第21届智能车竞赛人工智能视觉组比赛细则

编辑状态第二十一届全国大学生智能汽车竞赛比赛规则第21届智能汽车竞赛 | 智能视觉组虚拟游戏系统第21届全国大学生智能汽车竞赛提问与回答人工智能视觉组别第21届智能车竞赛-智能视觉组规则修改优化第21届智能汽车竞赛人工智能视觉组数据集发布 及AprilTag支架公布01比赛模式一、比赛简介智能视觉组要求参赛队伍制作一辆可以在平面比赛场地内自由运动的车模。车模在场地内的位置、方向是由比赛系统根据车模上的标记目标板来确定。车模上放置有普通的手机或无线投屏器屏幕上显示比赛虚拟现实仿真系统投影的实时动态图像。其中包括有比赛场地的全局图像和车模第一视角的图像。车模通过完成虚拟游戏任务来完成比赛。可参考视频演示说明进行直观的了解。▲ 图1.1.1 比赛环境示意图二、车模结构与微控制器1、车模要求车模型号要求允许使用B、C、F、G、M、H、Y、Z成品车模。车模尺寸要求车模作品及其附属物必须在地面的投影需要在35厘米×35厘米范围内。 对于车模高度没有要求 但是 需要能够在车模上水平放置一块方位标识牌 标识牌最高不超过15厘米±0.5厘米 而且上方没有折叠。固定车模方案方便比赛时使用统一的车模方向标识牌方便系统稳定的进行识别。1车模标识牌采用可磁吸设计两铁片中心间距20cm±0.2cm。2车模标识牌的高度由“≤15cm”修改为固定值“15cm±0.5cm”。▲ 图1.2.1 车模下面吸附车牌永磁铁距离由于车模本身未作统一参赛选手需根据所选车模按照上述尺寸要求自行制作对应的支架并预装磁铁。比赛现场将提供官方车模标识牌供选手磁吸安装到各自的车模作品上。车模标识牌和车模之间应当按要求固定不能有相对位置的变化不能转动。▲ 图1.2.2 车模上方安装防伪标识牌示意图方位标识标牌 标识牌是为了能够在全局摄像头中定位车模方向、位置以及车模编号。 它是一个30×15厘米的长方形标志标志由红色矩形、Apriltag码、灰绿矩形组成Apriltag码为TAG16H5系列 根据比赛需要 其中数字为01-05 缺省情况下使用数字1如下图所示灰绿色颜色RGB9017989 CMYK653810▲ 图1.2.3 车模标识牌结构2、微控制器以及图像处理平台限定使用NXP公司的MCU做为小车的主控. 推荐使用i.MXRT系列MCU。含MCU的图像处理平台限定使用基于NXP公司微控制器的OpenART、OpenART Plus、MCXVision、MV5-RT/OMV-RT模块。普通传感器遵循智能车竞速组总则。三、比赛场地场地大约为3.2×2.4米与320×240图片比例一致使用宽度为5厘米的黄色布基胶带贴在场地边缘示意车模可活动范围。需要确保黄色胶带内的区域有3.2×2.4米。四个角落会贴上数字为15、16、17、18的Apriltag码用于系统自动定位场地位置并对全局进行逆透视校正。▲ 图1.3.1 比赛场地尺寸以及定位Apriltag示意图场地上的AprilTag定位码也相应抬高至15cm与车辆识别码同高度。▲ 图1.3.2 AprilTag码支架示意图后面会公布支架3D打印文件▲ 图1.3.3 场地内放置 AprilTag码示意图四、竞赛任务推箱子暂定智能视觉采用虚实结合、硬件在环的比赛矿建。 在全新的比赛模式下竞赛内容主要是由虚拟现实仿真软件决定。 根据不同比赛阶段可以设定多种比赛任务。 下面以推箱子任务为例说明竞赛任务。1、推箱子比赛任务本次比赛内容来自于推箱子游戏的演变按照规则将全部箱子推到目的地即为完成比赛任务游戏难度和要求会随着关卡的提高而递增比大家玩过的纯推箱子游戏有更多的要求具体规则如下1、制作一辆小车从发车区1或发车区2出发成功发车后系统自动开始计时。2、小车上安装无线屏幕小车通过摄像头看屏幕显示的内容来获取虚拟游戏画面包括虚拟环境的俯视图以及小车的第一视角图像。3、场地中设定有多个需要推动箱子抵达的目的地且有与目的地同等数量的可移动箱子需要将可移动箱子按照要求推到目的地箱子所在位置完成后可移动箱子和目的地会同时消失避免重复推动和游戏逻辑的难以实现。4、小车的虚拟位置不可以越过黑灰色的围墙在场地内如果小车真实的坐标已经穿过围墙虚拟图像会一直保持未穿过的位置最终会导致小车无法获取到正确的自身坐标。小车只能从上次离开围墙的附近回到游戏中系统才再次认可并继续刷新小车的实时位置到虚拟图像中如果小车直接穿过外围的围墙则比赛自动结束。5、所有箱子全部消失或者剩下的箱子已经在角落无法推动或小车越过外围围墙这三种情况触发其一则计时停止运行时间加罚时作为比赛用时。6、场地内可能出现炸弹元素炸弹可以将场地中间的围墙炸掉使得小车的运动路线可以更短但最外围一圈围墙无法炸掉。7、为了应对不同的比赛阶段计划了三种难度的游戏供选择包含有纯推箱子、按箱子上的图片分类推箱子等不同关卡。2、虚拟现实元素说明在俯视视角下各个虚拟元素的大小颜色规定如下▲ 图1.4.1 虚拟元素一览表注①车模颜色采用两个色块目的是为了使得小车能通过色块找到自身位置的同时也能根据两个色块位置来判断自身的车头的方向。由于两个颜色是属于比较相近的颜色小车如果不需要做车头方向的判断则可以对两个颜色设置同一个检测阈值然后同时进行检测从而提高检测的速度。3、虚拟游戏为了应对不同的比赛阶段计划了多种难度的虚拟游戏在不同比赛阶段实施。由于所有东西都是虚拟生成的因此后续如果需要更改游戏玩法或者添加不同的元素都非常方便。场地具有不同的元素可以通过目标检测、分类模型、色块识别等方式进行检测。根据游戏规则和全局视角的便捷性选手可以自行编写路径优化算法或者基于强化学习的方式训练一个模型来指挥小车运动让行进路线更优化。由于场地并不大目标也不会太大因此对车模的控制精度要求会较高。1传统推箱子通过颜色识别将可移动箱子推动到目的地即可将所有箱子推至目的地便可完成比赛。▲ 图1.4.2 车载屏幕显示游戏全景和第一视角示意图2按图片分类推箱子将动画卡通形象的图片贴在虚拟的可推动箱子侧立面不同的图像需要推动到数字为 0-9 的目的地位置图像和数字的对应关系如下表▲ 图1.4.3 数字与内容对应关系表在方案一的基础上将可移动的箱子四周贴上需要识别的内容同时将目的地箱子四周也贴上数字箱子的顶部依然保留之前的颜色仅在四周贴上对应的图案四周的图片可能不是同一张图片但一定是同一类型的。在推箱子的时候需要通过识别可移动箱子上的图案以及目的地箱子上的数字两者需要对应才算成功具体对应关系如上方表格中说明。为了降低难度在布置地图的时候会将所有的目的地箱子并列为一排放置这样小车便于一次性查看所有箱子上的数字内容记下位置后将贴图的箱子推到对应的目的地。▲ 图1.4.4 贴图的箱子对应的场景3按图片分类推箱子升级在方案二基础上将所有的目的地箱子都是随机摆放的需要小车自行前往目的地箱子所在位置然后识别箱子上的数字最后再去推动可移动的箱子。▲ 图1.4.5 按图片分类推箱子升级4以上三种模式闯关在以上三种任意的方案中都可以增加闯关模式可以让比赛分为多个关卡每个关卡的地图不一样难度不一样。 每一个关卡结束之后小车回到出发区自动触发下一个关卡开始。5对抗模式在决赛阶段如果有条件时可以采用对抗的方式进行比赛通过在虚拟场地中放置奇数个的可移动箱子两个队伍从两个发车区同时发车比拼推箱子数量多者取胜时间限定在3分钟内。对抗时需要将绿色和青色两种颜色分给两辆车模车模自行通过动作来判断记录自己的车头方向。4、罚时未完成的箱子一个加罚30秒。需要成功将一半及以上的箱子推到目的地才能取得有效成绩。02比赛系统规格比赛系统不要求参赛队伍制作可以根据如下公布的系统规格搭建相应的练习测试系统用于平时的车模作品的调试和训练。 包括有三部分1比赛场地和全局定位摄像头2车载无线投屏3虚拟现实游戏软件。一、比赛场地与全局定位摄像头比赛过程中 虚拟现实软件获得车模方位信息依靠室内车模全局定位系统。 可以使用两种不同的设备连接虚拟软件实现。 一种是USB 高清摄像头 另外一种使用普通的手机摄像头。正式比赛使用USB高清摄像头从上往下看到整个场地通过场地的Apriltag码系统自动判断场地位置与逆透视校正。车上放置一张15×15厘米的Apriltag码车载的Apriltag码包含两个色块便于系统自动检测小车位置以及方向。▲ 图2.1.1 比赛场地以及全局摄像头定位系统平时调试可以使用提供的免费APK软件将手机作为无线摄像头给系统输入图像信息。▲ 图2.1.2 使用普通的手机摄像头实现全局定位注需要在小车上安装好图2.1 车模定位标志才能让全局摄像头识别到车模的位置和方向正式比赛时需要更换为现场准备好的车模定位标志道具便于正式比赛的全局摄像头进行标准化识别所以要求小车在车顶预留好安装位置。▲ 图2.1.3 车模顶部的方位标识牌二、虚拟软件屏幕1、车载无线屏幕无线屏幕尺寸大约为4英寸分辨率需要大于720×1080无线屏幕会显示两个视角下的图像两个视角分别是俯视角以及小车的第一视角。每个视角的分辨率为720×540。为了便于参赛队伍进行调试 使用无线屏幕有两种版本 一种是组委会统一提供的无线屏幕 另外一种是使用普通的手机完成无线屏幕投影。 在车模设计中 需要自行设计一个能够安装无线屏幕的固定机械结构。正式比赛使用组委会提供的无线屏幕电脑将两个视角投屏到小屏幕上供选手小车进行识别。 参赛队伍车模上的无线屏幕如果合规需确保大家使用的是同一款屏幕确保分辨率、尺寸大小等一致比赛时不用拆卸更换避免位置变化对作品造成影响▲ 图2.2.1 车载无线屏幕示意图平时调试可以使用手机运行提供的免费APK软件手机就可以实现无线屏幕的功能将电脑的画面无线投屏到手机上进行显示供小车使用无需购买无线投影器。▲ 图2.2.2 手机通过APK软件获取屏幕图片▲ 图2.2.3 车载手机屏幕示意图2、比赛场地大屏幕场地上准备一个75寸左右的大屏来实时的播放当前虚拟场景下的图像信息也便于选手视频录制时将整个比赛过程和最终比赛时间录制下来大屏上显示的内容主要供观众和选手查看所以大屏上的渲染会有所改变比如车模就会变成一辆车还可以增加音效特效背景音乐等而不是色块增加观赏性。三、虚拟现实游戏软件1、软件功能比赛上位机虚拟现实游戏软件可以免费下载。 软件支持自定义地图选手自行摆放围墙、目的地箱子、可移动箱子、炸弹的具体位置箱子上的内容以及数字都可随意设置从而满足同学们在调试期间的测试需求。同时上位机也会内置一些不同难度的地图供前期调试。2、软件下载链接【软件正在更新过程中】上诉中提到的一些APK软件后续会在下面的链接中进行更新并提供使用教程文档便于大家快速使用预计会在1月初提供。https://pan.baidu.com/s/1w-RqQvzZ2VuduAzgWPV9tA?pwdw3f4提取码: w3f4最终的数据集会在下面的地址中进行更新包含目标图片数字图片。https://pan.baidu.com/s/1Ir2KopJUmcbrbpqg3ziFwg?pwdjf8g提取码: jf8g第21届智能汽车竞赛人工智能视觉组数据集发布 及AprilTag支架公布03演示视频一、推箱子演示智能视觉组演示智能视觉比赛终于闭环了智能视觉——推箱子的测试视频■ 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