El mejor hardware para un sistema de seguimiento de puntos preciso

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Esto es lo que estoy tratando de lograr:

En el centro de una habitación, tengo un mecanismo con un diodo láser montado en él que se puede mover en todos los ejes por medio de un dispositivo motorizado de tipo de cabezal de giro / inclinación. Este mecanismo es para permanecer fijo en el centro de la habitación en todo momento.

Ahora di que tengo un teléfono, por ejemplo. Quiero poder caminar por toda la habitación mientras el puntero láser lo sigue y apunta al teléfono con la mayor precisión posible.

¿Qué hardware, si hay alguno, debería usar en esta circunstancia para ayudar a lograr esto? Puedo montar lo que sea necesario tanto en el dispositivo de rastreo (láser) como en el dispositivo que se rastrea (teléfono).

Esta es la primera vez que trabajo en un sistema de seguimiento de cualquier tipo. He intentado una buena cantidad de investigación sobre el tema, pero todavía estoy en una bruma. Principalmente, todo lo que encuentro tiene que ver con el seguimiento / seguimiento de una cámara, pero me gustaría evitar este método si es posible.

Si se necesita más información, hágamelo saber.

    

2 respuestas

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Realmente debería comenzar diciendo que un "cabezal motorizado de pan-tilt" no es el camino a seguir. Cualquier unidad de tamaño razonable y precio no tendrá la respuesta de frecuencia que necesita para compensar el movimiento del cuerpo mientras camina. Necesita algo como un escáner de galvanómetro, combinado con una IMU para hacer un seguimiento de su orientación con respecto al resto de la habitación.

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Tratar de hacer lo que eres, y con lo que tienes, es extraordinariamente difícil. La pregunta básica es, ¿cómo lo sabes, según lo que un solo láser puede decirte, qué y dónde está el teléfono?

Como no sabe el color del teléfono y no conoce el color del entorno, no hay una forma obvia de utilizar los retornos de intensidad para distinguir el teléfono de la mesa, las paredes, el piso o lo que sea. . ¿Hay algo más que puedas usar?

Sí, puede modular el láser (AM o FM) y usarlo como un LADAR (radar pero con luz). Realiza una exploración rasterizada de este LADAR para construir un modelo de superficie 3D de la sala desde su perspectiva actual. Es un modelo de superficie en lugar de un modelo de objeto, ya que no puede ver los lados posteriores de ningún objeto. Luego, analiza el modelo de superficie, buscando la forma distintiva del teléfono (desde un ángulo inicialmente desconocido). Una vez que lo has encontrado, tu trabajo se vuelve más fácil por dos razones. Primero, usted sabe aproximadamente dónde está, y los escaneos sucesivos pueden cubrir un área bastante pequeña, en contraste con la condición de inicio, donde se necesita escanear todo el espacio de la sala. En segundo lugar, desde que identificó la orientación del teléfono, redujo drásticamente el número de posibles orientaciones que debe considerar en el análisis posterior.

No hace falta decir que esta es una tarea computacional muy grande. Especialmente, la necesidad de considerar todas las orientaciones posibles del teléfono absorberá los ciclos de la CPU. Además, un objeto brillante como un teléfono es propenso a reflejos especulares. Esto significa que una cantidad justa del tiempo que el rayo láser no obtendrá ningún retorno, ya que el rayo se refleja en un lugar inútil, en lugar de ser dispersado de nuevo al detector. ¿Podemos hacer trampa?

Bueno, sí, algo así. ¿Recuerdas que dije que no puedes usar los rendimientos de intensidad? Eso no es necesariamente cierto. Si conecta un juego de cubos de esquina al teléfono (que probablemente cuenta como trampa, ¿cuántos teléfonos ve con los cubos de esquina conectados?) O tal vez incluso una cinta reflectante, su escáner simplemente puede buscar el retorno de mayor intensidad. Ocasionalmente se dejará engañar por una reflexión especular de otra cosa, pero con suerte eso será raro, y puedes compensarlo al no permitir grandes saltos en la posición aparente del objetivo.

    
respondido por el WhatRoughBeast
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Al igual que WhatRoughBeast ha dicho, dividiría esto en dos preguntas:

  • ¿Debe 'adquirir' el objetivo del teléfono desde cero o puede comenzar en una posición conocida? Esto es mucho más difícil si se requiere.
  • Una vez que hayas adquirido el objetivo, ¿puedes seguirlo?

Dado un teléfono inteligente estándar, lo que intentaría es esto:

Coloca un difusor sobre la cámara. Algo con un área objetivo razonable. Di la mitad de una pelota de ping-pong. Luego, la cámara verá la luz ambiental cuando el láser no la apunte y una imagen mucho más roja cuando lo haga. (Debes evitar apuntar incluso un láser débil directamente a la cámara, pero un difusor está bien).

Tenga un sistema galvo-espejo adecuado para que el láser pueda barrerse rápidamente a través del objetivo. Un barrido lineal dará una señal en el sensor que le indicará dónde se encuentra en el barrido y su ángulo aparente. Hacer esto en dos dimensiones le dará una posición 3D aproximada en coordenadas polares. No olvide tener en cuenta la latencia en el sistema.

Use el sistema de medición inercial del teléfono inteligente para decirle qué tan lejos se mueve cuando se mueve. Esto es propenso a la deriva, pero para eso está el barrido: recalibrar la posición real desde la posición inercial estimada. Un barrido en espiral desde la última posición estimada le permitirá volver a adquirir el objetivo si lo pierde.

Esta es esencialmente la tecnología CRT "light gun" aplicada a la superficie de una esfera.

    
respondido por el pjc50

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