Passender Sensor für IR Tracking 

[Henry (henry_see)]

Hallo, ich bin 15 Jahre alt und benötige möglichst präzises Objekt 
tracking. Es geht darum, dass ein Fahrzeug automatisch, möglichst 
präzise neben einer Person fahren kann. Daher dachte ich an eine Lösung, 
wo zwei IR Sender an der Person angebracht werden, welche dann mittels 2 
IR Richtungssensoren und Triangulation abwechselnd getrackt werden.

Die Richtungssensoren müssen entsprechend präzise sein und, da es keine 
passende Lösung zu kaufen gibt ist mein Plan eine Reihe von Sensoren in 
einem Halbkreis anzuorden, welche IR Intensität messen können. Daher 
kann man die Richtung der IR Quelle ermitteln. Die Sensoren sollen 
Intensität und nicht nur Ob das Signal vorhanden ist messen können, 
damit man interpolieren kann, wo das signal herkommt.

Ich bin mir nicht sicher, ob dieses Konzept funktionieren kann und habe 
leider noch keinen Sensor gefunden, welcher NUR IR Intensität misst. 
Herkömmliche Photowiederstände werden durch Umgebungslicht gestört. 
Vielleicht hat ja jemand eine Idee, welche Art Sensor man Benutzen Kann.

Vielen Dank

Henry

[Hadmut F. (hadmut)]

Eine ESP32-Cam mit herausoperiertem IR filter?

[Gerd E. (robberknight)]

Hadmut F. schrieb:
> Eine ESP32-Cam mit herausoperiertem IR filter?

Ja, und dann aber ein Tageslichtfilter draufgeklebt. Ich meine diese 
tief-dunkelroten Filterscheiben die vor manchen Fernbedienungsempfängern 
montiert sind. Sowas gibt es auch als Klebefolie zu kaufen (-> 
Aliexpress).

Was die Kamera angeht: die sollte vor allem eine hohe 
Bildwiderholfrequenz haben. Denn Du willst das IR-Signal modulieren. 
IR-Fernbedienungen machen das mit 36 bis 50 kHz. Die wollen aber nur 
Empfangen und brauchen keine genaue Senderposition. Du willst nur die 
verschiedenen Sender unterscheiden, und viel wichtiger, von Störquellen 
unterscheiden. Da ist eine Modulation der Signale sehr hilfreich und 
desto schneller du die machen kannst, desto sicherer ist Deine 
Positionsinformation.

[Henry (henry_see)]

Hallo, Ich habe mich eher an IR Seekern für Robocup soccer orientiert. 
Ich denke, dass ein Aufbau mit einem Sensorring zuverlässiger ist. 
Außerdem würde eine Kamera wahrscheinlich nicht die benötigten 180 grad 
abdecken. Ich werde die Option aber auf jeden Fall im Hinterkopf 
behalten.

[Hadmut F. (hadmut)]

Wenn du dir das alte nintendo WII handteil anschaust, das läuft mit dem 
2-dioden IR sender auf dem TV genau so.

Dein IR sensor ring ist dazu viel zu grob quantisiert.


Gerd E. schrieb:
> Ich meine diese
> tief-dunkelroten Filterscheiben

Gibts für den esp32 eigentlich auch schwarzweiss kameras ?
Heisst "night vision" kein IR filter?
Fischaugen mit fast 180 grad gibts.

[Rainer W. (rawi)]

Gerd E. schrieb:
> Da ist eine Modulation der Signale sehr hilfreich und desto schneller du
> die machen kannst, desto sicherer ist Deine Positionsinformation.

Den Zusammenhang erkläre doch bitte einmal. Wenn man den IR-Sender 
gemütlich (z.B. 1/3 Bildfrequenz der Kamera) ein- und ausschaltet, 
bekäme man u.a. abwechselnd immer einen Frame mit der 
Hintergrundhelligkeit und einen mit voll aktiver IR-LED, so dass im 
Differenzbildes die IR-Bake klar erkennbar ist.
Wie schnell möchtest du modulieren und warum wird die 
Positionsinformation dadurch genauer? Meinst du Bewegungsunschärfe?

[Rahul D. (rahul)]

Henry schrieb:
> Daher dachte ich an eine Lösung,
> wo zwei IR Sender an der Person angebracht werden

Wie bei der Wii Remote? Ansonsten gibt es LIDAR oder Sensoren von Sick, 
die ein "an der Person angebracht" ersparen.
So ein Projekt lief bei uns an der FH erfolgreich.

[Gerd E. (robberknight)]

Rainer W. schrieb:
> Den Zusammenhang erkläre doch bitte einmal. Wenn man den IR-Sender
> gemütlich (z.B. 1/3 Bildfrequenz der Kamera) ein- und ausschaltet,
> bekäme man u.a. abwechselnd immer einen Frame mit der
> Hintergrundhelligkeit und einen mit voll aktiver IR-LED, so dass im
> Differenzbildes die IR-Bake klar erkennbar ist.

Dann brauchst Du aber eine exakte Synchronisation zwischen Kamera und 
IR-LED. Kameras haben dazu meist einen Rolling Shutter und kein Global 
Shutter. Es gibt also nicht einen exakten Aufnahmemoment, sondern der 
Variiert mit der Position des Objekts. Und die kennst Du nicht.

Wenn die Kamera meinetwegen 120 Hz macht, Du aber nur mit z.B. 25 Hz 
modulierst, dann spielt das keine Rolle weil die Kamera wesentlich 
schneller ist als die Modulation.

Wenn die Kamera aber z.B. nur 10 Hz kann, dann muss Deine Modulation 
sehr viel langsamer sein (oder eben exakt synchronisiert, siehe oben).

> Wie schnell möchtest du modulieren und warum wird die
> Positionsinformation dadurch genauer? Meinst du Bewegungsunschärfe?

Ja genau. Wenn Du meinetwegen mit lockeren 3 m/s joggst und die Kamera 
das einigermaßen sauber erfassen können soll, willst Du nicht mit 1 Hz 
modulieren. Denn dann bist Du schon 3 Meter weiter. Wenn Du das durch 
starke Interpolierung kompensierst, bist Du stehen geblieben oder 
abgebogen, die Kamera-Logik denkt aber Du bist schon 5 Meter weiter. Das 
kriegst Du nur durch schnellere Datenerfassung und schnellere Modulation 
in Griff.

[Rainer W. (rawi)]

Gerd E. schrieb:
> Dann brauchst Du aber eine exakte Synchronisation zwischen Kamera und
> IR-LED.

Nein. Wenn das Blinken deutlich langsamer als die Framerate ist, sind 
abwechselnd immer Frames mit vollständig dunkler und vollständig 
leuchtender LED dabei. Die kann sich die Software selber raussuchen und 
die Frames mit nicht stabilem LED-Zustand verwerfen. Das funktioniert 
ganz ohne Synchronisation, auch wenn die Zeitauflösung etwas darunter 
leidet.
Bei Blinkfrequenz ≤ 1/4 Framerate funktioniert das sogar unabhängig von 
der Belichtungszeit. Für eine sichere Identifikation der blinkenden 
Lichtquelle ist es aber gar nicht nötig, so langsam zu blinken, dass die 
LED in einem Frame ganz an und in einem der folgenden ganz aus ist. Da 
muss nur der Kontrast hoch genug sein.

Wie kritisch das zeitlich ist, hängt sicher von der Dynamik der Szene 
ab. Da hast du wohl Recht.

[Carypt C. (carypt)]

Für die Positionierung und Auslesen des Laserstrahles eines CD-Laufwerks 
gab es Photodioden mit ein paar Feldern, wenn der Laser aus den Zentrum 
wich wurde dann nachfokussiert. So viel Kamera braucht man womöglich 
nicht, der Lichtsensor einer optischen Maus hat auch nicht soviel Pixel. 
ich nehme an, ein Segway soll neben her rollen, daß man endlich mal ein 
paar Schritte tun darf, oder so. Helfen kann ich nix, wegen keine 
Ahnung.
Es gibt auch Spurhalteassistenten für Mähdrescher, so kompliziert ist 
das auch nicht.

[Rainer W. (rawi)]

Carypt C. schrieb:
> Es gibt auch Spurhalteassistenten für Mähdrescher, so kompliziert ist
> das auch nicht.

Rover und zu verfolgenden Person könnten ja einen RTK-Empfänger 
mitführen und auf einem Funkkanal die aktuelle Position kommunizieren 
;-)
Die Genauigkeit von 1..2 cm könnte vielleicht reichen.

Mit IR-Tracking, um das es hier geht, hätte das dann allerdings nichts 
zu tun.

[Carypt C. (carypt)]

Ja, ich kann hier eigentlich nicht mitreden. Der Mähdrescher hat auch 
bloß nach vorn geschienen und aus der Reflektion von Boden oder Getreide 
den Kurs berichtigt, immer an der Wand lang.
Aus der Laufzeit von Schall lassen sich viel einfacher Entfernungen 
ableiten.

[Hadmut F. (hadmut)]

Carypt C. schrieb:
> So viel Kamera braucht man womöglich
> nicht

Die sache ist eine esp32 kamera kostet $3, während deine 3-pixel kamera 
im retail unter $30 kaum geht.