在gazebo中搭建仿真场景需要哪些内容
本篇在gazebo中搭建可以模拟产生livox_camera_lidar_calibration功能包需要的数据的仿真场景.
场景搭建要求
下面总结下,针对livox_camera_lidar_calibration功能包仿真都需要哪些内容:
livox 激光雷达,可以产生livox激光雷达这种的固态雷达的数据
相机,生成图像
棋盘标定板
矩形标定板
激光雷达和相机可以一起改变角度和位置(世界坐标系下)
这个场景要求想起了之前搭建的一个无人机和云台,那么在上面再装一个livox avia 和 一个 carema就ok了
云台装在一个无人机上,刚好可以移动及改变 雷达和相机的姿态.
场景搭建
创建一个云台挂在无人机上
这个是之前搭建好的,不重点说了,直接上图,就是下面这个样子
其中无人机和云台的尺寸比较小,和livox和camera的比例不太一致,不过仿真就不那么追求完美了,可以用就行.
云台是这样的:
灰色的是云台的gimbal_base_link,用于与无人机的连接,连接方式是固定的,所以云台的航向是完全锁定机头方向的
<joint name=${name}_joint type=fixed> <parent link=${parent}/> <child link=gimbal_base_link/> <origin xyz=0 0 -0.05 rpy=${m_pi} 0 ${m_pi/2} /> <axis xyz=0 0 1 /> </joint>
蓝色的是link1,向下延伸杆.与gimbal_base_link为固定连接.
红色的是云台平台的主体link2 , 与link1, 连接一个joint,用于俯仰的控制
<joint name=swivel_j1 type=revolute> <parent link=link_1/> <child link=link_2/> <origin xyz=0 0 ${sizegain*0.01} rpy=0 0 0 /> <axis xyz=1 0 0 /> <limit lower=-1.745 upper=2.356 effort=10 velocity=1.0 /> <joint_properties damping=0 friction=0/> </joint> <transmission name=tran2> <type>transmission_interface/simpletransmission</type> <joint name=swivel_j1> <hardwareinterface>hardware_interface/effortjointinterface</hardwareinterface> </joint> <actuator name=motor2> <hardwareinterface>hardware_interface/effortjointinterface</hardwareinterface> <mechanicalreduction>1</mechanicalreduction> </actuator> </transmission>
创建一个livox 和camera 挂在云台上
上面说了尺寸问题,为了避免数据被遮挡,需要将雷达和相机往前放
雷达和相机放在 link2 上, 为了标定外参,设置两者的位置不重合,当然实际也不可能重合. 先设置一个简单的位置
雷达与x轴偏-0.1 相机与x轴偏0.1,所以两者仅在y方向上偏0.2.之后在进行外参标定的时候再把各方向的偏差加上
<joint name=camera_j2 type=fixed> <parent link=link_2/> <child link=camera_mount/> <origin xyz=0.1 ${sizegain*0.01+0.29} 0 rpy=${m_pi} 0 ${m_pi/2} /> <axis xyz=1 0 0 /> <limit lower=-2.094 upper=2.670 effort=10 velocity=1.0 /> <joint_properties damping=0.0 friction=0.0/> </joint>
<joint name=lidar_joint type=fixed> <parent link=link_2/> <child link=livox_lidar_link/> <origin xyz=-0.1 ${sizegain*0.01+0.29} 0.002 rpy=${180*m_pi/180} ${0*m_pi/180} ${m_pi*0.5} /> <axis xyz=1 0 0 /> </joint>
相机与激光雷达视野匹配
我们知道激光雷达是没有镜头的,所以激光雷达的视场角是多少就是多少,无法改变.(实际场景中)
那么想让相机与激光雷达的视野匹配,只能选择相机的镜头,让水平视场角和垂直视场角两者更为接近.
激光雷达仿真对应的具体型号是livox avia ,该雷达的视野如下:
非重复式扫描 70.4° * 77.2°
在gazebo中也是这样设置的
<xacro:property name=horizontal_fov value=70.4/> <xacro:property name=vertical_fov value=77.2/>
所以在gazebo中设置相机的参数如下:(水平角是70.4,像素是4096*3000)
<gazebo reference=camera_mount> <turngravityoff>false</turngravityoff> <sensor type=camera name=camera_node> <update_rate>5</update_rate> <camera name=head> <horizontal_fov>${70.4*m_pi/180}</horizontal_fov> <image> <width>4096</width> <height>3000</height> <format>r8g8b8</format> </image> <clip> <near>0.02</near> <far>300</far> </clip> <noise> <type>gaussian</type> <mean>0.0</mean> <stddev>0.007</stddev> </noise> </camera> <plugin name=gazebo_camera filename=libgazebo_ros_camera.so> <alwayson>true</alwayson> <updaterate>10</updaterate> <cameraname>/camera</cameraname> <imagetopicname>image_raw</imagetopicname> <camerainfotopicname>camera_info</camerainfotopicname> <framename>camera_link</framename> <hackbaseline>0.07</hackbaseline> <distortionk1>0.0</distortionk1> <distortionk2>0.0</distortionk2> <distortionk3>0.0</distortionk3> <distortiont1>0.0</distortiont1> <distortiont2>0.0</distortiont2> </plugin> </sensor> </gazebo>
rviz中检查成像效果
在云台前,放一个墙
看激光雷达的点云和相机的图像的墙的占幅比,如果上面调的视野一致的化,那么应该不会差太多.
墙横过来的效果
创建标定棋盘
编辑一个棋盘的sdf文件,这种文件太长了,就不在这放了. 展示下想让棋盘待在空中不掉下来的关键部分:
static 为true 则不受重力影响
pose 就是 在world 的位置 x y z 和三个姿态角
在rviz中检查下标定棋盘别太小就行.
创建标定板
标定板最好可以设置大点的,矩形板就行
<?xml version='1.0'?><sdf version=1.4><model name=board> <pose>4 0 2 0 1.57079 0</pose> <static>true</static> <link name=board> <pose>0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0</pose> <inertial> <mass>0.01</mass> <inertia> <!-- interias are tricky to compute --> <!-- http://answers.gazebosim.org/question/4372/the-inertia-matrix-explained/ --> <ixx>0.083</ixx> <!-- for a box: ixx = 0.083 * mass * (y*y + z*z) --> <ixy>0.0</ixy> <!-- for a box: ixy = 0 --> <ixz>0.0</ixz> <!-- for a box: ixz = 0 --> <iyy>0.083</iyy> <!-- for a box: iyy = 0.083 * mass * (x*x + z*z) --> <iyz>0.0</iyz> <!-- for a box: iyz = 0 --> <izz>0.083</izz> <!-- for a box: izz = 0.083 * mass * (x*x + y*y) --> </inertia> </inertial> <collision name=collision> <geometry> <box> <size>0.02 0.02 0.005</size> </box> </geometry> </collision> <visual name=sqr11> <geometry> <box> <size>2 2.5 0.005</size> </box> </geometry> <material> <ambient>0 0 0 1</ambient> <diffuse>0 0 0 1</diffuse> <specular>0.1 0.1 0.1 1</specular> <emissive>0 0 0 0</emissive> </material> </visual> </model></sdf>
场景效果检测
最后控制无人机飞起来,然后看标定板在相机和雷达里的视野情况
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livox 激光雷达,可以产生livox激光雷达这种的固态雷达的数据
相机,生成图像
棋盘标定板
矩形标定板
激光雷达和相机可以一起改变角度和位置(世界坐标系下)
这个场景要求想起了之前搭建的一个无人机和云台,那么在上面再装一个livox avia 和 一个 carema就ok了
云台装在一个无人机上,刚好可以移动及改变 雷达和相机的姿态.
场景搭建
创建一个云台挂在无人机上
这个是之前搭建好的,不重点说了,直接上图,就是下面这个样子
其中无人机和云台的尺寸比较小,和livox和camera的比例不太一致,不过仿真就不那么追求完美了,可以用就行.
云台是这样的:
灰色的是云台的gimbal_base_link,用于与无人机的连接,连接方式是固定的,所以云台的航向是完全锁定机头方向的
<joint name=${name}_joint type=fixed> <parent link=${parent}/> <child link=gimbal_base_link/> <origin xyz=0 0 -0.05 rpy=${m_pi} 0 ${m_pi/2} /> <axis xyz=0 0 1 /> </joint>
蓝色的是link1,向下延伸杆.与gimbal_base_link为固定连接.
红色的是云台平台的主体link2 , 与link1, 连接一个joint,用于俯仰的控制
<joint name=swivel_j1 type=revolute> <parent link=link_1/> <child link=link_2/> <origin xyz=0 0 ${sizegain*0.01} rpy=0 0 0 /> <axis xyz=1 0 0 /> <limit lower=-1.745 upper=2.356 effort=10 velocity=1.0 /> <joint_properties damping=0 friction=0/> </joint> <transmission name=tran2> <type>transmission_interface/simpletransmission</type> <joint name=swivel_j1> <hardwareinterface>hardware_interface/effortjointinterface</hardwareinterface> </joint> <actuator name=motor2> <hardwareinterface>hardware_interface/effortjointinterface</hardwareinterface> <mechanicalreduction>1</mechanicalreduction> </actuator> </transmission>
创建一个livox 和camera 挂在云台上
上面说了尺寸问题,为了避免数据被遮挡,需要将雷达和相机往前放
雷达和相机放在 link2 上, 为了标定外参,设置两者的位置不重合,当然实际也不可能重合. 先设置一个简单的位置
雷达与x轴偏-0.1 相机与x轴偏0.1,所以两者仅在y方向上偏0.2.之后在进行外参标定的时候再把各方向的偏差加上
<joint name=camera_j2 type=fixed> <parent link=link_2/> <child link=camera_mount/> <origin xyz=0.1 ${sizegain*0.01+0.29} 0 rpy=${m_pi} 0 ${m_pi/2} /> <axis xyz=1 0 0 /> <limit lower=-2.094 upper=2.670 effort=10 velocity=1.0 /> <joint_properties damping=0.0 friction=0.0/> </joint>
<joint name=lidar_joint type=fixed> <parent link=link_2/> <child link=livox_lidar_link/> <origin xyz=-0.1 ${sizegain*0.01+0.29} 0.002 rpy=${180*m_pi/180} ${0*m_pi/180} ${m_pi*0.5} /> <axis xyz=1 0 0 /> </joint>
相机与激光雷达视野匹配
我们知道激光雷达是没有镜头的,所以激光雷达的视场角是多少就是多少,无法改变.(实际场景中)
那么想让相机与激光雷达的视野匹配,只能选择相机的镜头,让水平视场角和垂直视场角两者更为接近.
激光雷达仿真对应的具体型号是livox avia ,该雷达的视野如下:
非重复式扫描 70.4° * 77.2°
在gazebo中也是这样设置的
<xacro:property name=horizontal_fov value=70.4/> <xacro:property name=vertical_fov value=77.2/>
所以在gazebo中设置相机的参数如下:(水平角是70.4,像素是4096*3000)
<gazebo reference=camera_mount> <turngravityoff>false</turngravityoff> <sensor type=camera name=camera_node> <update_rate>5</update_rate> <camera name=head> <horizontal_fov>${70.4*m_pi/180}</horizontal_fov> <image> <width>4096</width> <height>3000</height> <format>r8g8b8</format> </image> <clip> <near>0.02</near> <far>300</far> </clip> <noise> <type>gaussian</type> <mean>0.0</mean> <stddev>0.007</stddev> </noise> </camera> <plugin name=gazebo_camera filename=libgazebo_ros_camera.so> <alwayson>true</alwayson> <updaterate>10</updaterate> <cameraname>/camera</cameraname> <imagetopicname>image_raw</imagetopicname> <camerainfotopicname>camera_info</camerainfotopicname> <framename>camera_link</framename> <hackbaseline>0.07</hackbaseline> <distortionk1>0.0</distortionk1> <distortionk2>0.0</distortionk2> <distortionk3>0.0</distortionk3> <distortiont1>0.0</distortiont1> <distortiont2>0.0</distortiont2> </plugin> </sensor> </gazebo>
rviz中检查成像效果
在云台前,放一个墙
看激光雷达的点云和相机的图像的墙的占幅比,如果上面调的视野一致的化,那么应该不会差太多.
墙横过来的效果
创建标定棋盘
编辑一个棋盘的sdf文件,这种文件太长了,就不在这放了. 展示下想让棋盘待在空中不掉下来的关键部分:
static 为true 则不受重力影响
pose 就是 在world 的位置 x y z 和三个姿态角
在rviz中检查下标定棋盘别太小就行.
创建标定板
标定板最好可以设置大点的,矩形板就行
<?xml version='1.0'?><sdf version=1.4><model name=board> <pose>4 0 2 0 1.57079 0</pose> <static>true</static> <link name=board> <pose>0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0</pose> <inertial> <mass>0.01</mass> <inertia> <!-- interias are tricky to compute --> <!-- http://answers.gazebosim.org/question/4372/the-inertia-matrix-explained/ --> <ixx>0.083</ixx> <!-- for a box: ixx = 0.083 * mass * (y*y + z*z) --> <ixy>0.0</ixy> <!-- for a box: ixy = 0 --> <ixz>0.0</ixz> <!-- for a box: ixz = 0 --> <iyy>0.083</iyy> <!-- for a box: iyy = 0.083 * mass * (x*x + z*z) --> <iyz>0.0</iyz> <!-- for a box: iyz = 0 --> <izz>0.083</izz> <!-- for a box: izz = 0.083 * mass * (x*x + y*y) --> </inertia> </inertial> <collision name=collision> <geometry> <box> <size>0.02 0.02 0.005</size> </box> </geometry> </collision> <visual name=sqr11> <geometry> <box> <size>2 2.5 0.005</size> </box> </geometry> <material> <ambient>0 0 0 1</ambient> <diffuse>0 0 0 1</diffuse> <specular>0.1 0.1 0.1 1</specular> <emissive>0 0 0 0</emissive> </material> </visual> </model></sdf>
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