Fiducialmarken

Fiducialmarken, ook wel fiducial markers genoemd, zijn vooraf gedefinieerde referentie-elementen die in een scène worden geplaatst om metingen, kalibratie en pose-schatting te vergemakkelijken in computer vision, robotica en verwante vakgebieden. Ze leveren een herkenbaar en robuust patroon op een vlak dat door een beeldsensor kan worden gedetecteerd, waardoor de positie en oriëntatie (pose) van de camera of een object ten opzichte van de marker kan worden bepaald.

Ontwerp en typen: Fiducialmarken bestaan meestal uit een vierkante rand met een interne binaire code. De hoekpunten helpen bij snelle detectie en oriëntering, terwijl de interne code uniek is en vaak foutencorrectie bevat om afleesfouten te herstellen bij vervorming of gedeeltelijke occlusie. Veel gebruikte ontwerpen zijn 2D-planare markers zoals ArUco, AprilTag en ARTag, die elk hun eigen coderingsschema en detectie-eigenschappen hebben.

Detectie en meting: Bij detectie worden marker-randen en hoekpunten opgespoord en wordt de interne code geïnterpreteerd om het unieke ID te bepalen. Met bekende camera-intrinsics kan, uitgaande van de marker op een plat oppervlak, de 3D-positie en -oriëntatie van de marker in de camera- of wereldruimte worden geschat. Dit maakt nauwkeurige pose-estimatie mogelijk met relatief weinig computationele belasting.

Toepassingen: Fiducialmarken worden veel gebruikt voor camera-calibratie, robotnavigatie en manipulatie, augmented reality, kwaliteitscontrole in productie en digitale reconstructie van omgevingen.

Voordelen en beperkingen: Ze bieden snelle en robuuste detectie met expliciete pose-informatie en foutencorrectie, maar prestaties kunnen afnemen bij sterke occlusie, slechte belichting, hoge afstanden of lage beeldresolutie. Praktische overwegingen zijn marker-grootte, verwerkingstijd, en voldoende variatie van ID’s om verwarring te voorkomen.