使用手册 - 激光+纹理导航

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Huangzhaowei讨论 | 贡献2023年10月12日 (四) 13:45的版本
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1.什么是纹理导航?

一种基于地面图像纹理的视觉导航方法。硬件上由下视摄像头,补光灯(对光线有一定要求)等组成。纹理导航利用地面丰富的纹理信息,基于相位相关法和极坐标转换来计算出两图间的位移和旋转,对比地图已知的绝对坐标获取当前位置。

不需对地面进行额外处理,无需安装反射板、磁条等,确保灵活性及扩展性。该方案性价比高、无需改造现场环境、施工周期短、能适应复杂应用场景。

2.纹理导航适用的场景

纹理导航适用于一些特定的环境场景,其中地面或环境中存在明显的纹理特征,如金刚砂硬化地坪,普通水泥地坪,瓷砖地坪,车间铺设重复纹理的地板,且地板纹理重复度大于相机视野即可,且多灰尘,油污等,地面纹理极少,且经常变化,不适合使用纹理导航

1,金刚砂硬化地坪,有反光但纹理清晰。需要注意补光

某现场金刚砂地面环境
常规的金刚砂地面

2.瓷砖地面,有反光,纹理清晰。亮色系,补光容易。要求瓷砖尺寸>视觉相机视野(15*15cm)

某酒店地面


常见的瓷砖地面
瓷砖地面纹理地图

3.普通水泥,补光容易,纹理清晰

普通水泥

3.纹理导航不适用的场景

不适用地面:地面反光且无纹理或纹理特征不明显的场地,不适用。

A. 纹理没有或者极少,相机获取不到纹理特征,理论上无法实现。

B. 打光困难,地面反光获取特征不是地面的真实情况,算法无法消除。

C. 地面磨损,纹理极容易被损坏。

D. 灰尘油污大的场地,地面纹理特征不稳定,经常变化,如室外泥泞环境。需要增加外部可靠纹理,保证导航稳定性能。

E. 少纹理或者重复小纹理地面,例如载货电梯内部地面。需要增加外部标识,使纹理特征大于相机视野(15*15cm)

例如:

1.环氧地坪,补光困难,初期缺少视觉纹理导航必须的地面纹理。地面容易划伤,纹理不稳定。

环氧地坪图片

2.重复小纹理地面,纹理特征不明显

扶梯地面

4.纹理导航相比较SLAM的优缺点

纹理导航和SLAM是两种不同的导航方法,各自具有优缺点,适用于不同的应用场景

优点:
  • 简单实时性:纹理导航实现简单,通常具有较好的实时性,适用于对实时性要求较高的应用。
  • 成本较低:相对于SLAM需要的昂贵传感器,纹理导航通常可以通过普通的相机或传感器实现,降低了系统成本。
  • 适用广泛:适用于各类有明显地面纹理的场所。
缺点:
  • 局部信息:纹理导航一般只能提供相对局部的信息,不能构建全局一致的地图,因此适用于需要全局感知的场景有限。
  • 对地面特征依赖性强:纹理导航依赖于地面的特征,如果地面特征变化或受到遮挡,可能会影响导航的准确性。
  • 大场景建图耗时,需要地面弹线,修图,相比较slam实施较为耗时,麻烦。

5.MDCS系统如何适用纹理导航

1.准备工作

1. 配置Medulla startup保证可以读取到相机图像数据,加载MVCamera.dll,如下方式

mv=io load plugins/MVCamera.dll

maincam=mv initMono MG010  //MG010为该相机型号

打开Medulla.exe后就可以看到图像此准备工作完成


Detour根目录下需要有regcore_cuda和cufft64库文件

2. 修改相机曝光参数,此处我们以海康相机为例,打开相机MVS软件,选择对应网卡的相机,双击,启动相机,就可以看到画面了,然后再右侧栏目中,调节相机的亮度和曝光即可,保证能够清晰的看到地面纹理即可,

海康MVS软件

在这个过程中我们需要保证曝光均匀,需要设计一个合理的曝光结构,如下图 1. 标定相机

(1). 准备15cm*15cm的标定纸(见下图),贴在平整的地面上,相机必须能够完全看到标定纸中的方格,为消除畸变对相机的影响,在使用前需要相对相机进行标定,由于相机的透镜影响,以及相机在机械组装过程中的误差会使得光线穿过透镜投影到成像面时位置会发生变化。由透镜引起的畸变称之为“径向畸变”。在实际拍摄中径向畸变会使得一条直线在图片中变为曲线。通常分为桶形畸变和枕形畸变,目前标定摄像头主要为消除桶形畸变,如下图,左侧是标定后,右侧是未标定过的。

15*15标定纸