apriltag_ros 坐标转换

本文介绍如何使用ROS和Python实现从机载相机坐标系到标签坐标系的坐标转换,并反向进行坐标转换的方法。通过矩阵运算和四元数操作,文章详细展示了如何获取并应用四元数来完成这一过程。

摘要生成于 C知道 ,由 DeepSeek-R1 满血版支持, 前往体验 >

 

 

 

将机载端相机坐标系下的表示 fly_p  转换为tag坐标系下的向量tag_p

 

#include <tf2/LinearMath/Matrix3x3.h>
#include <tf2/LinearMath/Quaternion.h>
#include <tf2/LinearMath/Vector3.h>
void QNode::tag_callback(apriltag_ros::AprilTagDetectionArray data) {
  if (data.detections.size() > 0) {
    imgcnt = 4;

    dx = data.detections[0].pose.pose.pose.position.x;
    dy = data.detections[0].pose.pose.pose.position.y;
    dz = data.detections[0].pose.pose.pose.position.z;
    tf2::Vector3 v_cam(dx, dy, dz);
    const tf2::Quaternion midq(data.detections[0].pose.pose.pose.orientation.x,
                               data.detections[0].pose.pose.pose.orientation.y,
                               data.detections[0].pose.pose.pose.orientation.z,
                               data.detections[0].pose.pose.pose.orientation.w);

    // q.setRPY(0,0,1.0);
    imgyaw = tf2::getYaw(midq);
    tw_yaw = imgyaw;
    printf("imgyaw %.2f\n", imgyaw * 57);

    tf2::Matrix3x3 m2(midq.inverse());
    //tf2::Matrix3x3 m2(midq);
    tf2::Vector3 v_tag = m2 * v_cam;

    std::cout << __LINE__ << "[" << dx << "," << dy << "," << dz << "]\n";

    printf("Vcam:X=%f,%f,%f\n", v_cam.getX(), v_cam.getY(), v_cam.getZ());
    printf("v_tag:X=%f,%f,%f\n", v_tag.getX(), v_tag.getY(), v_tag.getZ());
    dz = -v_tag.getY(); // forward
    //  dx =
  }
}


    def tag_callback(self,data):
        # print  len(data.detections )
        # useid =-1
        if len(data.detections )>0:
            q = data.detections[0].pose.pose.pose.orientation
            q = [q.x,q.y,q.z,q.w]
            m = quaternion_matrix(q)
            m = m.transpose()
            fly_p =np.array( [data.detections[0].pose.pose.pose.position.x, data.detections[0].pose.pose.pose.position.y,data.detections[0].pose.pose.pose.position.z,0])
            tag_p = np.matmul(m,fly_p)

            self.fly_cmd.linear.x = tag_p[0]
            self.fly_cmd.linear.y = tag_p[1]
            self.fly_cmd.linear.z = tag_p[2]
            self.pub.publish(self.fly_cmd)

from pymavlink import mavutil,mavwp
import rospy
import time
import sys
from math import *
from tf.transformations import *
import numpy as np
# global self.master
#import asyncio
# Create the connection
# self.master = mavutil.mavlink_connection('/dev/ttyUSB1',baud=57600)
import rospy
from sensor_msgs.msg import Joy
from apriltag_ros.msg import AprilTagDetectionArray
from geometry_msgs.msg import Twist,PoseStamped,Point 
class  demo:
    def tag_callback(self,data):
        # print  len(data.detections )
        # useid =-1
        if len(data.detections )>0:
            q = data.detections[0].pose.pose.pose.orientation
            q = [q.x,q.y,q.z,q.w]
            m = quaternion_matrix(q)
            m = m.transpose()
            fly_p =np.array( [data.detections[0].pose.pose.pose.position.x, data.detections[0].pose.pose.pose.position.y,data.detections[0].pose.pose.pose.position.z,0])
            tag_p = np.matmul(m,fly_p)

            self.fly_cmd.linear.x = tag_p[0]
            self.fly_cmd.linear.y = tag_p[1]
            self.fly_cmd.linear.z = tag_p[2]
            self.pub.publish(self.fly_cmd)
    def listener(self):

        # In ROS, nodes are uniquely named. If two nodes with the same
        # name are launched, the previous one is kicked off. The
        # anonymous=True flag means that rospy will choose a unique
        # name for our 'listener' node so that multiple listeners can
        # run simultaneously.
        rospy.init_node('listener', anonymous=True)
        # self.master.mav.rc_channels_override_send(self.master.target_system, self.master.target_component,
        #         1500, 1500, 1500, 1500, 1500, 1500, 1000, 1000,1000,1000 )
        self.change_mode(mode='GUIDED')
        self.fly_cmd = Twist()

        self.arm(1)
        self.takeoff(self.tkof_height)
        print 'take off---',self.tkof_height
        time.sleep(8)
        rospy.Subscriber("/tag_detections", AprilTagDetectionArray, self.tag_callback, queue_size=1)
        self.pub = rospy.Publisher('/tag_frame', Twist, queue_size=10)

将tag坐标系下的向量tag_p 转换为机载端相机坐标系下的表示 fly_p.

和上文类似

    def tag_callback(self,data):
        # print  len(data.detections )
        # useid =-1
        if len(data.detections )>0:
            q = data.detections[0].pose.pose.pose.orientation
            q = [q.x,q.y,q.z,q.w]
            m = quaternion_matrix(q)
            tag_p =np.array( [1,2,3,0])
            fly_p = np.matmul(m,tag_p)

    def tag_callback(self,data):
        # print  len(data.detections )
        # useid =-1
        if len(data.detections )>0:
            q = data.detections[0].pose.pose.pose.orientation
            q = [q.x,q.y,q.z,q.w]
            m = quaternion_matrix(q)
            tag_p =np.array( [1,2,3,0])
            fly_p = np.matmul(m,tag_p)

 

<think>好的,用户想在ROS中使用AprilTag进行标定或定位,我需要根据提供的引用资料整理步骤。首先,安装apriltag_ros功能包,用户可能需要通过apt安装,如引用1提到的。然后,标定相机是必要步骤,引用2和3都提到了相机标定,所以需要指导用户使用camera_calibration包。接下来,克隆apriltag的Git仓库,虽然引用3指出这不是ROS功能包,但可能依赖它。用户需要创建工作空间,编译功能包,比如apriltags_ros,如引用5提到旧版可能更兼容。运行节点时,启动摄像头和检测节点,通过rostopic查看结果,如引用5中的例子。定位应用方面,引用4和5提到将检测数据用于机器人定位,可能需要结合其他SLAM算法。需要注意不同版本的兼容性问题,比如OpenCV版本冲突,引用5提到选择合适的功能包版本。最后,生成相关问题时要涵盖安装、标定、定位、兼容性和实际应用等方面。</think>在ROS中使用AprilTag进行标定和定位主要包括以下步骤: ### 一、环境配置 1. **安装apriltag_ros功能包** 使用APT工具安装ROS官方集成的AprilTag功能包: ```bash sudo apt install ros-$ROS_DISTRO-apriltag-ros ``` 该包包含检测节点和配置文件[^1][^5]。 2. **克隆源码(可选)** 对于需要自定义修改的场景,可从GitHub克隆非ROS功能包版本: ```bash git clone https://github.com/AprilRobotics/apriltag.git ``` 注意这需要手动集成到ROS工作空间[^3]。 ### 二、相机标定 1. **启动标定工具** 使用ROS的`camera_calibration`包进行相机内参标定: ```bash rosrun camera_calibration cameracalibrator.py --size 8x6 --square 0.024 image:=/camera/image_raw ``` 需配合棋盘格标定板完成参数校准[^2]。 ### 三、AprilTag检测 1. **启动检测节点** 配置`apriltag_ros`的launch文件(通常位于`config/settings.yaml`),指定tag家族和尺寸后运行: ```bash roslaunch apriltag_ros continuous_detection.launch ``` 需同步启动USB摄像头驱动节点[^5]。 2. **验证检测结果** 通过话题查看检测数据: ```bash rostopic echo /tag_detections ``` 输出包含tag ID、三维位姿和像素坐标信息。 ### 四、定位应用 1. **结合SLAM框架** 将AprilTag检测结果输入Cartographer等SLAM系统,通过`landmark`机制提升动态环境下的定位鲁棒性[^4]。 2. **坐标转换** 使用`tf`工具将tag的位姿转换为机器人基坐标系下的坐标,实现基于标记物的导航定位。
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