AprilTag标签识别
前言
AprilTag是一种视觉基准系统，可用于多种任务，包括增强现实、机器人和相机校准。可以通过普通打印机创建目标，AprilTag 检测软件可以计算标签相对于相机的精确3D位置、方向和标识。
AprilTag官网介绍：https://april.eecs.umich.edu/software/apriltag.html
实验目的
编程实现AprilTag标记识别，并将识别到的信息通过串口终端打印出来。
实验讲解
AprilTag种类
可以将AprilTag简单地理解为一个特定信息的二维码，有family和ID两个概念：
TAG16H5→ 0 to 29TAG25H7→ 0 to 241TAG25H9→ 0 to 34TAG36H10→ 0 to 2319TAG36H11→ 0 to 586 （CanMV K230推荐使用）ARTOOLKIT→ 0 to 511
以【TAG36H11 → 0 to 586】为例，family信息就是：TAG36H11 ， ID可以是“0 到 586” ，也就是一共有587种标记码。
不同家族区别：TAG16H5的有效区域是 4x4 的方块，那么它比TAG36H11看的更远（因为他有 6x6 个方块）。 但是内容少，所以TAG16H5的错误率比TAG36H11 高很多，因为TAG36H11的校验信息多。CanMV K210推荐使用TAG36H11家族的标记码。
AprilTag生成
可以在CanMV IDE生成AprilTag。点击工具--机器视觉--AprilTag生成器--TAG36H11家族：
最小输入0 ，最大输入9 ，制作id从0-9共10张标签。
点击OK后选择要生成的位置文件夹即可：
find_apriltags对象
识别apriltag使用find_apriltags对象函数，具体说明如下：
构造函数
image.find_apriltags([roi[, families=image.TAG36H11[, fx[, fy[, cx[, cy]]]]]])
查找roi区域内的所有apriltags并返回一个image.apriltags的对象列表。
使用方法
以上函数返回image.apriltags 对象列表。
tag.rect()
返回一个矩形元组（x,y,w,h）,二维码的边界。可以通过索引[0-3]来获得单个值。
tag.cx()
返回中心x坐标。
tag.cy()
返回中心y坐标
tag.family()
家族信息。
tag.id()
ID信息。
tag.rotation()
方向。
代码编写流程如下图所示：
参考代码
'''
实验名称：AprilTags标签识别
实验平台：01Studio CanMV K230
教程：wiki.01studio.cc
说明：推荐使用QVGA（320x240）分辨率，分辨率太高帧率会下降。
'''
import time, math, os, gc
from media.sensor import * #导入sensor模块，使用摄像头相关接口
from media.display import * #导入display模块，使用display相关接口
from media.media import * #导入media模块，使用meida相关接口
# apriltag代码最多支持可以同时处理6种tag家族。
# 返回的tag标记对象，将有其tag标记家族及其在tag标记家族内的id。
tag_families = 0
tag_families |= image.TAG16H5 # 注释掉，禁用这个家族
tag_families |= image.TAG25H7 # 注释掉，禁用这个家族
tag_families |= image.TAG25H9 # 注释掉，禁用这个家族
tag_families |= image.TAG36H10 # 注释掉，禁用这个家族
tag_families |= image.TAG36H11 # 注释掉以禁用这个家族(默认家族)
tag_families |= image.ARTOOLKIT # 注释掉，禁用这个家族
#标签系列有什么区别？ 那么，例如，TAG16H5家族实际上是一个4x4的方形标签。
#所以，这意味着可以看到比6x6的TAG36H11标签更长的距离。
#然而，较低的H值（H5对H11），意味着4x4标签的假阳性率远高于6x6标签。
#所以，除非你有理由使用其他标签系列，否则使用默认族TAG36H11。
def family_name(tag):
if(tag.family() == image.TAG16H5):
return "TAG16H5"
if(tag.family() == image.TAG25H7):
return "TAG25H7"
if(tag.family() == image.TAG25H9):
return "TAG25H9"
if(tag.family() == image.TAG36H10):
return "TAG36H10"
if(tag.family() == image.TAG36H11):
return "TAG36H11"
if(tag.family() == image.ARTOOLKIT):
return "ARTOOLKIT"
try:
sensor = Sensor(width=1280, height=960) #构建摄像头对象，将摄像头长宽设置为4:3
sensor.reset() #复位和初始化摄像头
sensor.set_framesize(width=320, height=240) #设置帧大小为LCD分辨率(800x480)，默认通道0
sensor.set_pixformat(Sensor.RGB565) #设置输出图像格式，默认通道0
Display.init(Display.ST7701, to_ide=True) #同时使用3.5寸mipi屏和IDE缓冲区显示图像，800x480分辨率
#Display.init(Display.VIRT, sensor.width(), sensor.height()) #只使用IDE缓冲区显示图像
MediaManager.init() #初始化media资源管理器
sensor.run() #启动sensor
clock = time.clock()
while True:
os.exitpoint() #检测IDE中断
clock.tick()
img = sensor.snapshot() #拍摄图片
for tag in img.find_apriltags(families=tag_families): # 如果没有给出家族，默认TAG36H11。
img.draw_rectangle(tag.rect(), color = (255, 0, 0), thickness=4)
img.draw_cross(tag.cx(), tag.cy(), color = (0, 255, 0), thickness=2)
print_args = (family_name(tag), tag.id(), (180 * tag.rotation()) / math.pi) #打印标签信息
print("Tag Family %s, Tag ID %d, rotation %f (degrees)" % print_args)
#img.draw_string_advanced(0, 0, 30, code.payload(), color = (255, 255, 255)) #图像显示条码信息
#Display.show_image(img) #显示图片
#显示图片，LCD居中方式显示
Display.show_image(img, x=round((800-sensor.width())/2),y=round((480-sensor.height())/2)) #显示图片
print(clock.fps()) #打印帧率
###################
# IDE中断释放资源代码
###################
except KeyboardInterrupt as e:
print(f"user stop")
except BaseException as e:
print(f"Exception '{e}'")
finally:
# sensor stop run
if isinstance(sensor, Sensor):
sensor.stop()
# deinit display
Display.deinit()
os.exitpoint(os.EXITPOINT_ENABLE_SLEEP)
time.sleep_ms(100)
# release media buffer
MediaManager.deinit()
实验结果
这里打开family: TAG36H11 , id: 0的标签图片测试：
运行程序，将摄像头正对标签，可以看到识别出来：
IDE串口终端显示识别结果：
