Autoware 1.12学习整理--02--构建点云地图

〇、前言构建点云地图可以使用真实的激光雷达对真实环境构建点云地图，也可以使用仿真的激光雷达对仿真环境构建点云地图，后者通常使用Lgsvl与autoware进行联合仿真，Lgsvl是一款专业的自动驾驶仿真软件，但本人对gazebo更熟悉，所以本文使用Ndt_mapping模块构建gazebo环境的点云地图。一、配置gazebo仿真环境1、下载仿真功能包cd your_workspace/src/gi

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问答

张余恒

7518人浏览 · 2022-03-03 18:32:04

张余恒 · 2022-03-03 18:32:04 发布

〇、前言

构建点云地图可以使用真实的激光雷达对真实环境构建点云地图，也可以使用仿真的激光雷达对仿真环境构建点云地图，后者通常使用Lgsvl与autoware进行联合仿真，Lgsvl是一款专业的自动驾驶仿真软件，但本人对gazebo更熟悉，所以本文使用Ndt_mapping模块构建gazebo环境的点云地图。

一、配置gazebo仿真环境

1.1、下载仿真功能包

cd your_workspace/src/
git clone https://github.com/yukkysaito/vehicle_sim.git --recurse-submodules

1.2、编译功能包

cd your_workspace
catkin_make

1.3、测试

roslaunch vehicle_sim_launcher world_test.launch

运行上述指令后，打开了gazebo仿真环境，Rviz界面和rqt_robot_steering插件，如下图所示，可以通过rqt_robot_steering插件控制仿真环境中的汽车移动。
在这里插入图片描述

二、构建点云地图

2.1、录制点云数据
autoware默认的激光雷达坐标系是velodyne，话题名称是/points_raw，要确保仿真环境中的与autoware的一致。打开1.3小节的仿真环境，使用以下指令录制点云数据，使用rqt_robot_steering插件控制汽车在仿真环境中走一圈，最后Ctrl+C停止录制。

rosbag recored /points_raw

在这里插入图片描述
也可以点击autoware界面的ROSBAG按钮，在弹出的对话框中点击下方Refresh 按钮刷新话题列表，找到/points_raw并勾选，点击Start 按钮开始录制数据，汽车走完一圈后点击Stop停止录制。

2.2、查看点云数据
在建图前，可以使用如下指令播放记录的点云数据，将play后面的换成自己的rosbag数据名称。

rosbag play 2022-03-03-22-10-39.bag

也可以通过autoware界面播放录制的点云数据，点击Simulation页面，点击Ref按钮加载录制的bag文件，将Start Time设置成0，点击Play等到界面出现bag文件信息后，点击Pause按钮停止播放，等打开Rviz后再播放，如下图所示：
在这里插入图片描述
打开Rviz，将Fixed Frame由world修改为velodyne，点击左下角Add按钮，加载By Topic下/points_raw话题的 PointCloud2 选项，此时能够看到点云数据：

2.3、建图
建图时需要完成如下图所示的tf树建立，从world到map的坐标系转换与从base_link到velodyne的坐标系转换是固定不变的，用ROS的TF工具即可，map到base_link的坐标系转换由autoware中的ndt_mapping模块完成。
在这里插入图片描述
2.3.1、完成从base_link到velodyne的坐标系转换。
切换到autoware的Setup页面下，确定Localizer选的是Velodyne，设置Baselink to Localizer的x、y、z、yaw、pitch、roll数值，其为雷达中心点与车身后轴中心点的相对位置关系，接着点击TF按钮，最后点击Vehicle Model按钮，如果其后为空，那么会加载一个默认模型。
在这里插入图片描述

2.3.2、完成从world到map的坐标系转换。
切换到autoware的Map页面下，点击TF右侧的Ref按钮，加载如下路径的launch文件，其中是从/world坐标系转换到/map坐标系的tf变换，最后点击TF按钮。

autoware.ai/src/autoware/documentation/autoware_quickstart_examples/launch/tf_local.launch

在这里插入图片描述

2.3.3、完成map到base_link的坐标系转换
切换到autoware的Computing页面下，点击lidar_localizer下nat_mapping右侧的app按钮，参数用默认的即可，Method Type选择pcl_anh_gpu，即使用GPU进行建图计算，点击Close按钮，最后勾选nat_mapping。
在这里插入图片描述

2.3.4、播放数据进行建图
和2.2小节中在autoware界面播放录制的点云数据一样，点击进入Simulaton页面，点击Ref按钮加载之前录制的bag文件，点击Play按钮播放数据，然后再点击Pause暂停播放。点击界面右下方的Rviz按钮，启动Rviz可视化界面，加载Rviz的配置文件ndt_mapping.rviz，但是1.12版本并不存在这个文件，可以在任意位置新建一个ndt_mapping.rviz文件，用gedit打开，输入以下内容并保存：

Panels:
  - Class: rviz/Displays
    Help Height: 78
    Name: Displays
    Property Tree Widget:
      Expanded:
        - /Global Options1
      Splitter Ratio: 0.5
    Tree Height: 870
  - Class: rviz/Selection
    Name: Selection
  - Class: rviz/Tool Properties
    Expanded:
      - /2D Pose Estimate1
      - /2D Nav Goal1
      - /Publish Point1
    Name: Tool Properties
    Splitter Ratio: 0.588679
  - Class: rviz/Views
    Expanded:
      - /Current View1
    Name: Views
    Splitter Ratio: 0.5
  - Class: rviz/Time
    Experimental: false
    Name: Time
    SyncMode: 0
    SyncSource: ""
Visualization Manager:
  Class: ""
  Displays:
    - Alpha: 0.5
      Cell Size: 1
      Class: rviz/Grid
      Color: 160; 160; 164
      Enabled: true
      Line Style:
        Line Width: 0.03
        Value: Lines
      Name: Grid
      Normal Cell Count: 0
      Offset:
        X: 0
        Y: 0
        Z: 0
      Plane: XY
      Plane Cell Count: 10
      Reference Frame: <Fixed Frame>
      Value: true
    - Class: rviz/TF
      Enabled: true
      Frame Timeout: 15
      Frames:
        All Enabled: true
        base_link:
          Value: true
        map:
          Value: true
        velodyne:
          Value: true
        world:
          Value: true
      Marker Scale: 1
      Name: TF
      Show Arrows: true
      Show Axes: true
      Show Names: true
      Tree:
        map:
          base_link:
            velodyne:
              {}
      Update Interval: 0
      Value: true
    - Alpha: 1
      Autocompute Intensity Bounds: true
      Autocompute Value Bounds:
        Max Value: 10
        Min Value: -10
        Value: true
      Axis: Z
      Channel Name: intensity
      Class: rviz/PointCloud2
      Color: 255; 255; 255
      Color Transformer: Intensity
      Decay Time: 0
      Enabled: true
      Invert Rainbow: false
      Max Color: 255; 255; 255
      Max Intensity: 254
      Min Color: 0; 0; 0
      Min Intensity: 0
      Name: NDT Map
      Position Transformer: XYZ
      Queue Size: 1
      Selectable: true
      Size (Pixels): 1
      Size (m): 0.01
      Style: Points
      Topic: /ndt_map
      Unreliable: false
      Use Fixed Frame: true
      Use rainbow: true
      Value: true
    - Alpha: 1
      Class: rviz/RobotModel
      Collision Enabled: false
      Enabled: true
      Links:
        All Links Enabled: true
        Expand Joint Details: false
        Expand Link Details: false
        Expand Tree: false
        Link Tree Style: Links in Alphabetic Order
        base_link:
          Alpha: 1
          Show Axes: false
          Show Trail: false
          Value: true
      Name: Vehicle Model
      Robot Description: robot_description
      TF Prefix: ""
      Update Interval: 0
      Value: true
      Visual Enabled: true
  Enabled: true
  Global Options:
    Background Color: 48; 48; 48
    Fixed Frame: map
    Frame Rate: 30
  Name: root
  Tools:
    - Class: rviz/Interact
      Hide Inactive Objects: true
    - Class: rviz/MoveCamera
    - Class: rviz/Select
    - Class: rviz/FocusCamera
    - Class: rviz/Measure
    - Class: rviz/SetInitialPose
      Topic: /initialpose
    - Class: rviz/SetGoal
      Topic: /move_base_simple/goal
    - Class: rviz/PublishPoint
      Single click: true
      Topic: /clicked_point
  Value: true
  Views:
    Current:
      Angle: 0
      Class: rviz/TopDownOrtho
      Enable Stereo Rendering:
        Stereo Eye Separation: 0.06
        Stereo Focal Distance: 1
        Swap Stereo Eyes: false
        Value: false
      Name: Current View
      Near Clip Distance: 0.01
      Scale: 10
      Target Frame: <Fixed Frame>
      Value: TopDownOrtho (rviz)
      X: 0
      Y: 0
    Saved: ~
Window Geometry:
  Camera:
    collapsed: false
  Displays:
    collapsed: false
  Hide Left Dock: false
  Hide Right Dock: false
  QMainWindow State: 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
  Selection:
    collapsed: false
  Time:
    collapsed: false
  Tool Properties:
    collapsed: false
  Views:
    collapsed: false

加载rviz的配置文件后，回到autoware的Simulaton页面，再次点击Pause按钮开始播放，这时可以看到Rviz可视化界面显示如下建图过程：
在这里插入图片描述
在建图过程中，终端会输出下图所示的信息，其中(Process/Input): (555 / 555)，这两个数字前一个数字表示已经处理的点云帧数，后一个表示加载的点云帧数，当两个数字相差过大时，点击Simulaton页面的Pause按钮停止播放数据，等待数据处理，当两个数字重新接近之后，可以再次点击Pause按钮继续运行。
在这里插入图片描述
2.3.5、保存地图
当bag数据播放完毕，建图结束后，点击nat_mapping右侧的app按钮，在打开的页面中点击Ref按钮，选择点云地图保存路径，将Filter Resolution设置为0.2，最后点击PCD OUTPUT按钮导出点云地图。
在这里插入图片描述
2.4、查看点云地图
打开autoware的Map菜单，点击Point Cloud按钮右侧的Ref按钮，加载刚才保存.pcd文件，并点击Point Cloud按钮，进度条显示OK，则加载完毕，如下所示：

接着打开rviz，在rviz显示界面点击左下角的Add按钮，通过By Topic找到/points_map并打开，将Fixed Frame设置为map，则在rviz中显示如下：
在这里插入图片描述
也可以使用pcl_viewer可以查看pcd点云地图，使用如下命令进行安装：

sudo apt-get install libpcl-dev
sudo ln -s /usr/lib/libvtkproj4.so.5.10 /usr/lib/libvtkproj4.so
sudo apt-get install pcl-tools

使用如下命令打开点云地图：

pcl_viewer xxxx.pcd

在这里插入图片描述

文章不妥之处还望指正

参考文章：
https://blog.csdn.net/Travis_X/article/details/105418119
https://www.cnblogs.com/hgl0417/p/11130747.html
https://zhuanlan.zhihu.com/p/164432779

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