カメラ視野の検討 その1

親機のカメラ設置方法について検討を行いました。1台のRealSense D435だけで競技台上必要な範囲をカバーできるかどうかについて。

視野角（水平方向）について

カタログスペックにはDepth視野が水平方向87度とあります。色画像の視野はもう少し狭く、69度と記されています。

大まかに図のような部分で角度を測ると、58度、78度でした。

赤紫色の線のように更に大きく迂回する場合はほぼ９０度程度の範囲をカバーする必要があります。これは行きがけに対象物を動かしてしまうことを避ける必要があるかもしれないという理由で設計した経路です。

実際にはロボットには大きさがあり、また外乱によって位置が変わることもあるのでこれより広い視野が必要です。そのため、固定したカメラでは難しいと予想しました。カメラの下にモーターで制御されるパン軸（水平方向への回転）を付け、位置計測と連想させる方向で検討します。

距離について

遠くなると物体の小ささが問題となります。

Depthの解像度は1280x720とあります。視野角87度であれば、2.4m先では2*2.4*tan(87°/2)=4.56mほどの水平範囲が視野でカバーされます。仮に子機の見える部分の横幅を0.15mとすると、その横幅は視野の0.15/4.56=3.3%、およそ42ピクセル程度となります。（ピンホールカメラモデルとして計算、レンズ歪の影響はないものとする）これは感覚的には十分そうな大きさです。

またもう一つ、位置計測の精度があります。2mで2%以内となっていました。ステレオのため距離によって距離方向の位置の精度も変化すると思われますが、詳細はカタログでは示されていません。

実物での実験として、カメラから2.8mの距離で飛行させてみました。より近いときと同じフィードバックゲインのままでホバリングに成功しました。そのため、誤差と最大距離についてはおそらく大丈夫であろうと考えます。