使用A-LOAM建图并转成二维栅格图供二维导航使用_aloam建图

介绍

本文档介绍了如何安装配置ALOAM算法，使其能够利用激光雷达实现三维点云图（PCD）构建，而后利用pcd2pgm 包将点云图转换为二维栅格地图供二维导航使用。因多线激光雷达建立的点云地图存在较多噪点，且存在地面点信息等，转换后的二维栅格地图不能达到理想情况，讲述了如何用图片处理工具（Pinda）进行后期处理，以及可能遇到的一些问题和处理方式。

A-LOAM算法安装

环境配置

1. 操作系统
   Ubuntu 64-bit 18.04
   系统架构linux-amd64

2. 安装 ROS Melodic 环境

   cd install_shell/shell
   ./install_ros.sh
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3. 安装 Ceres Solver

   wget http://ceres-solver.org/ceres-solver-2.1.0.tar.gz
   sudo apt-get install libgoogle-glog-dev libgflags-dev
   sudo apt-get install libatlas-base-dev
   sudo apt-get install libeigen3-dev
   sudo apt-get install libsuitesparse-dev
   tar zxf ceres-solver-2.1.0.tar.gz
   mkdir ceres-bin
   cd ceres-bin
   cmake ../ceres-solver-2.1.0
   make -j3
   make test
   make install
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4. 安装 PCL, 参见 PCL 官方文档.

   sudo apt-get update
   sudo apt-get install git build-essential linux-libc-dev
   sudo apt-get install cmake cmake-gui
   sudo apt-get install libusb-1.0-0-dev libusb-dev libudev-dev
   sudo apt-get install mpi-default-dev openmpi-bin openmpi-common 
   sudo apt-get install libflann1.8 libflann-dev
   sudo apt-get install libflann1.8 libflann-dev
   sudo apt-get install libboost-all-dev
   sudo apt-get install libeigen3-dev
   sudo apt-get install libvtk7-jni libvtk7-java libvtk7-dev
   sudo apt-get install libvtk7.1-qt libvtk7.1 libvtk7-qt-dev
   sudo apt-get install libqhull* libgtest-dev
   sudo apt-get install freeglut3-dev pkg-config
   sudo apt-get install libxmu-dev libxi-dev
   sudo apt-get install mono-complete
   sudo apt-get install openjdk-8-jdk openjdk-8-jre
   # 下载编译
   git clone https://github.com/PointCloudLibrary/pcl.git
   ## 编译
   cd pcl
   mkdir release 
   cd release
   cmake -DCMAKE_BUILD_TYPE=None -DCMAKE_INSTALL_PREFIX=/usr \ -	DBUILD_GPU=ON-DBUILD_apps=ON -DBUILD_examples=ON \ -  DCMAKE_INSTALL_PREFIX=/usr .. 
   make
   ## 安装
   sudo make install
   # 也可以直接安装
   sudo apt install libpcl-dev
   sudo apt-get install ros-melodic-pcl-conversions
   sudo apt-get install ros-melodic-pcl-ros
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5. Boost 1.65.1
   命令行安装：

   sudo apt-get install libboost-dev
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   源码安装：
   进入网址：http://www.boost.org/users/download/
   本人使用的软件包版本为1.65.1，使用最新的1.76.0会导致后续运行报错

   cd ./boost_1_65_1
   ./bootstrap.sh
   sudo ./b2 install
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   安装完毕之后，头文件默认在/usr/local/include目录中，.a与.so文件在/usr/local/lib目录下，若安装版本不正确需卸载，则将以上两个目录下关于boost的文件删除即可。

2.A-LOAM编译

Clone the repository and catkin_make:

	cd ~/catkin_ws/src
	git clone https://github.com/HKUST-Aerial-Robotics/A-LOAM.git
	cd ../
	catkin_make
	source ~/catkin_ws/devel/setup.bash
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配置文件修改：
运行A-LOAM之前，将雷达型号更改为适配自己雷达的参数。
针对目前使用的Hesai雷达，其参数为：

pandar XT 32

	extern const int N_SCAN = 32;
	extern const int Horizon_SCAN = 2000;
	extern const float ang_res_x = 0.18;
	extern const float ang_res_y = 1.0;
	extern const float ang_bottom = 15+0.1;
	extern const int groundScanInd =12;
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在launch文件中修改，并且要注意aloam默认接收rostopic话题为velodyne_points，因为要在Hesai驱动的配置文件hesai_lidar.launch中，将frame_id默认为velodyne，并将其话题名更改为velodyne_points。
另外，如果要是用bag包离线建图，录制时话题名未更改的话，可以使用

rosbag play *.bag --clock /rslidar_points:=/velodyne_points
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格式，更改话题名。

禾赛雷达驱动安装：

数据包创建：

如果想要创建一个属于自己的rosbag，在启动A-LOAM后，另起终端开始记录数据：

#创建rosbag
rosbag record -o xxx.bag /velodyne_points /laser_cloud_surround
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其中xxx为创建的bag名，/velodyne_points为激光雷达发布点云话题名，/laser_cloud_surround为A-LOAM所建地图话题名。如此就创建了自己的rosbag，便于后期调优。

3.点云地图构建与查看

目前有两种方式进行点云地图的保存，

第一种：

#运行A-LOAM
roslaunch aloam_velodyne aloam_velodyne_HDL _32.launch
 
#另起终端运行rosbag
rosbag play xxx.bag
 
#另起终端用bag_to_pcd方法保存点云图
rosrun pcl_ros bag_to_pcd xxx.bag /laser_cloud_surround pcd
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运行结束，可以看到生成了一个pcd文件夹，将里面的文件按照修改时间排序，最新的就是最后的点云地图pcd文件。

#运行A-LOAM
roslaunch aloam_velodyne aloam_velodyne_VLP_16.launch
 
#另起终端运行rosbag
rosbag play xxx.bag
 
#另起终端，用pointcloud_to_pcd方法保存点云图
mkdir pcd
cd pcd
rosrun pcl_ros pointcloud_to_pcd input:=/laser_cloud_surround
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第二种：

mkdir pcd
cd pcd
rosrun pcl_ros pointcloud_to_pcd input:=/laser_cloud_surround
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运行结束，可以看到生成了一个pcd文件夹，将里面的文件按照修改时间排序，最新的就是最后的点云地图pcd文件。

点云地图查看：

pcl_viewer xxx.pcd
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pcd文件的点云地图可以直接用cloudcompare软件来编辑，如果想使用MatLab软件编辑，还需要将pcd转成ply格式，也是调用PCL库给出的方法pointcloud_to_pcd来使pcd转成ply格式点云。

4.二维栅格地图转化

安装pcd2pgm包

mkdir -p pcd_ws/src&& cd pcd/src
echo "source ~/pcd_ws/devel/setup.bash" >> ~/.bashrc
source ~/.bashrc

git clone -b develop  https://github.com/Hinson-A/pcd2pgm_package
cd ..
catkin_make
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修改配置文件

sudo gedit src/pcd2pgm_package/pcd2pgm/launch/run.launch
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更改为自己的pcd文件位置

安装map_saver

sudo apt-get install ros-melodic-map-server
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4-1运行地图转换程序

roslaunch pcd2pgm run.launch
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另开一个终端，运行地图保存 程序

4-2地图保存程序

rosrun map_server map_saver
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经过以上步骤后，得到点云地图直接滤波投影到二维的二维栅格地图，还需要对二维栅格地图进行下一步处理，得到供二维导航的二维栅格地图（pgm）。

5.后期制图

Ubuntu下可以使用pinda或者gimp等图片处理软件对制作的二维栅格地图进行修改完善，建议使用gimp保存成原文件格式（windows下Gimp也可以使用）。

Gimp安装网址：https://www.gimp.org/downloads/
白色表示可通行区域，黑色与灰色表示不可通行区域。