2.5D视觉——Aruco码定位检测

1.什么是Aruco标记

  ArUco标记最初由S.Garrido-Jurado等人在2014年发表的论文Automatic generation and detection of highly reliable fiducial markers under occlusion中提出。ArUco的全称是Augmented Reality University of Cordoba,下面给出ArUco标记的一些示例。
在这里插入图片描述
  ArUco标记是可用于摄像机姿态估计的二进制方形基准标记。它的主要优点是检测简单、快速,并且具有很强的鲁棒性。ArUco 标记是由宽黑色边框和确定其标识符(id)的内部二进制矩阵组成的正方形标记。ArUco标记的黑色边框有助于其在图像中的快速检测,内部二进制编码用于识别标记和提供错误检测和纠正。ArUco标记尺寸的大小决定内部矩阵的大小,例如尺寸为 4x4 的标记由 16 位二进制数组成。

  ArUco标记的尺寸可以任意的更改,为了成功检测可根据对象大小和场景选择合适的尺寸。在实际使用中,如果标记的尺寸太小,可能无法检测到它,这时可以选择更换较大尺寸的标记,或者将相机离标记更近一些。

  在机器人应用

### ArUco 标记的生成与检测 ArUco 是一种基于正方形标记的增强现实技术,广泛应用于机器人导航、相机校准以及物体姿态估计等领域。以下是关于 ArUco 标记生成与检测的具体方法。 #### 字典的选择与作用 ArUco 字典定义了标记的类型及其编方式[^1]。不同的字典对应着不同数量和复杂度的标记集合。常见的字典包括 `DICT_4X4_50` 到 `DICT_ARUCO_ORIGINAL` 等多种选项。如果未指定合适的字典,则无法正确生成或识别标记。 #### 标记生成工具 可以利用在线生成器或者本地脚本完成标记图像的创建。例如,在线项目 **arucogenOnline ArUco markers generator** 提供了一个便捷的方式来自动生成所需尺寸和参数的标记图片[^2]。其主要功能通过前端 JavaScript 实现,并存储于 `main.js` 文件中[^4]。 对于更复杂的场景需求,也可以参考 Python 教程库 **ArUCo-Markers-Pose-Estimation-Generation-Python** 中提供的代样例来定制化生成过程[^3]: ```python import cv2 from cv2 import aruco def generate_marker(dictionary_name, id_number, marker_size=200): dictionary = getattr(aruco, f'{dictionary_name}') marker_image = aruco.drawMarker(dictionary=dictionary, id=id_number, sidePixels=marker_size) return marker_image if __name__ == "__main__": dic_type = 'DICT_6X6_250' identifier = 17 size = 300 img = generate_marker(dic_type, identifier, size) cv2.imwrite(f'marker_{identifier}.png', img) ``` 上述函数允许用户输入特定的字典名称、唯一 ID 号以及期望输出分辨率大小后导出 PNG 图像文件形式的结果。 #### 检测流程概述 实际应用中的检测通常分为以下几个方面操作: 1. 加载摄像头捕获画面; 2. 转换成灰阶模式以便后续处理; 3. 应用角点提取算法寻找候选区域内的潜在目标位置; 4. 验证找到的目标是否属于预设好的某个具体类别下的合法实例成员之一;最后返回匹配成功的坐标信息列表连同旋转角度矩阵一起打包作为最终结果反馈给调用方程序使用即可满足大多数情况下基本的功能实现要求。 ---
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