Le soluzioni di elaborazione video per UAV convertono le immagini grezze provenienti da sensori di osservazione della Terra (EO), a infrarossi, multispettrali e altri sensori aerei in video destinati alla trasmissione, alla registrazione, all’analisi e al supporto alle missioni. I processori video per droni possono fornire funzioni quali il miglioramento dell’immagine, la stabilizzazione, la codifica, l’inserimento di metadati, la sincronizzazione dei fotogrammi, l’analisi assistita dall’intelligenza artificiale e l’elaborazione geospaziale.
Questa pagina presenta i fornitori di soluzioni di elaborazione video per UAV, a supporto di applicazioni ISR, ispezione, mappatura e consapevolezza situazionale.
Leggi il Panoramica tecnologica
Moduli di elaborazione e I/O video rinforzati: 6U e 3U VPX, XMC, Small Form Factor e soluzioni personalizzate
Carichi utili per giunti cardanici UAV - Giunti cardanici per telecamere EO e EO/IR per droni UAS tattici
Soluzioni di trasmissione e streaming video mission-critical per UAV e robotica terrestre
Soluzioni di sicurezza e sistemi di sorveglianza completamente integrati per applicazioni anti-UAS
Soluzioni di elaborazione video e streaming Edge AI che forniscono consapevolezza situazionale in tempo reale per UAV e sistemi senza pilota mission-critical
Carichi utili per giunti cardanici UAV e soluzioni di elaborazione video - Soluzioni per telecamere multisensore EO/IR per droni
Sistemi informatici integrati di livello industriale per l'edge computing AI e l'apprendimento automatico
Software e hardware di elaborazione video a bordo per sistemi senza pilota
Piattaforma software di intelligenza artificiale visiva basata su edge per la difesa e l'automazione delle telecamere di sicurezza
Sorveglianza elettro-ottica ed elaborazione video per sistemi senza pilota e applicazioni anti-drone
Grafica video ad alte prestazioni, GPGPU, elaborazione AI/ML e soluzioni di visualizzazione per applicazioni C5ISR
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I processori video per UAV consentono ai velivoli senza pilota di convertire le immagini grezze dei sensori in video utilizzabili per la trasmissione, la registrazione, l’analisi e il supporto alle missioni. A seconda della piattaforma, l’elaborazione può avvenire direttamente accanto alla telecamera, all’interno di un computer di carico utile dedicato o tramite un’architettura distribuita che collega sistemi aerei e terrestri.
I requisiti richiesti a un processore video per droni possono variare in modo significativo. I droni di piccole dimensioni possono privilegiare dimensioni compatte e un basso consumo energetico, mentre le piattaforme più grandi destinate all’intelligence, alla sorveglianza e alla ricognizione (ISR) possono richiedere video multicanale, codifica ad alta risoluzione, gestione dei metadati e analisi assistita dall’intelligenza artificiale (AI). Soluzioni efficaci di elaborazione video devono quindi garantire un equilibrio tra qualità dell’immagine, latenza, velocità di elaborazione, larghezza di banda di comunicazione e vincoli relativi a dimensioni, peso e consumo energetico.
Un’architettura video per UAV combina tipicamente interfacce dei sensori, risorse di elaborazione integrate, hardware di comunicazione e infrastruttura a terra. Le singole fasi possono essere integrate in un unico modulo di elaborazione video o distribuite su diversi sottosistemi.
La distribuzione di queste funzioni influisce sulla latenza end-to-end, sul consumo di larghezza di banda, sul carico termico, sulla capacità di elaborazione e sulla potenza elettrica richiesta a bordo del velivolo.
Il miglioramento delle immagini può aumentare l’utilizzabilità delle riprese compromesse dal rumore del sensore, dalle condizioni atmosferiche, da un contrasto insufficiente o da condizioni di illuminazione difficili. L’elaborazione video integrata può applicare filtri spaziali o temporali, la nitidezza, la regolazione del contrasto e altre tecniche prima che le immagini vengano trasmesse o analizzate.
Processore video SPECTRE 5165 di Blitz Technology
La stabilizzazione elettronica dell’immagine è in grado di compensare le vibrazioni della cellula, le manovre e i movimenti residui non eliminati dal supporto della telecamera o dal giunto cardanico. Gli algoritmi di elaborazione video in tempo reale stimano il movimento tra i fotogrammi e regolano l’output per fornire un’immagine più stabile agli operatori, ai sistemi di registrazione o ai software di visione artificiale.
L’ottica della telecamera può introdurre distorsione a barilotto, distorsione a cuscino o altri effetti geometrici che riducono la precisione delle misurazioni e l’uniformità dell’immagine. Un processore di immagini video può applicare dati di calibrazione e trasformazioni geometriche per compensare tali caratteristiche, in particolare nei casi in cui le immagini vengano utilizzate anche per misurazioni o geolocalizzazione.
Le telecamere degli UAV possono trovarsi di fronte a scene caratterizzate da ombre profonde, cielo luminoso, riflessi o luce ambientale limitata. L’elaborazione della gamma dinamica e in condizioni di scarsa illuminazione consente di preservare i dettagli utili in condizioni di illuminazione difficili, riducendo al contempo il rumore che diventa più visibile a livelli di guadagno del sensore più elevati.
Le unità di elaborazione video possono generare diversi output da un unico flusso del sensore, ciascuno ottimizzato per una destinazione diversa. Il ridimensionamento e il ritaglio possono ridurre la quantità di immagini trasmesse o isolare un’area di interesse, mentre la conversione del formato consente l’interoperabilità tra sensori, display, registratori, codificatori e sistemi di rete che utilizzano formati video diversi.
Una sincronizzazione accurata consente di correlare il video con i dati di navigazione del velivolo, con più telecamere o con altri sensori di carico utile. Un modulo di elaborazione video in tempo reale può applicare timestamp precisi e coordinare l’acquisizione dei fotogrammi con i sistemi di navigazione o di missione, al fine di mantenere relazioni temporali coerenti lungo l’intera catena di elaborazione e trasmissione.
I processori video possono aggiungere informazioni visibili quali la posizione del velivolo, l’altitudine, la prua, la direzione di puntamento dei sensori, i timestamp e i riferimenti di puntamento. I metadati leggibili da macchina possono invece essere sincronizzati e trasmessi insieme alle immagini, in modo che il software a valle possa utilizzare le informazioni relative alla piattaforma, ai sensori, alla temporizzazione e ai dati geospaziali per la geolocalizzazione, l’indicizzazione, la visualizzazione, lo sfruttamento e l’analisi.
Software di elaborazione video di Sightline Intelligence
Gli sviluppatori di UAV possono implementare l’elaborazione video utilizzando diverse architetture di processore. La scelta dipende dal carico di lavoro di elaborazione, dai requisiti software, dalla potenza elettrica disponibile, dalla gestione termica, dalla latenza, dai requisiti dell’interfaccia video e dallo spazio disponibile per il carico utile.
Una scheda di elaborazione video compatta può essere sufficiente per un carico utile specifico, mentre i sistemi più esigenti possono richiedere diversi processori o architetture di calcolo eterogenee che ripartiscono l’acquisizione, la codifica, l’analisi e altre attività tra diverse risorse di elaborazione.
I sistemi di sorveglianza su vasta area sono in grado di generare grandi volumi di immagini su regioni estese. L’elaborazione video a bordo può facilitare la compressione, l’estrazione delle aree di interesse, la stabilizzazione e l’analisi automatizzata, riducendo la quantità di immagini grezze o minimamente elaborate che devono essere trasmesse continuamente.
Le applicazioni Full-Motion Video (FMV) richiedono l’acquisizione e l’elaborazione continue, mantenendo al contempo una latenza end-to-end accettabile. I processori video di bordo possono codificare le riprese in tempo reale e gestire dinamicamente il bitrate in base al collegamento di comunicazione disponibile. La latenza è influenzata da fattori quali le pipeline di elaborazione, il buffering, la configurazione dei codec, la struttura dei Group of Pictures (GOP), il trasporto e le condizioni della rete.
Un processore video basato sull’intelligenza artificiale è in grado di analizzare fotogrammi consecutivi per rilevare, classificare e tracciare oggetti di interesse. L’esecuzione di queste funzioni a bordo può fornire rilevamenti, coordinate delle immagini, dati di tracciamento o altri indizi senza richiedere che tutte le immagini grezze vengano elaborate presso la stazione di terra. Le coordinate geografiche dei bersagli richiedono inoltre dati di navigazione appropriati, geometria dei sensori, calibrazione, sincronizzazione ed elaborazione della geolocalizzazione.
Il video geospaziale combina le immagini con posizione, orientamento, tempistica, orientamento del sensore e altri metadati. I sistemi di elaborazione video integrati possono aiutare ad associare le posizioni o gli oggetti osservati alle coordinate geografiche quando sono disponibili dati di navigazione e dei sensori adeguati, supportando la mappatura, l’analisi delle informazioni e la consapevolezza situazionale.
L’hardware di elaborazione video è in grado di codificare e archiviare le immagini insieme ai metadati associati per una successiva revisione. I parametri di registrazione possono essere configurati per bilanciare la qualità dell’immagine, la durata della missione, la capacità di archiviazione disponibile, l’integrità dei dati e i requisiti per le analisi successive.
Gli algoritmidi visione artificiale sono in grado di identificare potenziali oggetti, attività o aree di interesse e di presentarli a un operatore per un’ulteriore valutazione. L’elaborazione video a bordo riduce la necessità di trasmettere ogni fase dell’analisi a terra e può favorire un invio più rapido delle indicazioni laddove la larghezza di banda delle comunicazioni sia limitata.
Modulo di elaborazione video MiniCHARM-SDI di Chess Dynamics.
L’interoperabilità riveste particolare importanza quando le telecamere degli UAV, le schede di elaborazione video, i collegamenti dati, i computer di missione e i sistemi a terra provengono da fornitori diversi. Tra gli standard e le tecnologie rilevanti figurano:
Gli integratori di sistemi devono inoltre considerare in che modo le singole implementazioni gestiscono la sincronizzazione, i metadati, la pacchettizzazione e il trasporto di rete, le interfacce di controllo, la crittografia, l’autenticazione, il controllo degli accessi, gli aggiornamenti software sicuri e i requisiti più ampi in materia di sicurezza informatica.
I progressi nell’efficienza di elaborazione stanno trasferendo carichi di lavoro sempre più sofisticati sui velivoli senza pilota. Tra gli sviluppi più significativi figurano:
Questi sviluppi stanno ampliando le capacità dell’elaborazione video integrata, aumentando al contempo la domanda di hardware efficiente e a bassa latenza in grado di supportare carichi utili degli UAV sempre più complessi senza superare i vincoli di potenza, termici, di larghezza di banda o di carico utile del velivolo.
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