【泡泡一分钟】用于室内精确定位的超高精度视觉标记

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标题：Ultra-High-Accuracy Visual Marker for Indoor Precise Positioning

作者：Hideyuki Tanaka

来源：2020 IEEE International Conference on Robotics and Automation (ICRA)

编译：李健

审核：柴毅，王靖淇

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摘要

室内定位技术对于室内移动机器人和无人机至关重要，但是目前还没有一种通用技术或基础设施能够使室内定位精度小于10厘米。我们提出了一种基于带透镜的多动态莫尔条纹的姿态测量方法，并开发了一种姿态估计误差小于0.1°的超高精度视觉标记。我们还提出了一种计算方法，即利用其较好的姿态精度重新最小化重投影误差从而减小标记位置误差。我们证明了在标记坐标系统中，即使距离标记10米远，也可以实现定位误差在1厘米左右的局部定位。此外，在公共空间进行了演示测试，结果表明可以实现定位误差在10厘米左右的全局定位。

图1.  使用视觉标记的定位系统

图2. 高精度视觉标记LentiMark（基于透镜的莫尔条纹标记）, LEAG（透镜角规 ），以及LEAG的形状特征。FDP（翻转检测条纹）是另外一种用于检测因位姿歧义引起姿态翻转的条纹。

图3.  LEAG图案变化原理

图4.视线角

图5. BP的位置与视线角之间的关系

图6. BP的位置与视线角之间的关系（测量值）。（左）S-LEAG，（右）H-LEAG

图7. 超高精度视觉标记u-LentiMark  

图8. 使用两种类型的LEAG测量精确的视线角

图9. 测量环境1（env.2）

图10. 在测量环境1中获取的图像示例

表I. 标记板在测量环境1中的测量结果（相机坐标系中标记的位姿）

图11. 测量环境2（env.2）

图12. 在测量环境2中获取的图像示例

表III. 在测量环境2中的局部定位结果（标记坐标系中的相机位姿）

图13. LEAG的效果

图14. 重新最小化重投影误差的效果

图15. 全局定位验证试验。(左）测试环境，（右）测试结果

Abstract

Indoor positioning technology is essential for indoor mobile robots and drones. However, there has never been a general-purpose technology or infrastructure that enables indoor positioning with an accuracy of less than 10 cm. We have developed an attitude measurement method using multiple dynamic moires with a lenticular lens and developed an ultra-high-accuracy visual marker with an attitude estimation error of less than 0.1°. We also developed a calculation method that minimizes the marker position error by reminimizing reprojection error using its good attitude accuracy. We proved that accurate local positioning with a position error of about 1 cm in a marker coordinate system is possible even when a marker is shot from a distance of 10 m. In addition, a demonstration test was performed in a public space, and it was shown that high-accuracy global positioning with a position error of about 10 cm is possible.