すべてのセンサーの手動校正#

概要#

このセクションでは、センサーの外部キャリブレーションに外部手動キャリブレーションを使用します。このプロセスの後、最終的に使用するための正確なキャリブレーション結果は得られませんが、他のツールの初期キャリブレーションは行われます。たとえば、ライダーとライダーまたはカメラとライダーのキャリブレーションフェーズでは、正確で適切なキャリブレーション結果を得るために初期キャリブレーションが必要になります。

キャリブレーションプロセスには、生の LIDAR トピックとカメラトピックを含むサンプルバッグファイルが必要です。以下に、キャリブレーションに使用されるバッグファイルの例を示します:

ROS 2 Bagの校正プロセスの例

Files:             rosbag2_2023_09_06-13_43_54_0.db3
Bag size:          18.3 GiB
Storage id:        sqlite3
Duration:          169.12s
Start:             Sep  6 2023 13:43:54.902 (1693997034.902)
End:               Sep  6 2023 13:46:43.914 (1693997203.914)
Messages:          8504
Topic information: Topic: /sensing/lidar/top/pointcloud_raw | Type: sensor_msgs/msg/PointCloud2 | Count: 1691 | Serialization Format: cdr
                   Topic: /sensing/lidar/front/pointcloud_raw | Type: sensor_msgs/msg/PointCloud2 | Count: 1691 | Serialization Format: cdr
                   Topic: /sensing/camera/camera0/image_rect | Type: sensor_msgs/msg/Image | Count: 2561 | Serialization Format: cdr
                   Topic: /sensing/camera/camera0/camera_info | Type: sensor_msgs/msg/CameraInfo | Count: 2561 | Serialization Format: cdr

外部の手動ベースの校正#

起動ファイルの作成#

まず、extrinsic_calibration_managerパッケージの起動ファイルの作成から始めます。:

cd <YOUR-OWN-AUTOWARE-DIRECTORY>/src/autoware/calibration_tools/sensor
cd extrinsic_calibration_manager/launch
mkdir <YOUR-OWN-SENSOR-KIT-NAME> # i.e. for our guide, it will ve mkdir tutorial_vehicle_sensor_kit
cd <YOUR-OWN-SENSOR-KIT-NAME> # i.e. for our guide, it will ve cd tutorial_vehicle_sensor_kit
touch manual.launch.xml manual_sensor_kit.launch.xml manual_sensors.launch.xml

TIER IV のサンプルセンサーキットaip_x1 を使用しmanual.launch.xml、manual_sensors.launch.xml、manual_sensor_kit.launch.xmlを変更します。したがって、これら 3 つのファイルの内容をaip_x1から作成したファイルにコピーする必要があります。

センサーキットに応じて起動ファイルを変更する#

お好みのテキストエディター (code、gedit など) でこのファイルを開いてください。それで、manual.launch.xmlの変更を開始できます。

(オプション) vehicle_id とセンサーのモデル名を追加することから始めましょう: (値は重要ではありません。これらのパラメーターは起動引数によってオーバーライドされます)

  <arg name="vehicle_id" default="default"/>

  <let name="sensor_model" value="aip_x1"/>
+ <?xml version="1.0" encoding="UTF-8"?>
+ <launch>
-   <arg name="vehicle_id" default="default"/>
+   <arg name="vehicle_id" default="<YOUR_VEHICLE_ID>"/>
+
-   <arg name="sensor_model" default="aip_x1"/>
+   <let name="sensor_model" value="<YOUR_SENSOR_KIT_NAME>"/>

tutorial_vehicle のファイル (manual.launch.xml) の最終バージョンは次のようになります:

??? 注記"チュートリアル車両のmanual.launch.xmlファイルのサンプル"note "

```xml
<?xml version="1.0" encoding="UTF-8"?>
<launch>
    <arg name="vehicle_id" default="tutorial_vehicle"/>

    <let name="sensor_model" value="tutorial_vehicle_sensor_kit"/>

    <group>
        <push-ros-namespace namespace="sensor_kit"/>
        <include file="$(find-pkg-share extrinsic_calibration_manager)/launch/$(var sensor_model)/manual_sensor_kit.launch.xml">
            <arg name="vehicle_id" value="$(var vehicle_id)"/>
        </include>
    </group>

    <group>
        <push-ros-namespace namespace="sensors"/>
        <include file="$(find-pkg-share extrinsic_calibration_manager)/launch/$(var sensor_model)/manual_sensors.launch.xml">
          <arg name="vehicle_id" value="$(var vehicle_id)"/>
        </include>
    </group>

</launch>

```

manual.launch.xmlファイルが完成したら、独自のセンサーモデルのsensor_kit_calibration.yamlにmanual_sensor_kit.launch.xmlを実装する準備が整います:

オプションで、このXMLスニペットに対してsensor_modelとvehicle_idを変更することもできます。:

...
  <arg name="vehicle_id" default="default"/>

  <let name="sensor_model" value="aip_x1"/>
+ <?xml version="1.0" encoding="UTF-8"?>
+ <launch>
-   <arg name="vehicle_id" default="default"/>
+   <arg name="vehicle_id" default="<YOUR_VEHICLE_ID>"/>
+
-   <arg name="sensor_model" default="aip_x1"/>
+   <let name="sensor_model" value="<YOUR_SENSOR_KIT_NAME>"/>
...

次に、すべてのセンサーフレームを子フレームとして extrinsic_calibration_managerに追加します:

   <!-- extrinsic_calibration_manager -->
-  <node pkg="extrinsic_calibration_manager" exec="extrinsic_calibration_manager" name="extrinsic_calibration_manager" output="screen">
-    <param name="parent_frame" value="$(var parent_frame)"/>
-    <param name="child_frames" value="
-    [velodyne_top_base_link,
-    livox_front_left_base_link,
-    livox_front_center_base_link,
-    livox_front_right_base_link]"/>
-  </node>
+   <node pkg="extrinsic_calibration_manager" exec="extrinsic_calibration_manager" name="extrinsic_calibration_manager" output="screen">
+     <param name="parent_frame" value="$(var parent_frame)"/>
+     <!-- add your sensor frames here -->
+     <param name="child_frames" value="
+     [<YOUE_SENSOR_BASE_LINK>,
+     YOUE_SENSOR_BASE_LINK,
+     YOUE_SENSOR_BASE_LINK,
+     YOUE_SENSOR_BASE_LINK
+     ...]"/>
+   </node>

tutorial_vehicle には 4 つのセンサー (2つのLIDAR、1 つのカメラ、1 つの GNSS/INS) があるため、次のようになります:

??? 注記"つまり、tutorial_vehicle の extrinsic_calibration_managerのchild_frames"

```xml
+   <!-- extrinsic_calibration_manager -->
+   <node pkg="extrinsic_calibration_manager" exec="extrinsic_calibration_manager" name="extrinsic_calibration_manager" output="screen">
+     <param name="parent_frame" value="$(var parent_frame)"/>
+     <!-- add your sensor frames here -->
+     <param name="child_frames" value="
+     [rs_helios_top_base_link,
+     rs_bpearl_front_base_link,
+     camera0/camera_link,
+     gnss_link]"/>
+   </node>
```

最後に、センサーのフレームごとに手動キャリブレーターを起動します。 calibrator.launch.xml起動ファイル引数の名前空間 (ns) と child_frame引数を更新してください:

-  <include file="$(find-pkg-share extrinsic_manual_calibrator)/launch/calibrator.launch.xml">
-    <arg name="ns" value="$(var parent_frame)/velodyne_top_base_link"/>
-    <arg name="parent_frame" value="$(var parent_frame)"/>
-    <arg name="child_frame" value="velodyne_top_base_link"/>
-  </include>
+  <!-- extrinsic_manual_calibrator -->
+  <include file="$(find-pkg-share extrinsic_manual_calibrator)/launch/calibrator.launch.xml">
+    <arg name="ns" value="$(var parent_frame)/<YOUR_SENSOR_BASE_LINK>"/>
+    <arg name="parent_frame" value="$(var parent_frame)"/>
+    <arg name="child_frame" value="<YOUR_SENSOR_BASE_LINK>""/>
+  </include>
+
+  ...
+  ...
+  ...
+  ...
+  ...
+

??? 注記"つまり、各tutorial_vehicleのセンサーキットのcalibrator.launch.xml"

```xml
+  <!-- extrinsic_manual_calibrator -->
+  <include file="$(find-pkg-share extrinsic_manual_calibrator)/launch/calibrator.launch.xml">
+    <arg name="ns" value="$(var parent_frame)/rs_helios_top_base_link"/>
+    <arg name="parent_frame" value="$(var parent_frame)"/>
+    <arg name="child_frame" value="rs_helios_top_base_link"/>
+  </include>
+
+  <include file="$(find-pkg-share extrinsic_manual_calibrator)/launch/calibrator.launch.xml">
+    <arg name="ns" value="$(var parent_frame)/rs_bpearl_front_base_link"/>
+    <arg name="parent_frame" value="$(var parent_frame)"/>
+    <arg name="child_frame" value="rs_bpearl_front_base_link"/>
+  </include>
+
+  <include file="$(find-pkg-share extrinsic_manual_calibrator)/launch/calibrator.launch.xml">
+    <arg name="ns" value="$(var parent_frame)/camera0/camera_link"/>
+    <arg name="parent_frame" value="$(var parent_frame)"/>
+    <arg name="child_frame" value="camera0/camera_link"/>
+  </include>
+
+  <include file="$(find-pkg-share extrinsic_manual_calibrator)/launch/calibrator.launch.xml">
+    <arg name="ns" value="$(var parent_frame)/gnss_link"/>
+    <arg name="parent_frame" value="$(var parent_frame)"/>
+    <arg name="child_frame" value="gnss_link"/>
+  </include>
+ </launch>
```

tutorial_vehicleのmanual_sensor_kit.launch.xmlの最終バージョンは次のようになります:

??? 注記"tutorial_vehicleのmanual_sensor_kit.launch.xmlのサンプル"

```xml
<?xml version="1.0" encoding="UTF-8"?>
<launch>
    <arg name="vehicle_id" default="tutorial_vehicle"/> <!-- You can update with your own vehicle_id -->

    <let name="sensor_model" value="tutorial_vehicle_sensor_kit"/> <!-- You can update with your own sensor model -->
    <let name="parent_frame" value="sensor_kit_base_link"/>

    <!-- extrinsic_calibration_client -->
    <arg name="src_yaml" default="$(find-pkg-share individual_params)/config/$(var vehicle_id)/$(var sensor_model)/sensor_kit_calibration.yaml"/>
    <arg name="dst_yaml" default="$(env HOME)/sensor_kit_calibration.yaml"/>

    <node pkg="extrinsic_calibration_client" exec="extrinsic_calibration_client" name="extrinsic_calibration_client" output="screen">
        <param name="src_path" value="$(var src_yaml)"/>
        <param name="dst_path" value="$(var dst_yaml)"/>
    </node>

    <!-- extrinsic_calibration_manager -->
    <node pkg="extrinsic_calibration_manager" exec="extrinsic_calibration_manager" name="extrinsic_calibration_manager" output="screen">
        <param name="parent_frame" value="$(var parent_frame)"/>
        <!-- Please Update with your own sensor frames -->
        <param name="child_frames" value="
    [rs_helios_top_base_link,
    rs_bpearl_front_base_link,
    camera0/camera_link,
    gnss_link]"/>
    </node>

    <!-- extrinsic_manual_calibrator -->
    <!-- Please create a launch for all sensors that you used. -->
    <include file="$(find-pkg-share extrinsic_manual_calibrator)/launch/calibrator.launch.xml">
        <arg name="ns" value="$(var parent_frame)/rs_helios_top_base_link"/>
        <arg name="parent_frame" value="$(var parent_frame)"/>
        <arg name="child_frame" value="rs_helios_top_base_link"/>
    </include>

    <include file="$(find-pkg-share extrinsic_manual_calibrator)/launch/calibrator.launch.xml">
        <arg name="ns" value="$(var parent_frame)/rs_bpearl_front_base_link"/>
        <arg name="parent_frame" value="$(var parent_frame)"/>
        <arg name="child_frame" value="rs_bpearl_front_base_link"/>
    </include>

    <include file="$(find-pkg-share extrinsic_manual_calibrator)/launch/calibrator.launch.xml">
        <arg name="ns" value="$(var parent_frame)/camera0/camera_link"/>
        <arg name="parent_frame" value="$(var parent_frame)"/>
        <arg name="child_frame" value="camera0/camera_link"/>
    </include>

    <include file="$(find-pkg-share extrinsic_manual_calibrator)/launch/calibrator.launch.xml">
        <arg name="ns" value="$(var parent_frame)/gnss_link"/>
        <arg name="parent_frame" value="$(var parent_frame)"/>
        <arg name="child_frame" value="gnss_link"/>
    </include>
</launch>
```

変更したsensors_calibration.yamlファイルに従ってmanual_sensors.launch.xmlファイルを更新できます。センサーをtutorial_vehicleのbase_linkに関して直接調整するつもりはないので、このファイルは変更しません。

外部手動校正器によるセンサーの校正#

extrinsic_calibration_managerパッケージのmanual.launch.xml およびmanual_sensor_kit.launch.xmlファイルが完成したら、パッケージをビルドする必要があります:

colcon build --symlink-install --cmake-args -DCMAKE_BUILD_TYPE=Release --packages-select extrinsic_calibration_manager

これで、手動キャリブレーターを起動して使用する準備が整いました:

ros2 launch extrinsic_calibration_manager calibration.launch.xml mode:=manual sensor_model:=<OWN-SENSOR-KIT> vehicle_model:=<OWN-VEHICLE-MODEL> vehicle_id:=<VEHICLE-ID>

チュートリアル車両の場合:

ros2 launch extrinsic_calibration_manager calibration.launch.xml mode:=manual sensor_model:=tutorial_vehicle_sensor_kit vehicle_model:=tutorial_vehicle vehicle_id:=tutorial_vehicle

次に、ROS 2 バッグファイルを再生します:

ros2 bag play <rosbag_path> --clock -l -r 0.2 \
--remap /tf:=/null/tf /tf_static:=/null/tf_static # if tf is recorded

手動の rqt_reconfigure ウィンドウが表示され、センサーの rviz2 結果に従って手動でキャリブレーションを更新します。

Refreshボタンを押してからExpand Allボタンを押します。tutorial_vehicle のフレームは次のようになります:

Filterエリアにターゲットフレーム名 (つまり、front、helios など) を書き込み、tuneable_static_tf_broadcaster_nodeを選択すると、 RQTパネルでtf_x, tf_y, tf_z, tf_roll, tf_pitch and tf_yawの値を調整できます。
手動調整が終了したら、次のコマンドを使用してキャリブレーション結果を保存できます:

ros2 topic pub /done std_msgs/Bool "data: true"

その後、$HOME/*.yamlで出力ファイルを確認できます。

警告

他のキャリブレーションを使用する前に、最初のキャリブレーションプロセスが重要になる場合があります。 LIDAR-LIDAR キャリブレーションとカメラ-LIDAR キャリブレーションについて検討します。現時点では、まったく同じフレームで 2 つのセンサーをキャリブレーションするのは難しいため、センサー間でほぼ (完全である必要はありません) キャリブレーションペアを見つける必要があります。

これは、tutorial_vehicle での手動調整プロセスをデモンストレーションするビデオです: