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说明： 2015-06-28 by Kint Zhao [email protected]
1.工程依赖的库： artoolkitplus（2d mark的运动跟踪） + opencv(运算库与图像显示)
ros(机器人操作系统indigo hydro) g2o eigen
IDE: Qt creator
2. 硬件平台：turtlebot + usb camera
3. 软件架构说明：
在ROS分布式架构下，usb摄像头采集图像，并发送相应的topic;
turtlebot 在键盘控制下运行，读取相应的速度信息；
最后在同时接受并综合到两信息的情况下，进行EKFSLAM进行数据融合。
4. 文件说明：
/ARTolkitPlus 存放的是artoolkitplus的相应源文件 /include 是包含的相应源码头文件
/image_convert 是用来将opencv处理的图像转换到ros的rviz可以显示识别的形式
/qrslam 主程序文件与相应算法操作文件
/class 定义的用来提取image中 2d mark的操作
qrslam 定义的算法实现文件
main.cpp 主程序
/pub ROS操作中的机器人控制程序
/camera_calibration 用于opencv图像校正的文件
/data_sources 配置文件夹 结果输出
/turtorial_slam2d g2o仿真部分
5 功能设计：
初始化定位 坐标系特征 地图固定
ekfslam算法框架 速度运动模型 天花板观测模型 逆观测模型
闭环检测 g2o:2d 图优化
图像光照补偿 与 多阈值优化策略
主动搜索
gazebo 环境 : 模型设计 + 仿真设计
6 配置参数说明：
高度=292cm-29cm=263-->2.62m
相机校正有不同的结果出现
1) 4×5 26.5mm
5.0417785095242891e+02 0.0000000000000000e+00 3.2095560744042672e+02
0.0000000000000000e+00 5.0211839253022396e+02 2.4002402013102110e+02
0.0000000000000000e+00 0.0000000000000000e+00 1.0000000000000000e+00
dist=[-8.541216e-02 3.559430e-02 -1.212648e-04 2.928131e-03 0.000000e+00]
Average err. of reprojection: 0.380944 pixels (OpenCV error=0.224036)
2) 6*8 24.0cm
4.8803670216488337e+02 0.0000000000000000e+00 3.3343614367151707e+02
0.0000000000000000e+00 4.8416195284531801e+02 2.3790648860285884e+02
0.0000000000000000e+00 0.0000000000000000e+00 1.0000000000000000e+00
-9.2742978271077053e-02 1.0872208126910321e-01 8.1927553576490911e-05 6.6169920915418482e-03
-------------------------------------------------------------------------------------------
4.5367089850887925e+02 0.0000000000000000e+00 3.3599586672205800e+02
0.0000000000000000e+00 4.5226946762347319e+02 2.1850187295097194e+02
0.0000000000000000e+00 0.0000000000000000e+00 1.0000000000000000e+00
-1.3140859932396523e-01 -2.5872208323177265e-01 -8.7802416308985394e-03 5.4069129267498425e-03
---------------------------------------------------------------------------------
7 数据频率说明：
rostopic hz /odom
average rate: 50.807
min: 0.003s max: 0.025s std dev: 0.00223s window: 166
average rate: 50.471
min: 0.000s max: 0.040s std dev: 0.00498s window: 216
rostopic hz /usb_cam/image_raw
average rate: 19.492
min: 0.010s max: 0.071s std dev: 0.00706s window: 462
average rate: 19.383
min: 0.010s max: 0.071s std dev: 0.00719s window: 479
--->>>> 频率不一致，限制算法。。odom需要与image的速率相一致匹配。。 ===> ROS 信息滤波
运动速度不能太大，偏差会增大。
--->>>> 速率协调一致性问题： 拆分slam
1) 同步时，一致 ekf-slam
2) 非同步时，里程积累
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之前rosbag record 的数据都是在这样的基础下进行的，应该需要注意： ros 下相机校正。 采集数据时需要注意
<去畸变 param="D">[0.025751483065329935, -0.10530741936574876,-0.0024821434601277623, -0.0031632353637182972, 0.0000]</rosparam>
<内参阵 param="K">[558.70655574536931, 0.0, 316.68428342491319, 0.0, 553.44501004322387, 238.23867473419315, 0.0, 0.0, 1.0]</rosparam>
<rosparam param="R">[1.0, 0.0, 0.0, 0.0, 1.0, 0.0, 0.0, 0.0, 1.0]</rosparam>
<rosparam param="P">[558.70655574536931, 0.0, 316.68428342491319, 0.0, 0.0, 553.44501004322387, 238.23867473419315, 0.0, 0.0, 0.0, 1.0, 0.0]</rosparam>
``````````````````````````````````````````````````````````````
8. 协方差说明
协方差值越大表示数据可信度越低，也就是该数据的测量代入误差大。统计特性优化
1） robot运动输入偏差 Mt
2) 运动模型协方差初始值
3） 观测模型方差
9. 显示相关的说明
10. 偏差累积的问题
11. 利用边信息求高度，求焦距 ---》》高度测量可信度 与相机校正可信度
高度差值对应10cm 换算 x: 1cm y: 5-6cm
焦距问题 相机校准的准确性问题
12. 最后是map 应该是在均值化的表示下。
13. 加入robot 显示以后，发现角度计算存在严重的积分误差累积
14 抗扰动判断：利用结算f 与测量f 对比。。-->评判标准
15 讨论时间戳,数据的一致性
1) GMAPPING if(!got_map_ || (scan->header.stamp - last_map_update) > map_update_interval_)
2) 地图是否更新的判断
if(!got_map_ || (scan->header.stamp - last_map_update) > map_update_interval_)
{
updateMap(*scan); //zyh 地图更新
last_map_update = scan->header.stamp;
ROS_DEBUG("Updated the map");
}
16 odom校准
17 固定坐标mark纠偏 || 多mark 线性纠偏
坐标系整体纠偏调整.
18 利用角点方式与mark标示的方式 作为landmark:
1) 提取角点 + 角点描述
19 坡度自适应的情况 :自身量测高度与观测求高度 ++> 实际需要的正确自适应
20 储存数据队列匹配,时间最近匹配
时间的一致性,必须保持,预测与更新必须使用时间戳的时间.
21 ekfslam update 新特征加入时先建立向量表,在向表中均值化后再进行地图更新
22 图像畸变 边界效应.
23 ******* 加入机器人状态观测量 *******
24 相机校正文件加载: camera.h 文件中
ar形式
camf >> xsize >> ysize;
camf >> cc[0] >> cc[1];
camf >> fc[0] >> fc[1];
for(int i = 0; i < 6; i++)
{
camf >> kc[i];
}
camf >> undist_iterations;
opencv形式
Camera::loadOpenCVCalib(const char* filename)
25 相机标定需要多拍一些标定板，满足以下条件会比较好：
1.不同距离上的分布；
2.同一距离上不同姿态的分布；
3.尽量保证标定板覆盖整个屏幕（距离远的话，就多拍照片，还是能够保证标定板覆盖整个屏幕的）
26 时间系统：采取:img-odom
27 图像提取速率 13.3ms ===> 75.4hz
28 运动预测模型的构建： 直线运动/转角度运动/曲线运动
29 换图片时： 要改变方格块的大小值。 p_tracker_marks_->setPatternWidth(2.0);
30 artoolkitplus 使用说明: TrackerSingleMarker需要定义track的图片cols 和 rows
主动搜索的时候要注意..
TrackerSingleMarker* p_tracker_raw_marks_ = new TrackerSingleMarker(image.cols, image.rows, 5, 6, 6, 6, 0);