ros使用usb摄像头追踪ArUco markers

ros使用usb摄像头追踪ArUco markers
先上效果图




知识点
ArUco：基于OpenCV的增强现实程序使用的最小库
增强现实技术（Augmented Reality，简称 AR）
ros wiki上是这样说的:
http://wiki.ros.org/aruco_ros
The ARUCO Library has been developed by the Ava group of the Univeristy of Cordoba(Spain). It provides real-time marker based 3D pose estimation using AR markers.
aruco库由科尔多瓦大学（西班牙）的AVA组开发。它使用AR标记，提供了基于三维位姿实时估计的标记。
Uco 是Univeristy of Cordoba缩写，当然理解为Utility Compiler 实用编译程序也很有意思
官方的链接
http://www.uco.es/investiga/grupos/ava/node/26

ArUco markers可理解为视觉识别程序使用的标记

标记类似二维码

如下图

在ros中可以利用它实现机器人视觉导航，但首先得用摄像头识别这种标记，如何实现？




具体步骤这篇文章有介绍：
原文链接
http://sauravag.com/2015/03/how-to-tracking-aruco-marker-using-a-usb-webcam-and-ro/


引用过来翻译一下，并做一些注意点的说明。
How To: Tracking ArUco markers using a USB Webcam and ROS
ros如何使用usb摄像头追踪ArUco markers


For my research I needed to setup ROS to use ArUco so that I could track these ArUco markers placed randomly in the environment and localize my robot.

Assuming that you have your catkin workspace setup, here are the steps:


经我研究，需要设置ROS使用aruco才能让我追踪这些随机放置在环境中的aruco标记并定位机器人。

假设你有你的工作空间，这里的步骤：

1.  $cd ~/catkin_ws/src/

2. $git clone https://github.com/pal-robotics/aruco_ros.git

3. $cd ..

4. $catkin_make install

5. $sudo apt-get install ros-indigo-usb-cam

6. $source install/setup.bash

7. $cd src/aruco_ros/aruco_ros/launch/


Now you need to modify the single.launch file so that you remap the image and camera info to the topics published by usb_cam node.
现在你需要修改single.launch文件，重新映射 通过usb_cam节点发布的image和camera_info主题。

<launch><arg name=”markerId” default=”582″/>
<arg name=”markerSize” default=”0.034″/> <!– in m –>
<arg name=”eye” default=”left”/>
<arg name=”marker_frame” default=”aruco_marker_frame”/>
<arg name=”ref_frame” default=””/> <!– leave empty and the pose will be published wrt param parent_name –>
<node pkg=”aruco_ros” type=”single” name=”aruco_single”><!-- 注意这里 -->
<remap from=”/camera_info” to=”/usb_cam/camera_info” />
<remap from=”/image” to=”/usb_cam/image_raw” /><param name=”image_is_rectified” value=”True”/>
<param name=”marker_size” value=”$(arg markerSize)”/>
<param name=”marker_id” value=”$(arg markerId)”/>
<param name=”reference_frame” value=”$(arg ref_frame)”/> <!– frame in which the marker pose will be refered –>
<param name=”camera_frame” value=”stereo_gazebo_$(arg eye)_camera_optical_frame”/>
<param name=”marker_frame” value=”$(arg marker_frame)” />
</node></launch>

8. Open 4 terminal windows:
开四个终端分别运行命令：

Terminal 1: $roscore

Terminal 2: $roslaunch usb_cam-stream.launch

First paste this into a new file named usb_cam-stream.launch:
先要把下面的代码粘贴到usb_cam-stream.launch文件。

<launch>
<node name=”usb_cam” pkg=”usb_cam” type=”usb_cam_node” output=”screen” >
<param name=”video_device” value=”/dev/video0″ />
<param name=”image_width” value=”640″ />
<param name=”image_height” value=”480″ />
<param name=”pixel_format” value=”mjpeg” />
<param name=”camera_frame_id” value=”usb_cam” />
<param name=”io_method” value=”mmap”/>
</node>
</launch>

注意
参数要根据自己摄像头硬件做更改，我的如下：

<node name="usb_cam" pkg="usb_cam" type="usb_cam_node" output="screen" ><param name="video_device" value="/dev/video0" /><param name="image_width" value="640" /><param name="image_height" value="480" /><param name="pixel_format" value="yuyv" /><param name="camera_frame_id" value="usb_cam" /><param name="io_method" value="mmap"/></node>

Terminal 3:

$cd ~/catkin_ws/src/aruco_ros/aruco_ros/launch/

$roslaunch single.launch

Terminal 4: $rosrun image_view image_view image:=/aruco_single/result


怎样制作一个ArUco marker？
这个网页实现了一个在线的生成器，效果不错。
http://terpconnect.umd.edu/~jwelsh12/enes100/markergen.html

ArUco markers Generator

ArUco markers 生成器
This form will create an HTML page containing a marker that is compatible with the Aruco marker detection algorithm.

Marker Id: the unique id that will be encoded in the marker image.
Marker Size: the edge size of the black box containing the marker.
Marker Padding: the thickness of the white border surrounding the marker.


这个表单将创建包含标记的一个html页面，其算法与aruco标记检测算法兼容。

Marker Id:标记图像编码的唯一id。
Marker Size：包含标记黑框边的尺寸。
Marker Padding：标记填充一圈白色边框的厚度。

 

这里需要根据上文提到的single.launch文件里的参数来制作这个ArUco marker

<arg name=”markerId” default=”582″/>
<arg name=”markerSize” default=”0.034″/> <!– in m –>

提交表单后你就会在页面中看到一个mark图，可以打印出来了。


同时在这个launch文件设置自己usb camera 标定参数。
缺少标定会有transform的错误出现
设置标定参数的代码

<param name="camera_info_url" value="package://usb_cam/launch/calibration_webcam.yaml"/>

此时打开终端launch一下，你就能看到开篇的图了。


其他参考
How to create markers for ARUCO?
http://iplimage.com/blog/create-markers-aruco/
[OpenCV] aruco Markers识别
http://blog.csdn.net/ZJU_fish1996/article/details/72312514?locationNum=7&fps=1
基于arucoTag的简单slam
http://blog.csdn.net/u010566411/article/details/54692254