二维码识别导航
概述 / Overview
二维码导航（QR-based navigation）把 二维码作为地面 / 立面的人工地标，车上相机识别二维码 ID + 几何位姿，反推车体绝对位姿。它是 MDCS 中 最简单、最低成本的定位方案，但对地面平整度与维护有较高要求。
QR-code navigation uses QR tags on the floor or walls as artificial landmarks. An on-board camera reads tag ID + geometric pose, inverting to get the vehicle's absolute pose. It's the simplest, lowest-cost localisation option in MDCS, but demands smooth floors and ongoing tag maintenance.
与其它方案的对比 / vs alternatives
| 项 / Item | 二维码 / QR | 色带 / 磁条 | 激光 SLAM |
|---|---|---|---|
| 路径自由度 / Path freedom | 极高（不需要连续轨道） | 强制沿铺设线 | 自由 |
| 部署成本 / Deploy cost | 低（贴二维码） | 中（贴色带 / 磁条） | 高（建图 + 调试） |
| 维护 / Maintenance | 高（二维码易磨损） | 中 | 低 |
| 定位精度 / Pose precision | ±10 mm / 0.5° (单二维码) | ±5 mm 横向 | ±5–20 mm |
| 地面平整度要求 / Flatness | 高（防相机俯仰误差） | 中 | 低 |
| 复用激光的能力 / Reuse with SLAM | 无 | 无 | N/A |
硬件 / Hardware
- 相机: 下视工业相机 + LED 环形灯（防自然光干扰）
- 二维码: 5–15 cm 边长；推荐用 ArUco（识别速度 + 编码效率）或 AprilTag（鲁棒性最高）
- 贴布: 镭雕金属牌或防水贴纸 + 透明保护层
- 分辨率: 相机像素 / 二维码尺寸需保证 ≥ 20 像素 / 二维码方格边长
算法 / Algorithm
检测与解码 / Detection & decode
1. 灰度化 + 自适应阈值 → 边缘检测 2. 多边形拟合，筛选有 4 角 + 内方框的候选 3. 透视变换矫正 4. 解码 ID（ArUco / AprilTag）
位姿解算 / Pose estimation
已知二维码的 边长 L 和 4 个角点像素坐标 → PnP 求解相机相对二维码位姿。再用 二维码 → 世界变换（预先标定的二维码绝对位姿）反推车体在世界的位姿。
Given the tag's edge length L and its four corner pixel coordinates, PnP solves the camera-relative pose. Multiplying by the tag-to-world transform (calibrated up-front) gives the vehicle's world pose.
多二维码融合 / Multi-tag fusion
单帧中若同时见到 N ≥ 2 个二维码，做 最小二乘融合，精度提升 √N。
If multiple tags are visible in one frame, fuse them by least squares; precision scales as √N.
部署 / Deployment
布点规则 / Tag placement rules:
- 关键停靠位（取放料工位、充电位）正下方贴
- 长直走廊每 1.5–3 m 一个
- 分叉前后各贴一对
- 高速段（> 1 m/s）二维码间距应 < 1 m
标定 / Calibration:
- 每个二维码贴完后，用 标尺 + 总站测其绝对位姿，写入 Detour 配置。
- 标定误差直接进入定位结果，必须 ≤ 5 mm / 0.2°。
- 详见 纯二维码导航 与 地纹导航中使用二维码快速找回定位。
维护 / Maintenance:
- 每周检查关键二维码完整性。
- 磨损 / 部分遮挡 → 立即更换。
- 二维码贴布建议用 可剥离强力胶加可清洁透明膜保护。
MDCS 集成 / MDCS integration
二维码定位作为 Detour 的一个 SLAM 后端：
- `useQRSlam = true` 在 Detour 配置中启用
- 二维码地图存为 JSON（每条目：tagId + (x, y, z, th)）
- TightCoupler 把 QR 位姿与激光 / IMU 融合
QR localisation enters Detour as a SLAM backend. Enable `useQRSlam = true`; provide a JSON tag map (tagId + 4-DoF world pose). TightCoupler fuses QR with laser / IMU.
- 混合模式（本页）: QR 作为 Detour 的一个观测源，与 SLAM 共存。
- 纯二维码: 只用二维码定位，无 SLAM；车体每帧必须看到 ≥ 1 个二维码。见 纯二维码导航。
The hybrid mode (this page) lets QR coexist with SLAM. Pure-QR mode (linked page) uses no SLAM and requires the camera to see ≥ 1 tag every frame.
常见问题 / Common issues
- 二维码反光 / Glare: 调相机角度 + LED 偏振。
- 叉车叉齿挡住 / Forks blocking view: 相机不要装在叉齿下方。
- 高速运动模糊 / Motion blur: 相机用 全局快门与短曝光（< 1 ms）。
- 标定漂 / Pose drift due to calibration: 每月做一次随机抽检（5 个二维码）。