自主無人機環繞檢視之路徑俯視圖

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之偏差，並顯示了能根據當下偏差的角度狀態動態調整無人機方向以繼續進行 環繞檢視之能力。

表 4.2: 無人機與目標建築物之角度誤差，括號數值內為畫面佔比。

檢視半徑 角度誤差

平均誤差值 單圈最大平均誤差值 最大誤差值 2 公尺 71.77px(8.3%) 118.1px(13.8%) 257px(30%) 3 公尺 64.63px(7.5%) 98.21px(11.5%) 254px(30%) 4 公尺 51.98px(6%) 61.31px(7.1%) 125px(14.6%)

4.4 自主無人機環繞檢視之路徑俯視圖

整體來說，本研究所提出之自主無人機環繞檢視系統可以不使用 GPS 以 及不需要額外搭載其他感測器的情況下，僅以視覺導航之方式從遠處辨認出目 標建築物開始，接著無人機會自主接近建築物並以使用者所設定之環繞檢視半 徑進行巡檢。而在環繞檢視之過程中，無人機會實時確認自身所在之位置以及 面向建築物之角度來進行動態校正，而其結果是無人機可以以一定的精度來進 行環繞檢視。而根據評估後所得之結論，依本研究所提之方法來進行無人機的 自主環繞檢視其無人機路徑與所設定之路徑之平均誤差約為 0.34 公尺，而目標 建築物影像與無人機正中央之誤差值約為 62.8 像素，也就是說目標建築物之影 像與攝影機中央畫面平均偏移約 7.3%左右。而圖 4.4 則展示了在不同檢視半徑 裡具有代表性之無人機在實際執行環繞檢視時的路徑軌跡的俯視圖。該軌跡圖 是藉由 ORB-SLAM 座標系統與無人機本身搭載之 IMU 藉由轉換後所得之具公 制的真實世界無人機路徑俯視圖。

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圖 4.4:無人機的路徑俯視圖

如圖 4.4 所示，中間紅色圓圈為目標建築物，其圓柱半徑約為 0.5 公 尺，而不同顏色的線則代表以不同的檢視半徑進行之飛行路徑圖，而灰線則顯 示了 3 種不同半徑之預設圓形路徑。圖 4.5 和圖 4.6 分別顯示了無人機在執行圖 4.4 之環繞檢視時的位置誤差和角度誤差，並記錄下無人機每個時間點之誤差值 並由折線圖表示。由圖 4.5 之位置誤差之時間折線圖可以發現，在以 2 公尺為 檢視半徑進行環繞檢視時，其無人機位置之誤差值相對於其他兩種檢視半徑來 說是相對穩定的。而在以 4 公尺為半徑進行環繞檢視時，我們則可以發現有系 統能偵測出無人機位置偏差但較難以立即校正的情形產生。

整體來說，完成一次無人機自主環繞檢視的飛行時間從辨識完目標物並 設定出路徑開始，到完整繞行完目標建築物一圈大約需要 40 秒到 55 秒左右。

比較長的飛行時間是由於該次飛行角度偏差的次數相較於其他次飛行的更多，

進而導致無人機需要進行更多的懸停來執行角度校正之結果。如 4.6 圖所示，

無人機在進行 3 公尺的自主環繞飛行時，其角度誤差的折線圖起伏變化相較於 其他兩種半徑更大，也代表了在該次飛行時無人機在調整角度上較正了比較多 次，因此花費了較多時間在進行懸停以及校正，使得其飛行時間是三次飛行裡 最久的。而如圖 4.6，無人機在進行 2 公尺的自主環繞飛行時，雖然其角度較正

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的次數比以 3 公尺做為檢視半徑時少，但是兩者平均角度誤差值卻僅差約 3 像 素值。這是因為以 2 公尺做為檢視半徑時，其角度之偏差有很長一部分時間皆 小於我們所設定之閾值，因此無人機僅皆收到校正之角動量而沒有進行懸停校 正，使得其任務整體時長雖然較短，但是目標影像卻較長時間偏離無人機視野 中央區域而導致其整體平均角度誤差值與 3 公尺做為檢視半徑時類似。總體而 言，藉由無人機軌跡的觀察可以表明，儘管無人機的路徑俯視圖並非能完美契 合預設之路徑，但是卻能以一定程度的穩定性及可行性來實現無人機的自主環 繞檢視任務。

圖 4.5:無人機位置偏差之時間折線圖，其平均誤差值由檢視半徑 4 公尺至 2 公 尺分別為:0.22m、0.2m、0.19m。

圖 4.6:無人機角度偏差之時間折線圖，其平均誤差值由檢視半徑 4 公尺至 2 公 尺分別為:33.8px、55px、52.5px。

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