Estimere posisjon ved hjelp av QR-koder

Abstract

Oppgaven som er beskrevet i denne rapporten går ut på å lage et system som skal finne senter av et bilde oppgitt i et eksternt koordinatsystem i rommet. For å løse dette trengs det punkter som er kjent både i romkoordinatsystemet og i bildets koordinatsystem. Det er brukt QR-koder i motivet, og disse QR-kodene inneholder informasjon om sin egen plassering i romkoordinatsystemet samt sin fysiske størrelse. Disse QR-kodene kan leses fra bildet som er tatt med et kamera. Kameraet er koplet til en PC slik at punktene både i romkoordinater og bildekoordinater blir kjent for programvaren som kjører algoritmene. Systemet som er laget er et resultat av flere algoritmer som er testet mot hverandre. Det er laget og testet algoritmer for på forhånd å estimere nødvendige parametere til posisjonsestimatet. Deretter er ulike algoritmer for å estimere posisjonen til senter av bildet laget og testet. En algoritme som baserer seg på vinkler i bildet har utmerket seg som generelt bedre og mer robust enn de andre som er testet. En annen algoritme som baserer seg på både vinkler og avstander foretrekkes om det er mange punkter tilgjengelig for estimering. Etter de beste algoritmene er valgt ut har systemet blitt testet i forhold til påvirkning fra linseforvrengning, ulike størrelser på QR-kodene, ulike objektiv på kameraet, ved reduksjon av oppløsningen og ved ulike vinkler på kameraet. Systemet er testet både statisk og i bevegelse over en matrise av QR-koder for å finne presisjonen. For at systemet lett skal kunne adapteres til ulike avstander mellom motiv og kamera, har alle parametere som er relative til testoppsettet også blitt regnet om til en funksjon av avstanden. Hovedmålet er å gi en grunngitt anbefaling av hvilken algoritme som fungerer optimalt til å estimere bildet sitt senter i romkoordinater. Dette er gjort og det er satt opp et systemoppsett som er testet og skal fungere direkte. Systemet som er utviklet og testet i denne rapporten er således ferdigstilt, og det kan settes direkte i en applikasjon der et slikt posisjonsestimat er nødvendig. Brukeren vil umiddelbart vite hvilken presisjon som kan forventes.