離的任務，我們將自主無人機系統從筆記型電腦移植到邊緣裝置上運算，提高無人機因傳遞延遲造成的反應時間，也避免電波干擾導致下達的指令遭到阻礙的可能。而由於機上運算的資源有限，為使計算結果足夠即時，本技術也進行了視覺感知模型的輕量化，在小幅降低辨識率的情況下大幅提高運算速度，使無人機能透過鏡頭影像進行更即時地反應動作。透過將不同的技術模組整合為一套完整的系統，在真實環境下進行實地驗證，更具備受考驗之能力，並符合實際投入產業應用之需求。

技術之產業應用性：

巡檢是一個重複性高的工作，且在臺灣勞動人口短缺的情況下難以有效覆蓋所有需要進行檢測的公共及私有設施。除了重複性高，巡檢也可以是一個高風險的工作，以水壩爲例：水壩的大壩坡面又斜又陡，巡檢人員需要透過工具在大壩牆面移動，偶爾需要進入密閉空間如輸水道進行檢測，甚至是沿着河流下游去確認水流的狀態。

自主無人機系統除了用於設施檢測，在檢測時也能即時跟將資料回傳到後端伺服器進行分析，同時間將一些採樣的資料(水質)遞送到指定地點，因此本技術除了巡檢外，也適用於類似問題情境的「無人機衍生應用」。

1)巡檢，準確地說是巡邏和檢測，在執行任務時可將兩者拆開處理，先讓現場人員針對範圍進行掃描後，將資料記錄起來，後續交由分析人員進行檢測。以巡邏來說，可透過空間模型進行區域掃描(2D)、建築掃描(3D)甚至是物體(河川)進行巡檢；而檢測，則是透過影像辨識技術去偵測指定物件，去檢測出問題，如：判別同一物件下不同狀態(損耗程度)，異常狀態(牆壁出現裂縫)。

2)無人機的衍生應用是基於巡檢已有的技術去稍作改良，以符合不同產業的需求，比如說，沿着河川飛行，主要是透過提取河川輪廓進行分析，但河川輪廓也可類比道路、鐵軌和電纜線。同理，能夠進行精準飛行的情況下，自然也能進行物件的遞送，甚至是作爲空中無線基地臺，協助災區重新取得信號。

本團隊有成功技轉相關的無人機視覺導航技術予與雷虎科技股份有限公司，同時於 2019 年至 2021 年也陸續在『育秀盃』、『NVidia 智慧城市新創競賽』、『中技社 AI 創意競賽』、『物聯網資料應用競賽』、『通訊大賽之聯網未來挑戰塞』獲得獎項，專利有『無人機視覺導航』相關技術。