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NudtCalculus/LVI-SAM-modified

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LVI-SAM-Easyused

ZJU course update

下载TEASER++并安装

git clone git@github.com:MIT-SPARK/TEASER-plusplus.git -b feature/pcl-matcher
cd TEASER-plusplus
mkdir build
cd build
cmake -DBUILD_TEASER_FPFH=ON..
make
sudo make install

本库集成了TEASER++、多线程GICP和Scan Context,具体参数及设置详见config/Husky_lidar.yaml。

本仓库包含 LVI-SAM 的修改代码以便于使用,目的是解决原始的 LVI-SAM 外参配置混乱的问题。使用这份代码,你只需要配置 LiDAR 和 IMU 之间的外参 (T_imu_lidar)、Camera 和 IMU 之间的外参 (T_imu_camera),以及 IMU 本身的属性 (绕着哪个坐标轴逆时针旋转输出正的欧拉角),然后你就可以在不同的设备上运行 LVI-SAM 。

许多数据集的测试视频可以在 YouTube(点击下面的图片打开)和 Bilibili 上找到。

video

更新

  • "new"分支可用了,我们建议您使用"new"分支。因为原始 LVI-SAM 代码中的 LIO 系统使用了旧版本的 LIO-SAM,其中存在一些 bug,这些 bug 已在最新的 LIO-SAM 代码中修复。目前,我们已经将最新版本的 LIO-SAM 更新到 LVI-SAM 中,因此系统更加鲁棒。您可以使用以下命令下载并编译 "new"分支

    mkdir -p ~/catkin_ws/src 
    cd ~/catkin_ws/src
    git clone https://github.com/Cc19245/LVI-SAM-Easyused
    git checkout new
    cd ..
    catkin_make

依赖库

这个仓库的依赖库与官方 LVI-SAM 相同。所以如果编译出现问题,建议先编译官方的 LVI-SAM。目前我们只在 Ubuntu 18.04 + ROS-melodic 环境中进行了测试。


编译

你可以使用如下命令下载并编译这个功能包。

mkdir -p ~/catkin_ws/src
cd ~/catkin_ws/src
git clone https://github.com/Cc19245/LVI-SAM-Easyused
cd ..
catkin_make

注意:如果想使用未修改的代码(LVI-SAM官方代码),可以修改 CMakeLists.txt 中的定义,重新编译。

################## 编译开关 compile switch##############
# -DIF_OFFICIAL=1: use origin official LVI-SAM code
# -DIF_OFFICIAL=0: use modified code of this repo
add_definitions(-DIF_OFFICIAL=0)

参数配置

传感器外参配置

  1. params_camera.yaml: 设置 VIO 外参,尤其是 T_imu_camera,它是 Camera 位姿在 IMU 坐标系下的表示。它和 VINS-Mono 是一样的。
###################### extrinsic between IMU and Camera  ###########################
###################### T_IMU_Camera, Camera -> IMU       ###########################  
# R_imu_camera
extrinsicRotation: !!opencv-matrix
   rows: 3
   cols: 3
   dt: d
   data: [ 0,    0,    -1, 
               -1,     0,    0, 
                0,     1,    0]
# t_imu_camera
extrinsicTranslation: !!opencv-matrix
   rows: 3
   cols: 1
   dt: d
   data: [0.006422381632411965, 0.019939800449065116, 0.03364235163589248]
  1. params_lidar.yaml: 设置 LIO 外参,尤其是 T_imu_lidar,它是 LiDAR 位姿在 IMU 坐标系下的表示。
  ###################### extrinsic between IMU and LiDAR  ###########################
  ###################### T_IMU_LiDAR, LiDAR -> IMU       ############################
  # t_imu_lidar
  extrinsicTranslation: [0.0,   0.0,   0.0]    
  # R_imu_lidar
  extrinsicRotation: [-1,   0,    0, 
                                         0,    1,    0, 
                                         0,    0,   -1]

IMU property config

注意: 这是 IMU 本身的属性,和它的安装方式没有关系。)

由于官方数据集的 IMU 比较特殊(欧拉角坐标系不同于加速度、角速度坐标系),所以还需要设置 IMU 绕哪个轴 逆时针 旋转得到 的欧拉角。 对于官方的传感器设备,设置如下。

  ## 对绝大多数IMU来说,下面三个值分别是"+z", "+y", "+x" (for most of IMUs, the following config is "+z", "+y", "+x")
  # 绕着哪个轴逆时针转动,输出yaw角度为正(which axis the IMU rotates around counterclockwise to get a positive yaw angle)
  yawAxis: "-z"  
  # 绕着哪个轴逆时针转动,输出pitch角度为正(which axis the IMU rotates around counterclockwise to get a positive pitch angle)
  pitchAxis: "+x"    
  # 绕着哪个轴逆时针转动,输出roll角度为正(which axis the IMU rotates around counterclockwise to get a positive roll angle)
  rollAxis: "+y"    

drawing

对于大多数 IMU,欧拉角坐标系与加速度、角速度坐标系相同。 所以上面的参数应该设置如下。

  ## 对绝大多数IMU来说,下面三个值分别是"+z", "+y", "+x" (for most of IMUs, the following config is "+z", "+y", "+x")
  # 绕着哪个轴逆时针转动,输出yaw角度为正(which axis the IMU rotates around counterclockwise to get a positive yaw angle)
  yawAxis: "+z"  
  # 绕着哪个轴逆时针转动,输出pitch角度为正(which axis the IMU rotates around counterclockwise to get a positive pitch angle)
  pitchAxis: "+y"    
  # 绕着哪个轴逆时针转动,输出roll角度为正(which axis the IMU rotates around counterclockwise to get a positive roll angle)
  rollAxis: "+x"    

drawing


在不同数据集上运行功能包

  1. LVI-SAM 官方数据集

    • 运行 launch 文件:

      roslaunch lvi_sam run.launch
      

      注意: 如果你想测试原始官方 LVI-SAM 代码(例如在 CMakeLists.txt 中设置 add_definitions(-DIF_OFFICIAL=1) 来编译),你应该运行 launch 文件如下。

      roslaunch lvi_sam run_official.launch
      
    • 播放数据包,例如 handheld.bag:

      rosbag play handheld.bag 
      
    • 原始官方代码(上图)和我们修改后的代码(下图)在 handheld.bag 上的运行结果:

      drawing

      drawing

  2. M2DGR Dataset

    • 运行 launch 文件:

      roslaunch lvi_sam M2DGR.launch
      
    • 播放数据包,例如 gate_01.bag:

      rosbag play gate_01.bag 
      
    • 我们修改后的代码在 gate_01.bag 上的运行结果:

      drawing

  3. UrbanNavDataset

    • 运行 launch 文件:

      roslaunch lvi_sam UrbanNavDataset.launch
      
    • 播放数据包。我们提供的参数是 UrbanNav-HK-Data20200314 的参数,如果你使用 UrbanNavDataset 的其他数据包,请检查配置参数是否需要改动。

      rosbag play 2020-03-14-16-45-35.bag 
      
    • 我们修改后的代码在 UrbanNav-HK-Data20200314 上的结果:

      drawing

  4. KITTI raw dataset

    • 运行 launch 文件:

      roslaunch lvi_sam KITTI.launch
      
    • 播放数据包。注意你必须使用 KITTI raw dataset 而不是 KITTI Odometry dataset,因为后者的 IMU 数据是经过处理的,频率太低了。如果你想使用 KITTI raw dataset,你首先需要把它转成 rosbag。 你可以参考 LIO-SAM/config/doc/kitti2bag 进行操作。这里我们使用 KITTI_2011_09_26_drive_0084_synced 原始数据转化得到 rosbag。转化后的数据包可以在 这个链接 下载。

      rosbag play kitti_2011_09_26_drive_0084_synced.bag  
      
    • 我们修改后的代码在 kitti_2011_09_26_drive_0084_synced.bag 上的运行结果:

      drawing

  5. 我自己的测试数据

    • 运行 launch 文件:

      roslaunch lvi_sam backbag.launch
      
    • 播放数据包,例如 backbag.bag:

      rosbag play backbag.bag 
      
    • 我们修改后的代码在 backbag.bag 上的运行结果:

      drawing

    • 我们修改后的代码在 0117-1525.bag 上的运行结果(这个数据包的设备不同于 backbag.bag,所以它的参数配置和 backbag.bag 也不一样。由于隐私问题,这个数据包不能开源,请见谅):

      roslaunch lvi_sam ljj.launch
      rosbag play 0117-1525.bag 
      

      drawing

  6. KAIST Complex Urban Dataset

    参见 TODO.


TODO

  • 对不同数据集进行更多测试,例如 KAIST Complex Urban Dataset但是,这些数据集的激光雷达数据没有ring信息,所以LVI-SAM不能直接运行。 如果要在这些数据集上运行,需要修改代码添加此信息参考LeGO-LOAM

  • 我们在“new”分支上测试了KAIST Complex Urban Dataset。 我们主要做了两个改动:

    • 我们将最新版本的 LIO-SAM 代码更新为 LVI-SAM,因此系统更加健壮,可以在 KAIST Complex Urban Dataset 上成功运行。
    • 我们从原始的 KAIST Complex Urban Dataset 生成 rosbag,并恢复 LiDAR 点云的 “ring” 和 “time” 字段。 您可以使用doc/kaise-help 中的 ros 包来生成 rosbag。
  • 在 KAIST Complex Urban Dataset urban26 序列上测试:

    • 运行 launch 文件:

      roslaunch lvi_sam KAIST.launch
      
    • 播放生成的 rosbag,例如 urban26.bag:

      rosbag play urban26.bag 
      
    • 我们修改后的代码在 urban26.bag 上的运行结果:

      drawing

      drawing

      可以看到轨迹有很大的漂移,没有成功检测到闭环。 这可能是由于 KAIST 数据集的 LiDAR 倾斜安装的原因,导致配准的有效点云太少。


注意

  • 此代码只是修改了 LVI-SAM 的外参配置以便于使用,它的目的是让你更快地在其他数据集和你自己的设备上运行 LVI-SAM,所以它 没有 修改 LVI-SAM 的算法部分。
  • 如果你想知道我做了哪些改动以及为什么这些改动有效,你可以参考我的博客:LVI-SAM坐标系外参分析与代码修改,以适配各种数据集
  • 我对 LVI-SAM 代码做了中文注释,仓库参见 LVI-SAM-CC_Comments

Acknowledgement

About

LVI-SAM with teaser++, multi-threads gicp and scan context

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