寫在前面首先打個(gè)廣告。SLAM研究者交流QQ群：254787961。歡迎各路大神和小白前來交流。 看了前面三篇博文之后，是不是有同學(xué)要問：博主你扯了那么多有用沒用的東西，能不能再給力一點(diǎn)，拿出一個(gè)我們能實(shí)際上手玩玩的東西啊？沒錯(cuò)，接下來我們就帶著大家，實(shí)際地跑一下視覺SLAM里的那些經(jīng)典程序，給大家一個(gè)直觀的印象——因此博文就叫"視覺SLAM實(shí)戰(zhàn)"啦。這些程序包括：
如果你有什么建議，可以發(fā)我的郵件或來群里交流。當(dāng)然，我是邊跑邊寫博客，而不是一口氣調(diào)通再稀里嘩啦寫的。所以呢，最后跑的程序可能會(huì)和現(xiàn)在的計(jì)劃有些出入啦。好了，廢話不多說，先來介紹下實(shí)驗(yàn)器材。 實(shí)驗(yàn)器材1. 硬件 說好的SLAM，沒有機(jī)器人怎么行？老板，先給我來三份！
這種機(jī)器人是Turtlebot的一個(gè)改裝版本：Viewbot。Turtlebot的詳情請(qǐng)參見：http://wiki./Robots/TurtleBot/。 Viewbot是上海物景公司做的改裝版本，包括可以裝些額外的傳感器，以及把原來的黑色底板變成透明底板什么的，用起來和turtlebot大同小異，價(jià)格1W+。為了避免做廣告的嫌疑我就不放鏈接了。用這個(gè)機(jī)器人的好處，是ROS有直接對(duì)應(yīng)的包，不用你自己寫。一句話即可打開傳感器讀數(shù)據(jù)，再一句話就可遙控它，方便省事。 機(jī)器人的主要部件就是它的底座和上頭的Kinect啦。座子自帶慣導(dǎo)，可以估計(jì)自己的位置；Kinect么，大家都知道了，不多講。事實(shí)上今天要跑的rgbd-slam-v2不需要座子，只要一臺(tái)kinect就能動(dòng)起來。我們用不著那么多機(jī)器人，只用一個(gè)就行啦（就是貼了標(biāo)簽?zāi)桥_(tái)）。 2. 軟件 軟件方面只需一臺(tái)筆記，放在機(jī)器上跑程序。我用的是一臺(tái)華碩的ubuntu，裝了mac主題包真是山寨氣十足?。?/p>
具體的軟件配置后面會(huì)細(xì)說。 3. 環(huán)境 環(huán)境嘛就是我的實(shí)驗(yàn)室，這個(gè)也不細(xì)說了。 SLAM程序RGB-D-SLAM-V2程序是由F. Endres大大寫的。論文見[1]。為什么首先選這個(gè)程序呢？因?yàn)樗脑碓谖覀兦懊娴牟┛椭薪榻B過了。它是一個(gè)基于深度相機(jī)、Pose graph （圖優(yōu)化）的程序，后端用的是g2o。另一方面，它的代碼直接兼容 ROS hydro版，基本不用配置就可以運(yùn)行，非常方便。下面我們一步步地教大家運(yùn)行這個(gè)程序：
不著急，先從README看起："RGBDSLAMv2 is based on the ROS project, OpenCV, PCL, OctoMap, SiftGPU and more – thanks!" 你還在等什么？裝裝裝！好在這些東西在Ubuntu下安裝，就是幾句話搞定的事。 ROS hydro安裝指南： http://wiki./cn/hydro/Installation/Ubuntu （加ppa源后直接安裝） Linux OpenCV安裝指南：http://blog.sciencenet.cn/blog-571755-694742.html （從源代碼編譯） PCL：http://www./downloads/linux.html （加ppa后安裝） 后面幾個(gè)嘛，裝不裝就看心情了，即使沒有裝，rgbd-slam-v2也能運(yùn)行起來。 3. 裝完之后，看"Installation from scratch"一欄，基本照著做一遍即可。作者把命令都給出來了，我就不貼了。裝完之后，rgbdslam就在你的ros包里啦。 4. 把機(jī)器人的Kinect usb口插進(jìn)電腦，運(yùn)行 roslaunch rgbdslam openni+rgbdslam.launch，就能看到一個(gè)漂亮的界面了。
可以看出作者真的挺用心，居然做了UI。像我這樣的懶人絕對(duì)不可能做UI的……不談這些，底下的兩個(gè)圖就是Kinect當(dāng)前采到的彩色圖與深度圖，而上面則是3D在線點(diǎn)云圖（可以用鼠標(biāo)轉(zhuǎn)視角）?，F(xiàn)在，程序還在待機(jī)狀態(tài)，敲下Enter會(huì)采集單幀數(shù)據(jù)，而敲下空白鍵則會(huì)連續(xù)采集。 此外，程序的參數(shù)可以在openni+rgbdslam.launch文件中調(diào)整。例如特征點(diǎn)類型呀（支持SIFT，SURF，ORB，SIFTGPU），最大特征數(shù)量等等。 運(yùn)行程序現(xiàn)在，我們連上Turtlebot的遙控端： roslaunch turtlebot_bringup minimal.launch (啟動(dòng)底座) roslaunch turtlebot_teleop keyboard_teleop.launch (啟動(dòng)遙控) 按下rgbd-slam-v2的空白鍵，讓機(jī)器人四處走起來。UI的狀態(tài)欄會(huì)顯示程序的運(yùn)行狀態(tài)，我看到過的有 正在提取特征、加入新Frame，等等。如果它成功匹配上，上圖的點(diǎn)云就會(huì)更新，并且會(huì)跟著機(jī)器人轉(zhuǎn)動(dòng)。
我讓小車在實(shí)驗(yàn)室的一個(gè)角上轉(zhuǎn)了幾圈。它把中間放置的一堆箱子（實(shí)際上是垃圾）都掃出來了。當(dāng)你覺得滿意后，再按下Space鍵，停止程序。然后從菜單中選出需要保存的東西：機(jī)器人的軌跡，最終點(diǎn)云圖，等等。軌跡是一個(gè)txt文件，而點(diǎn)云圖則一個(gè)pcd，在安裝PCL之后調(diào)用pcl_viewer即可查看。 別看上面像是打了碼一樣的，最后出的點(diǎn)云圖可是高清無碼的：
軌跡方面，用Matlab寫個(gè)腳本plot一下即可：
可以看到軌跡上出現(xiàn)了斷層，實(shí)際上是機(jī)器人轉(zhuǎn)的比較快，算法跟丟了，然而之后又通過回環(huán)檢測(cè)給找了回來。 評(píng)價(jià)最后，總結(jié)一下這個(gè)實(shí)驗(yàn)吧。 Rgbd-slam-v2是14年論文里提到的算法。它整合了SLAM領(lǐng)域里的各種技術(shù)：圖像特征、回環(huán)檢測(cè)、點(diǎn)云、圖優(yōu)化等等，是一個(gè)非常全面且優(yōu)秀的程序。它的UI做的也很漂亮，你可以在它的源代碼上繼續(xù)開發(fā)。作者也提供了數(shù)據(jù)集供研究者們測(cè)試。 缺點(diǎn)：在美觀之外，由于要提特征（SIFT很費(fèi)時(shí)）、渲染點(diǎn)云，這些事情是很吃資源的，導(dǎo)致算法實(shí)時(shí)性不太好。有時(shí)你會(huì)發(fā)現(xiàn)它卡在那兒不動(dòng)了，不得不等它一小會(huì)。機(jī)器人如果走的太快，很容易跟丟。于是我的機(jī)器人就真的像只烏龜一樣慢慢地在地板上爬了……一旦轉(zhuǎn)頭快了，軌跡基本就斷掉了。此外，程序采集關(guān)鍵幀的頻率很高，稍微一會(huì)就采出幾十個(gè)幀，不太適合做長(zhǎng)時(shí)間的SLAM。最后合出來的點(diǎn)云有300W+個(gè)點(diǎn)，我用網(wǎng)格濾波之后才能勉強(qiáng)顯示出來。
參考文獻(xiàn) [1]. Endres et al, 3D Mapping with an RGB-D camera, TRO, 2014. |
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