ROS勉強記録: ARToolKit

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2010年11月7日日曜日

OTLマーカー

こんにちは。

OTLのARマーカーが出来ました。

デザインは某デザイン工房にてお願いしました。

うーん、これはいいな。

ちゃんと認識もできました。

mk_pattというコマンドでパターンファイル（ARToolKitが認識するために必要なデータファイル）を作るのですが、これがROSのものだと動きません。(ARToolKitがVideo4Linux2未対応なため）
そこで結局以前いれたVideo4Linux2対応版(aistのパッチを当てたもの)を利用してパターンファイルを作りました。

2010年11月6日土曜日

camera_calibration(USBカメラのキャリブレーション)

今日はカメラのキャリブレーションをやります。

http://www.ros.org/wiki/camera_calibration/Tutorials/MonocularCalibration

１．チェックボードの印刷

研究等でカメラをやる人にはおなじみなのですが、F1のチェッカーフラッグのような

画像を見せてカメラのキャリブレーションをします。

このチュートリアルにある↓のファイルを印刷してもいいですし、

http://www.ros.org/wiki/camera_calibration/Tutorials/MonocularCalibration?action=AttachFile&do=get&target=check-108.pdf

他のチェッカーでもサイズが分かっていればいいと思います。

そしてこれはそのままだと大きすぎて印刷大変でしょうから、僕はA4サイズでやりました。

チェックボードもPTAMで印刷したものがあったので、それでやっちゃいました。

２．キャリブレーションの実行

まず以下のようにして、camera_calibrationが使えるようにしましょう。

$ rosmake camera_calibration --rosdep-install

そしたら、チェッカーボードのサイズにあわせて以下のようにしてキャリブレーションプログラムを走らせます。

$ rosrun camera_calibration cameracalibrator.py --size 8x6 --square 0.108 image:=/usb_cam/image_raw

私はPTAMのcalib_pattern.pdfを使ったので、

$ rosrun camera_calibration cameracalibrator.py --size 11x7 --square 0.02 image:=/usb_cam/image_raw

でやりました。

原文にあるように最後にcamera:=/usb_camなどを付けると/usb_cam/set_camera_infoサービスを呼ぼうとするので失敗するので付けないでください。

すると↑のような画面が表示されるので、

グリグリと、いろんな方向からこのチェッカーボードをカメラで見せてください。

しばらくやっているとCALIBRATEボタンが有効になるので、これをクリックー>SAVEボタンをクリックしてください。

３．データの確認

すると

/tmp/calibrationdata.tar.gz

にキャリブレーションに使った画像ファイルとデータが保存されます。

$ tar zxvf /tmp/calibrationdata.tar.gz

すると、

left-0000.png

left-0001.png

left-0002.png

left-0003.png

left-0004.png

left-0005.png

left-0006.png

left-0007.png

left-0008.png

left-0009.png

left-0010.png

left-0011.png

left-0012.png

left-0013.png

left-0014.png

left-0015.png

left-0016.png

left-0017.png

left-0018.png

left-0019.png

left-0020.png

left-0021.png

left-0022.png

left-0023.png

left-0024.png

left-0025.png

left-0026.png

left-0027.png

left-0028.png

ost.txt

と、いろいろ出てきます。

重要なのは最後のost.txtです。

このファイルの中身は以下のようになっています。

# oST version 5.0 parameters

[image]

width

640

height

480

[narrow_stereo/left]

camera matrix

849.555669 0.000000 310.565257

0.000000 850.171143 237.409081

0.000000 0.000000 1.000000

distortion

0.270500 -1.345412 -0.000040 -0.001902 0.0000

rectification

1.000000 0.000000 0.000000

0.000000 1.000000 0.000000

0.000000 0.000000 1.000000

projection

849.555669 0.000000 310.565257 0.000000

0.000000 850.171143 237.409081 0.000000

0.000000 0.000000 1.000000 0.000000

これがカメラのパラメータになります。

以上でキャリブレーションは終わりです。
前回の続きで、ar_poseにこの結果を利用してみます。

ar_poseの実行

$ roscd ar_pose

$ cd launch

して、

以下をar_pose_single.launchのパラメータを書き換えます。

D: ost.txtのdistortion

K: ost.txtのcamera matrix

R: ost.txtのrectification

P: ost.txtのprojection

になるようにします。

<node pkg="rviz" type="rviz" name="rviz"

args="-d $(find ar_pose)/demo/demo_single.vcg"/>

<node pkg="tf" type="static_transform_publisher" name="world_to_cam"

args="1 1 0.3 0 0 0 world ar_marker 10" />

</node>

</node>

</launch>

$ roslaunch ar_pose_single.launch

すると、USBカメラ位置がrviz上でマーカーからの相対で表示されます。

少しは精度よくなったのかな？

以上です。

ar_pose (ARToolKitのマーカー認識 in ROS)パッケージを使ってみる

ar_poseパッケージはARToolKitの機能のうち、マーカーの位置姿勢を認識する機能だけを取り出して、TFメッセージを書き出すようにしたCCNY(City University of New York)のパッケージです。

前回はインストールまでやりました。

前回の記事でusb_camパッケージはcamera_infoトピックを発行しないのでどうしよう？
ということを書きましたが、これは古いusb_camパッケージを使っていたからで、
最新のboschのusb_camパッケージではちゃんと対応していました。

http://www.ros.org/wiki/bosch-ros-pkg#bosch_drivers

$ svn export http://bosch-ros-pkg.svn.sourceforge.net/svnroot/bosch-ros-pkg/trunk/stacks/bosch_drivers

のようにしてソフトをダウンロードし、
$ rosmake usb_cam
とすればOKですね。

ar_pose/launch/ar_pose_single.launch
を覗いてみたら、ちゃんとこのusb_camパッケージを使っていましたので、
USBカメラで簡単に試せるようになっています。

１．USBカメラの動作確認

まずはカメラをPCに差してusb_camノードを立ち上げます。

以下のようなusb.launchを用意して、

</node>

</launch>

$ roslaunch usb.launch

するとキャプチャ開始されると思います。

$ rosrun image_view image_view image:=/usb_cam/image_raw

とすると表示されます。されなければ、上記usb.launchの各種設定を見直してください。

確認が終わったらimage_viewは落しちゃっていいです。

動作確認が終わったらusb.launchのほうも一旦落としてください。

２．パターンの印刷

ではまず、

$ roscd artoolkit

して、

build/artoolkit-svn/patterns/pattHiro.pdf

を印刷してください。

↓です。

３．ar_poseの実行

$ roscd ar_pose

launch/ar_pose_single.launch

のusb_camノードの必要なパラメータ（pixel_formatなど）だけ書き換えて、

$ roslaunch ar_pose ar_pose_single.launch

してみましょう。

ほら、簡単でしょう？

ちなみに私の環境ではar_pose_single.launchは以下のような感じです。

以上です。あとはTFになっているんで、焼くなり煮るなりなんとでも。。。
カメラパラメータが適当なので、それなりに表示はされていますが、位置はずれていると思います。

次回はキャリブレーションをやってみます。

2010年11月4日木曜日

ARToolKitをccny_visionを使ってインストール

以前ARToolKitをインストールして、試すところまではやりましたが
ROSとつなげる前に挫折しました。

そしたらすでにやってくれている人がいましたので、こちらを利用してみます。

http://www.ros.org/wiki/ccny_vision

まず以下のようにしてコードをコピーします。

$ cd ~/ros/stacks
$ git clone http://robotics.ccny.cuny.edu/git/ccny-ros-pkg.git

で、次にccny_visionスタックをmakeします。

$ cd ~/ros/stacks/ccny-ros-pkg
$ rosmake ccny_vision --rosdep-install

rosmakeに--rosdep-installを付けると必要なソフトを自動でインストールまでやってくれます。

とりあえずこれでインストールは終了です。
すごく簡単ですね。

実際に使うにはカメラのキャリブレーションをしないといけないです。
ARToolKitのキャリブレーションではなくROSのカメラパラメータ(camera_infoトピック)が必要で、
usb_camノードはこのcamera_infoトピックがありません。
さあ、どうしましょう。

OpenCVのカメラキャリブレーションを使ってできそうな気がするので
また時間ができたらトライしてみたいと思います。

http://www.ros.org/wiki/camera_calibration