Immer wieder liest man im Zusammenhang mit Drohnen von „Optical Flow“. Der Begriff klingt ja schon irgendwie cool und wichtig, doch was sich dahinter verbirgt ist technisch, etwas kompliziert — und für das Überleben der Drohne sehr wichtig.

In diesem Beitrag aus der Rubrik Drohnen-Wissen gehe ich auf Optical Flow (deutsch: Optischer Fluss) ein, erkläre warum man es braucht, wie Optical Flow funktioniert und wo Du es garantiert schon einmal selbst erlebt hast.

Optical Flow: Funktionsweise & Bedeutung bei Drohnen

Optischer Fluss vereinfacht dargestellt, Quelle: Hizook.com

Dieses Problem löst Optical Flow bei Drohnen

Optical Flow wird bei Drohnen eingesetzt, um auch dann eine Positionierung zu gewährleisten, wenn kein GPS vorliegt. Das ist besonders bei Indoor-Flügen wichtig, denn hier verhindern Dach und Wände eine ausreichende Satellitenabdeckung. Gerade bei viel Stahl und Beton im Bauwerk ist das ein Problem.

Ohne GPS-Positionierung kann die Drohne jedoch anfangen zu driften. Die internen Gyroskope (Drehbewegungssensoren) und ACC (Accelerometer, Beschleunigungssensoren) sind zur Positionshaltung nicht ausreichend, da keine Referenzposition gegeben ist und keine Ist-Position des Copters vorliegt. Die Drohne weiß nur, dass sich ihre Lage verändert. Von wo nach wo sie fliegt, ist für sie nicht klar.

Optical Flow kann hier einen Ersatz zur GPS-Positionierung darstellen.

So funktioniert Optical Flow

Kern eines Optical Flow Systems ist eine Kamera, daher „optical“. Viele Drohnen haben gleich mehrere dieser optischen Sensoren an verschiedenen Stellen des Copters (Front, Heck, Seiten, Unterseite). Damit Optical Flow grundlegend funktioniert, reicht aber auch nur eine Kamera aus. Diese ist im einfachsten Fall nach unten gerichtet und kaum größer als ein Stecknadelkopf.

Schöne Bilder kann man damit nicht machen, tatsächlich hat man selbst keinen Zugriff auf die Bilddaten. Die optischen Sensoren werden nämlich nur dazu genutzt, permanent Bilder zu machen und zu messen, inwieweit sich das aktuelle Bild im Bezug auf das vorherige bewegt hat. Dazu wird der „optische Fluss“ bestimmt, um eine relative Bewegung und somit auch eine relative Position zu errechnen. Das System weiß dann, in welche Richtung sich die Drohne bewegt hat und kann bei Drift entgegenwirken.

Welche Drohnen haben Optical Flow?

Die meisten hochwertigen Drohnen mit Kamera haben heute Optical Flow. Die beliebtesten Multicopter aus diesem Segment sind die DJI Mavic 2 Pro oder DJI Phantom, es gibt jedoch mittlerweile auch günstige Drohnen mit Optical Flow, zum Beispiel die Eachine EX3.

Wusstest Du…

… dass Optical Flow schon lange genutzt wird und Drohnen nur ein neues Feld sind? Tatsächlich bin ich mir 100%ig sicher, dass Du fast täglich ein Gerät mit Optical Flow in der Hand hältst. Und auch in der Natur wird das Prinzip des optischen Flusses seit Jahrmillionen angewandt.

Errätst Du wo Du tagtäglich Optical Flow erleben kannst?

Drehe die Kacheln für die Lösung um.

Wo findet sich in der Natur Optical Flow?

Wo findet sich in der Natur Optical Flow?

Insekten mit Facettenaugen (z. B. Bienen, Libelle, Fliegen,…) erkennen Objektveränderungen anhand des Optischen Flusses.

Welches Haushaltsgerät nutzt Optical Flow?

Welches Haushaltsgerät nutzt Optical Flow?

Die optische Computermaus (ja, ich komme noch aus der Zeit, als Mäuse mit Kugeln dominierten) nutzt Optical Flow, um Deine Mausbewegungen zu registrieren.

Ich hoffe ich konnte Dir dieses etwas technische und komplizierte Thema verständlich machen. Wenn Du das nächste Mal also eine Drohne kaufen willst, weißt Du, was dieser Begriff bedeutet und kannst vielleicht auch herausfinden, wieviele dieser Sensoren am Copter angebracht sind – und wo.