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ICEORY/DeepStream

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DeepStream: A Demo for LiDAR-RGB Fusion

DeepStream 是一个基于Livox Horizon激光雷达和海康工业相机开发的多传感器融合测试平台。该平台当前的主要功能是:融合来自激光雷达和彩色相机的数据。

完整功能演示 - 视频链接

目录

依赖环境安装

  1. 操作系统:Ubuntu 20.04,zsh(建议安装 oh-my-zsh)

  2. 自行搜索安装 PyQT5,ROS noetic,anaconda3 (python3.6.13)

  3. Livox 激光雷达驱动 请按照文档说明安装 Livox激光雷达驱动,在激光雷达的驱动安装目录下会生成

    |--- path_to_livox_driver/
    |--- devel/
    |--- src/
    |--- build/

    进入 src/目录下将livox_ros_driver/launch/livox_lidar.launch 中“xfer_format” 配置为 2 (具体说明请参考livox驱动说明)

  4. 海康工业相机驱动安装

    官网下载“机器视觉工业相机客户端MVS V2.1.0 (Linux)”并解压下载的zip压缩包

    根据需要选择对应的版本安装,例如选择 “MVS-2.1.0_x86_64_20201228.deb”安装:

    sudo dpkg -i MVS-2.1.0_x86_64_20201228.deb

    注: 安装后Python例程文件会出现在 /opt/MVS/Samples/64/Python/,请确认路径是否一致,否则需要修改path_to_deepstream/deepstream/hik_cam/hik_cam_linux.py中对应的import路径

传感器标定

参考官方文档

1. 硬件要求

image-20210804093135514

2. 激光雷达与相机连接

自行设计激光雷达与相机连接的底座,并通过某宝进行亚克力板定制。

image-20220407143315267 image-20220407143751534

为了减少在标定时参数的调整,本次标定的硬件安装方式参考官方文档,最终选择如下方式:

08ebc2e5fb6afa7ba0d785ca4da3b7b

3. 相机内参和畸变矩阵计算

任务描述:

计算相机内参和畸变矩阵。以矫正图像和进行后续投影3D点云到2D图像的任务。

标定方法(张正友标定法):

  1. 初始角点检测
  2. 进一步提取亚像素角点
  3. 绘制角点观察结果
  4. 相机标定
  5. 重投影空间三维点,评价标定效果

数据采集:

本次标定选择了黑暗条件下的85寸电视来显示标定图片,一共采集了35帧各个角度的图片:

标定结果——重投影误差:

0.014394424473247082 (误差在允许范围之内)

相机畸变矫正结果:

需要注意的问题:

  1. 张正友标定法对环境干扰非常敏感。因此最后选择了黑暗条件下电视屏幕显示的标定板。
  2. 拍摄角度不够diversity、拍摄图片数目不足导致精度不足。
  3. 拍摄时曝光强度需要仔细调节,否则无法识别角点。

4. 激光雷达与相机的联合标定

标定方法:

基于平面约束的相机激光标定算法。

数据采集:

本次标定选择1m x 1.5m的黑色电视作为标定板。拍摄距离在3米左右。共采集数据15组。

需要注意的问题:

  1. 在采集标定板点云数据时,需要叠加多个frame的点云数据,bag文件录制10s左右,否则单帧点云密度不足会极大影响标定精度。
  2. 手工标记图像角点的精度不足,导致标注的图像角度精度不足,因此影响外参标注的精度。可以采用亚像素优化对手工选择的像素进一步优化解决问题。

标定效果:

5. 标定参数的设置

将得到的参数存于 params 文件夹下:

├─params
│  ├─intrinsic.txt
│  ├─extrinsic.txt
│  └─distort.txt
├─README.md

示例参数:

  • distort.txt

    -0.09732168794279916 0.1023514279653091 0.0003060722976587038 0.0004451042048329594 -0.01596420627741748 
    
  • intrinsic.txt

    1723.253969255113 0 1521.018607274423 0 0 1723.714922079786 1029.277181487616 0 0 0 1 0
    
  • extrinsic.txt

    0.0151031  -0.999863  -0.0068105  -0.0239579 -0.01768  0.00654316  -0.999822  0.0519217 0.99973  0.0152208  -0.0175788  -0.0108779 0  0  0
    

    注意:由于设备和组装的差异,这些参数不能完全适应你的情况,所以你需要自己标定。

运行步骤

  1. 打开linux命令行终端,启动ros

    roscore
  2. 将电脑与海康相机通过USB相连

  3. 将电脑与激光雷达的网口相连 (激光雷达连接说明请参考激光雷达相关文档,主要是将电脑的IP修改为 192.168.1.50)

  4. 运行激光雷达驱动

    cd path_to_livox_driver/
    source devel/setup.zsh # 如果使用bash,则命令是 devel/setup.bash
    roslaunch livox_ros_driver livox_lidar_msg.launch
  5. 注意修改deepstream/hik_cam.py中海康相机驱动相关库的路径

    # append dll path
    ## 嵌入式平台 aarch64架构
    #sys.path.append("/opt/MVS/Samples/aarch64/Python/MvImport") 
    ## 64位linux系统
    sys.path.append("/opt/MVS/Samples/64/Python/MvImport") #
  6. 运行主程序。如果是在NVIDIA开发板上运行,选择双核运行模式,否则会造成卡顿。

    python3 application.py
    

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A Platform for LiDAR-Camera Fusion

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