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Fusion_PointClouds - 多激光雷达点云数据融合

九三久久 2023-07-13 原文

1. 简介

fusion_pointclouds 主要目的为Ubuntu环境下无人车多激光雷达标定之后， 将多个激光雷达点云话题/坐标系 通过PCL (Point Cloud Library)融合为 一个ros点云话题，以便于后期点云地面分割与地面处理等等。

1.1 应用场景

图1：为了保证激光雷达的360°环境覆盖，我们需要用到多传感器的拼接图2：只单纯融合激光雷达的信息，多激光雷达会发生重叠，因此需要点云坐标变换

图3：激光雷达一定角度扫描车体本身，滤除车身周围干扰/遮挡点云，如图1白色区域，下图为pcl滤波效果图图4：雷达外参标定不一定十分精确，滤波需要估计车体大小也需调整。结合rqt_reconfigure 模块实现在线动态参数微调

图1-3均来源网络，只为表达场景需求，非商用。

 1.2 项目内容

             (1)点云的坐标变化；
             (2)通过PCL(Point Cloud Library)融合为一个点云话题；
             (3)通过条件滤波与直通滤波方式，可滤除车身周围干扰/遮挡点云与远处较弱点云；
             (4)结合ros系统中 rqt_reconfigure 模块实现在线动态参数微调。

2.依赖介绍-ROS

若需在ROS环境下使用雷达驱动，则需安装ROS相关依赖库

Ubuntu 16.04 - ROS kinetic desktop-full

Ubuntu 18.04 - ROS melodic desktop-full （自带pcl-1.8，无需安装）

安装方式： 参考 Documentation - ROS Wiki 如果安装了ROS kinetic desktop-full版或ROS melodic desktop-full版，那么兼容版本其他依赖库也应该同时被安装了，所以不需要重新安装它们以避免多个版本冲突引起的问题, 因此，强烈建议安装desktop-full版，这将节省大量的时间来逐个安装和配置库。

 3. 编译 & 运行

        1.将 *fusion_pointclouds* 工程工作空间放入*src*文件夹内。

git clone https://github.com/Hliu0313/fusion_pointclouds.git

        2.根据实际情况修改fusion_pointclouds/config/params.yaml

样例：详细可下载程序，查看。
fusion_lidar_num: 3                                                      #融合 lidar 点云数量 2/3/4
topics:                                                                                 #订阅 lidar 点云话题
  parent_pc_topic: "/front/rslidar_points"
  child_pc_topic1: "/back/rslidar_points"
  child_pc_topic2: "/left/rslidar_points"
  child_pc_topic3: "/front/rslidar_points" 

  fusion_pc_topic: "/rslidar_points"                       #融合后发布点云话题名称
  fusion_pc_frame_id: "/front_rslidar"                 #融合后发布点云话题名称

#注意

        3.返回工作空间目录，执行以下命令即可编译&运行

catkin_make
source devel/setup.bash

          （1）注意：只做点云tf变换、融合与滤波，不启动rqt_reconfigure

roslaunch fusion_pointclouds fusion_pointclouds.launch

         （2）启动rqt_reconfigure 动态调整参数，用于参数实时微调

roslaunch fusion_pointclouds fusion_pointclouds.launch  set_params:=true

4. 参数介绍

本工程只有一份参数文件 params.yaml， 储存于fusion_pointclouds/config文件夹内，配合load_params.h 与load_params.cpp 加载参数，方便随时修改。

(参数配置介绍在参数文件中已经描述较为详细，在此不做介绍)

5.改进方向

1.using PointCloud = pcl::PointCloud<pcl::PointXYZIR>;-点云包括带pcl::PointXYZIR，pcl::PointXYZI两种格式，设置自由切换入口，可参考rslidar_sdk
2.图像与激光雷达 动态可视化参数微调
3.初次写笔记请多多见谅，未来会积极的向前辈大佬们学习！

补充：

6. 功能包结构

主要程序为fusion_pointclouds.cpp 与 fusion_pointclouds.h 其头文件。

>config

         >>params.yaml -- 将参数上传至ros参数空间，方便程序获取参数，且可让程序订阅不同雷达话题，自定义发布话题名称及frame_id，增加了程序适应性；

         >>set_params_bounds.cfg -- 生成 src/set_params_bounds.cpp头文件,调用动态参数程序—— rqt_reconfigure ；

         >>set_params_tf.cfg -- 同上；

>img -- readme.md 调用图片；

>include

★★>>fusion_pointclouds.h -- 定义FusionPcNode类，函数实现流程 “接口？”；

         >>load_params.h -- 配合 load_params.cpp 将ros参数空间参数加载至程序；

>launch

         >>fusion_pointclouds.launch -- 主launch文件，通过参数重载，包含静态融合与动态调参；

>src

★★ >>fusion_pointclouds.cpp -- 对应fusion_pointclouds.h，函数具体实现；

         >>load_params.cpp -- 同 load_params.h；

         >>set_params_bounds.cpp -- 同 set_params_bounds.cfg ；

         >>set_params_tf.cpp -- 同上;

>rviz -- 启动 launch 调参时可以启动默认 rviz 界面，减少时间。

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