技术分享 | apriltag_ros的基础讲解
一 、序言
随着技术的发展，在人工智能、机器人控制的时代。无论是多机协同工作，还是目标识别跟踪。在机器视觉领域，都离不开一个话题，那就是对物体的定位与跟踪。本次介绍的是一个简单而高效的ROS功能包apriltag_ros（apriltag_ros - ROS Wiki）用于实时定位目标的位置和方向。
二 、什么是apriltag
apriltag是一个视觉基准库。（AprilTag (umich.edu)）在VR，机器人和摄像机校准等领域有广泛的应用，通过特定的二维码标志，可以快速检测目标位置，并且实时计算相对位置。apriltag库是用C实现，没有外部依赖。具有很高的可移植性。其实时性能甚至可以在手机级别的处理器上实现。
三 、apriltag_ros功能包简介
【注意：apriltags2_ros这个包已经被重新命名为apriltag_ros，所以如果去ROS-wiki官网上搜索apriltags2_ros会自动跳转到apriltag_ros上，但是其教程和内容还是写的apriltag2_ros，但是并不影响其使用，在此说明一下。】
由上图可知，此包通过接收
/camera/image_rect
和 /camera/camera_info
两个话题，并且通过自身的两个配置文件
tags.yaml 和 settings.yaml ，
通过算法处理以后，发布
/tf 、/tag_detections
和 /tag_detections_image
三个话题。
其中：
/camera/image_rect
话题发布消息类型为
/sensor_msgs/Image，该消息包含了从相机采集到的图像数据。
/camera/camera_info
话题发布消息类型为
/sensor_msgs/CameraInfo ，
该消息包含了相机的内参矩阵K和其他的一些标定参数。可以通过 camera_calibration
（camera_calibration - ROS Wiki）或者kalibr（GitHub - ethz-asl/kalibr: The Kalibr visual-inertial calibration toolbox）获得标定参数。
tag.yaml
文件中包含了用于检测的二维码信息。
settings.yaml
文件中包含了apriltag算法核心配置。
/tf 话题包含了每个被检测到的二维码相对于相机的位置和方向的数据。只有在settings.yaml文件中将 publish_tf 设置为 true 才会发布。
/tag_detections
话题发布的内容和 /tf 一样，只是包含了一个自定义消息 tag ID，该消息主要用于一簇标签（tag bundles）的检测。
/tag_detections_image
话题发布的内容和 /camera/image_rect 内容一样，只是包含了标签绑定的内容（即在输出的图像上实时高亮显示标签的位置）。只有在continuous_detection.launch文件中，设置publish_tag_detections_image==true才会发布。
四、 apriltag功能包的使用
【注意：该包的使用需要
OpenCV库，Eigen3库，以及 cv_bridge包、usb_cam包、camera_calibration包】
1. 二维码的生成
下载
openmv（https://openmv.io/pages/download）
这里选用的是linux版本
找到下载的源文件，赋予运行权限
sudo chmod +x openmv-ide-linux-x86_64-2.6.5.run （这里要修改为自己下载的版本名称）
运行openmv./openmv-ide-linux-x86_64-2.6.5.run
然后选择 工具---机器视觉---ApirlTag生成器---TAG36H11，在弹出的对话框中选择需要的标签数量和对应的ID【这里选择的是TAG36H11，在
apriltag_ros/config/settings.yaml
文件中也要设置成对应的标签名称，否则算法将无法识别】
2. 启动相机
roslaunch usb_cam usb_cam-test.launch
3. 启动camera_calibration
校准相机
rosrun camera_calibration cameracalibrator.py --size 11x9 --square 0.100 image:=/usb_cam/image_raw camera:=/usb_cam
size 为棋盘标定板的大小，square为棋盘的边长，image为相机发布的图像信息（此处需要根据实际情况修改为自己相机发布的话题，可以通过 rostopic list 查看）
camera 为相机发布的相机消息，同样，根据实际情况修改为自己的相机
4. 启动apriltag_ros
roslaunch apriltag_ros continuous_detection.launch
需要注意的是，在
apriltag_ros/launch/continuous_detection.launch 文件下，
将上面三个参数改为自己相机参数。
在apriltag_ros/config/tags.yaml 文件中修改为自己的标签设置。
standalone_tags:
[
{id: 0, size: 0.05},
{id: 1, size: 0.05},
{id: 2, size: 0.05},
{id: 3, size: 0.05},
{id: 4, size: 0.05},
{id: 5, size: 0.05},
{id: 6, size: 0.05},
{id: 7, size: 0.05},
{id: 8, size: 0.05},
{id: 9, size: 0.05},
]
上面为此次测试时用的标签参数，包含了标签的ID和每个标签的大小0.05m
5. 启动rqt_image_view
话题选择 /tag_detectios_image，就可以观看到带有标签高亮的图像
6. 启动rviz
将固定坐标设置为 相机的坐标系（这里为 /usb_cam），并且添加TF模块，就可以实时看见每个tag相对于相机的位置和方向了
- End -
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