Entfernungsmessung per Kamera und zwei Rotlichtlasern?

Volki · 08.09.2004, 16:04

Hallo,

Ich hab nur eine kurze Frage. Da Ihr Euch mit sowas schon länger beschäftigt...

Wenn ich zwei Rotlichtlaser (zB billige Laserpointer) parallel montiere so dass Sie beide im Abstand von 10 cm nach vorne leuchten, kann ich doch dieses Bild aus deren Mitte mit einer USB-Kamera in den PC laden.

Wenn ich nun per Software nur den Rotanteil berücksichtige und den Kontrast stark erhöhe dann erhalte ich (im besten Falle) zwei schwarze Punkte auf einem weissen Bild. Je nach Kameraoptik ist es doch dann so, dass die Punkte um so weiter auseinanderliegen je näher das Objekt ist auf dem Sie erleuchten. So könnte ich die Distanz optisch ermitteln, oder?

Wenn ich die Laserpointer so anordne, dass sich die Strahlen nach ca. 5 Metern treffen, könnte die Genauigkeit noch erhöht werden?

Code:

####################### <- zB Wand
  \    |      |    /
   \   |      |   /
    \  |      |  / <- Kamera-Ausschnitt
     \ |      | /
      \|      |/
       \      / 
       |\    /|  
       | \  / | <- Laserstrahlen 
       |  \/  |  
      /O~~##~~O\


Produziertes Bild:

  ------------------
  ------------------
  -----O------O-----
  ------------------
  ------------------

Mein Ziel ist, durch eine Rotation in zB einem Raum eine grobe Umrisskarte des Raumes zu gewinnen. Später möchte ich dann darin navigieren und anhand weiterer Messungen meine Position validieren.

Grüsse,

Volki

**Manf** · 08.09.2004, 16:46

Man kann die Werte in eine EXCEL Tabelle eingeben und erhält als Ergebins:
1. Winkel unter dem die Punkte erscheinen (in Bogenmaß)
2. Winkeländerung pro Meter kein Unterschied sichtbar (linienbreite)
3. Verhältnis der Winkeländerung pro Meter (parallel geteilt durch zusammenlaufend)
Es bestätigt sich die vermutete höhere Empfindlichkeit, aber geringfügig und bei 5m kaum noch zu messen.
Manfred

Volki · 09.09.2004, 07:21

Hallo Manfred,

Es bestätigt sich die vermutete höhere Empfindlichkeit, aber geringfügig und bei 5m kaum noch zu messen.

Danke für deine Analyse. Aber im Nahbereich (bis ca. 2 Meter) macht es durchaus Sinn.

Weiss jemand, ob diese Variante der Messung schon versucht wurde?

Ich hab gestern kurz ein kleines Test-Programm im VB6 geschrieben, welches drei stark-rote Punkte auf einem 640x480 Bild identifiziert. Es benötigt dafür nur 0,02 Sekunden (Athlon XP 2200+). Damit käme ein solcher Einsatz doch durchaus in Frage, oder?

Ich frag mich, würden sich grüne Laser besser machen als rote? Das werde ich wohl testen müssen (kommt wohl auch auf die Kamera an).

Grüsse,

Volker

**Manf** · 09.09.2004, 07:56

Danke für deine Analyse. Aber im Nahbereich (bis ca. 2 Meter) macht es durchaus Sinn.

Das Meßverfahren macht schon Sinn, ich meinte nur, daß die spezielle Ausrichtung mit den Strahlen, die sich nach ca. 5 Metern treffen, die Genauigkeit im Bereich über 40cm nur weniger als um 1% steigert.

Bei der Farbauswahl würde ich rot bevorzugen. Es kommt ja beim Ausfliltern auf die selektive Empfindlichkeit für die Farbe an. Die könnte man grundsätzlich bei rot, blau oder grün erreichen. Der Sensor ohne Farbfliter ist bei rot am empfindlichsten (also keine Einschränkung) und die roten Laser sind billiger.
Man kann ja auch das rot noch nach der besten Selektivität auswählen, gängige Farben sind 635, 650 oder 670nm. Ich nehmen zwar an, daß das entfernteste rot am besten ausgeflitert werden kann, aber es läßt sich auch leicht zeigen, daß beispielsweise 780nm von den grünen Sensoren stärker empfangen wird als von den roten. (Mit einem elektronischen Foto einer aktiven Ferbedienung).
Manfred

**eFFex** · 09.09.2004, 07:58

ich denke mal an grüne laser ist schwerer ranzukommen als an rote...oder gibts mittlerweile auch schon grüne laserpointer?
Was recht interessant wär, wo wir schon bei "speziallasern" *grmpfl* sind...wären infrarot-laser.....die CMOS (oder wars CCD...du weisst was ich mein) - Kameras nehmen diese Bandbreite noch war. Problematisch wird, wenn dein Bot wild im Zimmer rumleuchtet und da Leute sind...da sind IR-Laser halt ein bisschen mehr ungeeuignet als "normale"/sichtbare...da die dir die Netzhaut "branden" ohne das du was merkst.....ansonsten (mit nem sichtbaren) würdest du wenigstens noch die Farbe rumfunseln sehen.

**nux** · 09.09.2004, 10:51

Noch ein Ansatz meinerseits.
Man installiert eine Kamera und einen Laserpointer auf einer Plattform.
Der Laser wird nun in einem FEST definierten Winkel zu der Kamera eingestellt. Jetzt muss ich im Bild nur noch die Entfernung von Bildmitte zu dem Laserpunkt messen. Durch Trigonometrische Funktionen kann ich dann ganz einfach die Entfernung messen, da ich ich den Winkel habe und einen Fixpunkt für den Laser, sprich bei sagen wir mal einem Meter ist er in der Bildmitte.

Somit hat man einen Laser gespart und kann evtl den Winkel ja noch bei Variablen Entfernungen mit einem Servo oder Stepper nachstellen. (evtl untersetzen.)

Grüße, nux.

@Volker,
hast du einen ICQ oder eMail, bin momentan am gleichen Thema dran, auch mit VB6

Volki · 09.09.2004, 16:33

@Manfred: Danke nochmals für deine Kommentare. Es hilft mir sehr weiter.

@eFFex: Ja, IR-Laser scheiden aus, da die Gefahr für den Menschen zu gross wäre. Nebenbei hat der Rob dann doch einen coolen Science-Fiction-Style. Erinnert sich jemand an den blauen Laserscanner am Anfang von Alien II? Macht sicher Eindruck...

@nux: Nein, ICQ mache ich nicht. Aber Du kannst mir gerne eine Mail senden:
Dummy(AT)Inspirant(PUNKT)de

Bitte (AT) durch @ und (PUNKT) durch . ersetzen (Spamabwehr). Du kommst aus BW. Wo denn genau? Bin auch aus BW. Allerdings interessiere ich mich viel mehr für die Programmierung selbst (Purebasic oder VB) als den Bau eines Roboters.

Volker

02.11.2004, 17:05

ist das machbar ?:
ein laser und ein lichtsensor die mit etwas abstand am robo montiert beide genau entlang einer linie zielen koennen (man darf sich das wie mehr oder weniger schielende augen vorstellen). wenn sich eine (reflektierende) oberflaeche genau im schnittpunkt des lasers und des sensors befindet wird mithilfe des gemessenen winkels von laser/sensor ueber triangulation die entfernung berechnet.

wie 'dick' ist eigentlich der vom laserpointer erzeugte punkt ?
sind lichtsensoren ueberhaupt empfindlich genug um den punkt in 5m entfernung zu messen ?

**holodri** · 02.11.2004, 17:08

...wie geschickt. einloggen vergessen. bitte antworten zu 'ist das machbar ?: ' hier anreihen

**pebisoft** · 03.11.2004, 17:23

ein lichtsensor nimmt kein reflektierten laser auf. zwecklos!
der CNY70 reagiert als lichtsensor mit laser, wenn er direkt angestrahlt wird. die oben angegebene methode funktioniert nur, wenn die wand auf der gesamten messbreite keine wölbung oder vertiefung hat, ansonsten stolpert der roboter in ein loch.
mfg pebisoft