readAprilTag

イメージ内の AprilTag の姿勢の検出および推定

構文

[id,loc] = readAprilTag(I)

[id,loc] = readAprilTag(I,tagFamily)

[___,pose] = readAprilTag(___,intrinsics,tagSize)

[___,detectedFamily] = readAprilTag(___)

[___] = readAprilTag(___,Name=Value)

説明

[id,loc] = readAprilTag(I) は、入力イメージ I 内の AprilTag を検出し、タグに関連付けられた位置と ID を返します。

[id,loc] = readAprilTag(I,tagFamily) は、指定されたファミリ tagFamily の AprilTag のみを検出します。

[___,pose] = readAprilTag(___,intrinsics,tagSize) は、前の構文の引数の任意の組み合わせに加えて、指定されたカメラの内部パラメーター intrinsics とタグのサイズ tagSize を含むタグの姿勢を返します。

[___,detectedFamily] = readAprilTag(___) は、認識された AprilTag ファミリ detectedFamily を返します。

[___] = readAprilTag(___,Name=Value) は、1 つ以上の名前と値の引数を使用してオプションを指定します。たとえば、GaussianSigma=2 は、2 次元ガウス平滑化カーネルの標準偏差を 2 に設定します。

例

イメージ内の AprilTag の検出

イメージをワークスペースに読み取ります。

I = imread("aprilTagsMulti.jpg");

イメージ内で検索する AprilTag 形式を指定します。

tagFamily = ["tag36h11","tagCircle21h7","tagCircle49h12","tagCustom48h12","tagStandard41h12"];

イメージ内のタグとタグの位置を検出し、タグ ID を読み取ります。

[id,loc,detectedFamily] = readAprilTag(I,tagFamily);

for idx = 1:length(id)
        % Display the ID and tag family
        disp("Detected Tag ID, Family: " + id(idx) + ", " ...
            + detectedFamily(idx));
 
        % Insert markers to indicate the locations
        markerRadius = 8;
        numCorners = size(loc,1);
        markerPosition = [loc(:,:,idx),repmat(markerRadius,numCorners,1)];
        I = insertShape(I,"FilledCircle",markerPosition,ShapeColor="red",Opacity=1);
end

Detected Tag ID, Family: 30, tag36h11
Detected Tag ID, Family: 32, tagCircle21h7
Detected Tag ID, Family: 98, tagStandard41h12
Detected Tag ID, Family: 195, tagCustom48h12
Detected Tag ID, Family: 884, tagCircle49h12

検出されたタグのコーナーの位置を示すマーカー付きのイメージを表示します。

imshow(I)

イメージ内の AprilTag の姿勢の推定

AprilTag を含むイメージをワークスペースに読み取ります。イメージを表示します。

I = imread("aprilTag36h11.jpg");
imshow(I)

カメラの内部パラメーターを読み込みます。

data = load("camIntrinsicsAprilTag.mat");
intrinsics = data.intrinsics;  

タグのサイズをメートル単位で指定します。

tagSize = 0.04;

カメラの内部パラメーターを使用して入力イメージの歪みを補正します。

I = undistortImage(I,intrinsics,OutputView="same");

特定の AprilTag ファミリを検出し、タグの姿勢を推定します。

[id,loc,pose] = readAprilTag(I,"tag36h11",intrinsics,tagSize);

座標軸ベクトルとタグ フレームの原点を設定します。

worldPoints = [0 0 0; tagSize/2 0 0; 0 tagSize/2 0; 0 0 tagSize/2];

イメージにタグ フレームと ID を追加します。

for i = 1:length(pose)
    % Get image coordinates for axes.
    imagePoints = world2img(worldPoints,pose(i),intrinsics);

    % Draw colored axes.
    I = insertShape(I,Line=[imagePoints(1,:) imagePoints(2,:); ...
        imagePoints(1,:) imagePoints(3,:); imagePoints(1,:) imagePoints(4,:)], ...
        ShapeColor=["red","green","blue"],LineWidth=7);

    I = insertText(I,loc(1,:,i),id(i),BoxOpacity=1,FontSize=25);
end

注釈付きのイメージを表示します。

imshow(I)

入力引数

I — 入力イメージ

M×N×3 のトゥルーカラー イメージ | M 行 N 列のグレースケール イメージ

入力イメージ。M×N×3 のトゥルーカラー イメージまたは M 行 N 列のグレースケール イメージとして指定します。

tagFamily — AprilTag ファミリ

1 つ以上の有効な AprilTag ファミリ

AprilTag ファミリ。次の表にリストされている 1 つ以上の有効な AprilTag ファミリとして指定します。ファミリを指定することにより、検索範囲を制限し、関数の実行時間を短縮できます。

AprilTag ファミリ
"tag16h5"
"tag25h9"
"tag36h11"
"tagCircle21h7"
"tagCircle49h12"
"tagCustom48h12"
"tagStandard41h12"
"tagStandard52h13"

データ型: char | string | cell

intrinsics — カメラの内部パラメーター

cameraIntrinsics オブジェクト

カメラの内部パラメーター。cameraIntrinsics オブジェクトとして指定します。

tagSize — タグのサイズ

正のスカラー

ワールド単位 (ミリメートルなど) でのタグのサイズ。正のスカラーとして指定します。関数は、タグのサイズを、外側の黒い縁の隣接する 2 つのコーナー間の長さとして定義します。

名前と値の引数

オプションの引数のペアを Name1=Value1,...,NameN=ValueN として指定します。ここで、Name は引数名で、Value は対応する値です。名前と値の引数は他の引数の後に指定しなければなりませんが、ペアの順序は重要ではありません。

例: readAprilTag(I,GaussianSigma=2) は、2 次元ガウス平滑化カーネルの標準偏差を 2 に設定します。

GaussianSigma — 2 次元ガウス平滑化カーネルの標準偏差

0 (既定値) | 非負のスカラー

2 次元ガウス平滑化カーネルの標準偏差。非負のスカラーとして指定します。ガウス カーネルは入力イメージを平滑化して、ホワイト ガウス ノイズを減らします。この値を増やすことで処理速度は上がりますが、適合率は低下します。

DecimationFactor — 間引き係数

2 (既定値) | 正の整数

間引き係数。正の整数で指定します。間引き係数はダウンサンプリングのスケールを制御します。この値を増やすことで検出率は上がりますが、検出距離は短くなります。

出力引数

id — タグ ID

正の整数のベクトル

タグ ID。正の整数のベクトルとして返されます。

loc — イメージ内のタグの位置

4×2×N の配列

イメージ内のタグの位置。4×2×N の配列として返されます。配列には、N 個のタグの 4 つのコーナーそれぞれについて、(x,y) 位置が格納されます。

pose — タグの姿勢

rigidtform3d オブジェクトの配列

カメラに対するタグの姿勢。rigidtform3d オブジェクトの配列として返されます。各オブジェクトは、tagSize 入力引数と同じワールド単位で、タグの 3 次元剛体変換をカプセル化します。各タグ フレームの原点は、対応するタグの中心に位置します。タグ フレームの X-Y 平面は、AprilTag が配置される平面によって定義され、Z 軸はタグを指し示します。

detectedFamily — 検出されたタグ ファミリ

string のベクトル

検出されたタグ ファミリは、string のベクトルとして返されます。

ヒント

• リアルタイムのパフォーマンスが要求され、誤検出も最小限に抑える必要があるアプリケーションでは、"tag36h11" ファミリ タグの使用を検討してください。

• サポートされている ID の数に対して検出時間の短縮が必要となるアプリケーションでは、"tagStandard41h12" ファミリ タグを使用します。

• サポートされているすべてのタグ ファミリの事前生成済みのタグについては、GitHub の事前生成済み AprilTag イメージを参照してください。

• readAprilTag 関数は、2 つの境界線ビットを含む AprilTag を読み取ることができません。

拡張機能

C/C++ コード生成

MATLAB® Coder™ を使用して C および C++ コードを生成します。

• ホスト プラットフォーム上でのみコードを生成します。

• 入力引数 tagFamily は、文字ベクトルまたは文字ベクトルの配列として指定しなければなりません。string 入力はサポートされません。

バージョン履歴

R2020b で導入

R2022b: rigidtform3d オブジェクトとして姿勢を返す

R2022b 以降、Computer Vision Toolbox™ のほとんどの関数は、左から乗算する規則を使用して幾何学的変換を作成および実行します。したがって、readAprilTag 関数は、左から乗算する規則を使用する rigidtform3d オブジェクトの配列として pose を返すようになりました。以前は、この関数は、右から乗算する規則を使用する rigid3d オブジェクトの配列として pose を返していました。詳細については、Migrate Geometric Transformations to Premultiply Conventionを参照してください。

参考

関数

• detectAprilGridPoints | readBarcode | patternWorldPoints | rigidtform3d | cameraIntrinsics | world2img | insertText | insertShape | insertMarker

トピック

• カスタム平面キャリブレーション パターンを使用したカメラのキャリブレーション
• Landmark SLAM Using AprilTag Markers (Navigation Toolbox)
• Calibration Patterns