天花板SLAM
概述 / Overview
天花板 SLAM（Ceiling SLAM）使用 向上的相机或 2D 激光，把天花板上的稳定特征（横梁、风口、灯具、消防喷淋、棋盘形吊顶板）作为视觉地标。在地面繁忙、特征频繁变动的仓储 / 生产场景下，天花板往往比地面更稳定，因此天花板 SLAM 是一种 与地面隔离的高鲁棒定位手段。
Ceiling SLAM uses an upward-facing camera or 2D laser. The ceiling — beams, vents, sprinklers, lights, tile grids — is usually stable when the floor is hectic; ceiling SLAM is a high-robustness localisation source decoupled from floor traffic.
适用场景 / Use cases
- 生产线 + 高人流仓库: 地面物动态，天花板稳定。
- 室外搬运转入室内: 室内激光 SLAM 漂，天花板辅助。
- 特定吊顶纹路（如等距格栅）: 几何对位精度高。
硬件 / Hardware
| 部件 / Part | 典型规格 / Typical |
|---|---|
| 相机 / Camera | 向上工业相机 + 广角镜头 / upward industrial camera + wide-angle lens |
| 视场 / FOV | 2 × 2 m 在 5 m 净高时 / 2×2 m FOV at 5 m clear height |
| 帧率 / Frame rate | 30 – 60 FPS |
| 光照 / Lighting | 多数室内自然光足够；强反差或弱光要加 LED 补光 |
| 替代：2D 激光向上 / Alt: 2D upward laser | 用于无相机方案 / camera-less alternative |
算法 / Algorithm
视觉变体 / Visual variant
1. 特征提取（ORB / KAZE） 2. 视差 + IMU 估姿（相机模型为针孔） 3. 关键帧 + Bundle Adjustment 4. 全局闭环（词袋）
几何变体（吊顶板）/ Geometric variant (drop-ceiling)
吊顶板的等距格栅是 周期性几何信号：
- 检测格栅交点 → 局部坐标系下规则点阵
- 用相位匹配（FFT）求当前帧相对地图的位移
- 周期性歧义通过 临近格唯一标记（如不同形状的喷淋头）解消
The regular grid in drop-ceiling tiles is a periodic geometric signal. Detect grid intersections → regular point lattice → phase matching (FFT) for translation. Periodic ambiguity is resolved by unique markers (sprinklers, vent shapes).
与激光 SLAM 的融合 / Fusion with laser SLAM
天花板 SLAM 输出位姿 + 协方差送入 Detour 的 TightCoupler：
- 地面激光主导时 → 天花板做约束。
- 地面失效（特征不足、动态过多）→ 天花板上升为主源。
- 二者完全独立的故障模式 → 总体鲁棒性提升。
Ceiling pose + covariance feeds Detour's TightCoupler:
- Laser dominates by default; ceiling adds constraints.
- When laser degrades, ceiling promotes to primary.
- Independent failure modes → overall robustness gains.
配置 / Configuration
- 在 Detour 配置中启用 `useCeilingSlam = true`。
- 在 CAD 中标注 天花板可定位区域（部分区域无天花板，如龙门吊正下方）。
- 录制天花板地图：与激光 SLAM 同时跑一次完整覆盖，离线后处理。
常见问题 / Common issues
- 高反光天花板 / Reflective ceiling: 在 LED 灯下完全反射，特征丢；用偏振镜或拍其它角度。
- 天花板临时遮挡 / Temporary occlusion: 吊车 / 维护工人；触发临时切换到激光主源。
- 高度差异区 / Height changes: 经过低净高区域时相机参数（视场覆盖面积）变化；用多模型自适应或离散段地图。
与天眼系统的区别 / vs Skyeye
| 项 / Item | 天花板 SLAM | 天眼系统 |
|---|---|---|
| 视角 / Viewpoint | AGV 向上看天花板 | 天花板向下看 AGV / 货物 |
| 角色 / Role | 本车定位 | 全局监控 / 装卸车协作 |
| 设备 / Equipment | 装在每辆 AGV 上 | 固定吊装在天花板 |
| 用途 / Use | 装卸车、堆码识别 |