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基于ROS的二维码定位-研电赛[1]

2019-06-30
 


生活中越来越多的场景会使用到二维码,无论是商场购物还是共享单车,二维码作为一种入口标志已经得到广泛应用。ROS中提供了多种二维码识别的功能包,我们选用其中的一个功能包ar_track_alvar来识别二维码。

什么是AR Tag?

ARTag(AR标签,AR是“增强现实”的意思)是一种基准标记系统,可以理解为其他物体一种参照物,看起来类似二维码,但其编码系统和二维码还是有很大区别,多用在相机标定,机器人定位,增强现实(AR)等应用场合,其主要作用是能够反映出相机与标签的位姿关系。进而可以反映出场景中物体与相机的参照关系。

ARTag在机器人领域的作用其中一个很重要的作用就是识别物体与相机的位姿关系。物体上可以贴上ARTag,或者在平面上贴上ARTag标签,用来标定相机。摄像头识别到ARTag后,可以算出标签在相机坐标中的位置与姿态。

ar_track_alvar功能包

功能包ar_track_alvar的安装非常简单,直接使用以下命令即可:

$ sudo apt-get install ros-kinetic-ar-track-alvar

安装完成后,可以进入ROS的默认安装目录中查看:

$ roscd ar_track_alvar

  • 创建二维码

` ar_track_alvar`功能包提供了二维码标签的生成功能,可以使用如下命名创建相应标号的二维码标签:

$ rosrun ar_track_alvar createMarker AR_ID

其中AR_ID可以是从0到65535之间任意数字的标号。创建的二维码标签图片,会被放置在终端的当前路径下。


Kinect摄像头识别二维码

ar_track_alvar功能包支持USB摄像头或者RGB-D摄像头作为识别二维码的视觉传感器,分别对应于individualMarkersNoKinect和individualMarkers这两个不同的识别节点。在本次研电赛的设计方案中,选用的是Kinect摄像头,他拥有景深摄像头,可以更好的获取机器人的位姿信息。

在ROS功能包robot_vision中创建ar_track_kinect.launch文件。

<launch>

    <node pkg="tf" type="static_transform_publisher" name="world_to_cam" 
          args="0 0 0.5 0 1.57 0 world camera_rgb_optical_frame 10" />

    <arg name="marker_size" default="5.0" />
    <arg name="max_new_marker_error" default="0.08" />
    <arg name="max_track_error" default="0.2" />

    <arg name="cam_image_topic" default="/camera/depth_registered/points" />
    <arg name="cam_info_topic" default="/camera/rgb/camera_info" />
    <arg name="output_frame" default="/camera_rgb_optical_frame" />

    <node name="ar_track_alvar" pkg="ar_track_alvar" type="individualMarkers" respawn="false" output="screen">
        <param name="marker_size" type="double" value="$(arg marker_size)" />
        <param name="max_new_marker_error" type="double" value="$(arg max_new_marker_error)" />
        <param name="max_track_error" type="double" value="$(arg max_track_error)" />
        <param name="output_frame" type="string" value="$(arg output_frame)" />

        <remap from="camera_image"  to="$(arg cam_image_topic)" />
        <remap from="camera_info"   to="$(arg cam_info_topic)" />
    </node>

    <!-- rviz view /-->
    <node pkg="rviz" type="rviz" name="rviz" args="-d $(find robot_vision)/config/ar_track_kinect.rviz"/>

</launch>

在ROS功能包robot_vision中创建freenect.launch文件。

<launch>
    <!-- Launch the freenect driver -->
    <include file="$(find freenect_launch)/launch/freenect.launch">
        <arg name="publish_tf"                      value="false" /> 

        <!-- use device registration -->
        <arg name="depth_registration"              value="true" /> 

        <arg name="rgb_processing"                  value="true" />
        <arg name="ir_processing"                   value="false" />
        <arg name="depth_processing"                value="false" />
        <arg name="depth_registered_processing"     value="true" />
        <arg name="disparity_processing"            value="false" />
        <arg name="disparity_registered_processing" value="false" />
        <arg name="sw_registered_processing"        value="false" />
        <arg name="hw_registered_processing"        value="true" />
    </include>
</launch>

运行效果

接下来使用以下命令启动Kinect,并且运行ar_track_kinect.launch文件启动二维码识别功能:

$ roslaunch robot_vision freenect.launch
$ roslaunch robot_vision ar-track-alvar.launch

启动成功后,讲二维码放置在Kinect视野范围内,可以在rviz中看到识别结果。

ZU9jaD.png



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