Ubuntu 20.04 + ROS Noetic: 构建

Dynablox

一种基于在线体积映射的方法，用于在复杂环境中实时检测各种动态物体。

论文

如果您发现此软件包对您的研究有用，请考虑引用我们的论文：

Lukas Schmid, Olov Andersson, Aurelio Sulser, Patrick Pfreundschuh, 和 Roland Siegwart. "Dynablox: 复杂环境中多样动态物体的实时检测"发表于《IEEE机器人与自动化快报（RA-L）》，第8卷，第10期，6259-6266页，2023年10月。[ IEEE | ArXiv | 视频 ]

@article{schmid2023dynablox,
  title={Dynablox: Real-time Detection of Diverse Dynamic Objects in Complex Environments},
  author={Schmid, Lukas, and Andersson, Olov, and Sulser, Aurelio, and Pfreundschuh, Patrick, and Siegwart, Roland},
  booktitle={IEEE Robotics and Automation Letters (RA-L)},
  year={2023},
  volume={8},
  number={10},
  pages={6259 - 6266},
  doi={10.1109/LRA.2023.3305239}}
}

视频

在YouTube上可以观看问题、方法和结果的简要概述： <img src=https://user-images.githubusercontent.com/36043993/233706937-1ccd0c03-d86b-4e4f-ad47-48c38e8a7f8d.png alt="Dynablox YouTube视频">

设置

这个软件包有一个可用的Docker镜像。请查看DockerHub页面上的使用说明。

安装

版本说明： 本软件包是在Ubuntu 20.04和ROS Noetic环境下开发的。其他版本也应该可以使用，但不能保证完全支持。

如果尚未安装，请安装ROS。我们推荐使用Desktop-Full版本。

如果尚未设置，请设置catkin工作空间：

mkdir -p ~/catkin_ws/src
cd ~/catkin_ws
catkin init
catkin config --extend /opt/ros/$ROS_DISTRO
catkin config --cmake-args -DCMAKE_BUILD_TYPE=RelWithDebInfo
catkin config --merge-devel

安装系统依赖：

sudo apt-get install python3-vcstool python3-catkin-tools ros-$ROS_DISTRO-cmake-modules protobuf-compiler autoconf git rsync -y

使用SSH密钥克隆仓库：

cd ~/catkin_ws/src
git clone git@github.com:ethz-asl/dynablox.git

安装ROS依赖：

cd ~/catkin_ws/src
vcs import . < ./dynablox/ssh.rosinstall --recursive

构建：
```
catkin build dynablox_ros
```

数据集

为了运行演示，我们使用城市动态物体激光雷达（DOALS）数据集。要下载数据并为我们的演示预处理，请使用提供的脚本：

roscd dynablox_ros/scripts
./download_doals_data.sh /home/$USER/data/DOALS # 或您选择的数据目标位置。

我们还收集了一个新的数据集，包含复杂场景中的各种动态物体。完整的数据集和描述可以在这里找到。要下载处理好的、可直接运行的演示数据，请使用提供的脚本：

roscd dynablox_ros/scripts
./download_dynablox_data.sh /home/$USER/data/Dynablox # 或您选择的数据目标位置。

示例

运行DOALS序列

如果尚未完成，请按照这里的说明下载DOALS数据集。

调整dynablox_ros/launch/run_experiment.launch中的数据集路径：

<arg name="bag_file" default="/home/$(env USER)/data/DOALS/hauptgebaeude/sequence_1/bag.bag" />

运行

roslaunch dynablox_ros run_experiment.launch

现在您应该能看到动态物体在传感器移动过程中被检测到：

运行DOALS示例

运行Dynablox序列

如果尚未完成，请按照这里的说明下载Dynablox数据集。

调整dynablox_ros/launch/run_experiment.launch中的数据集路径，并将use_doals设置为false：

<arg name="use_doals" default="false" /> 
<arg name="bag_file" default="/home/$(env USER)/data/Dynablox/processed/ramp_1.bag" />

运行

roslaunch dynablox_ros run_experiment.launch

现在您应该能看到动态物体在传感器移动过程中被检测到：

运行和评估实验

运行实验

如果尚未完成，请按照此处所述下载DOALS数据集。

在 dynablox_ros/launch/run_experiment.launch 中调整数据集路径：

<arg name="bag_file" default="/home/$(env USER)/data/DOALS/hauptgebaeude/sequence_1/bag.bag" />

在 dynablox_ros/launch/run_experiment.launch 中，设置 evaluate 标志，调整地面真值数据路径，并指定存储生成的输出数据的位置：

<arg name="evaluate" default="true" />
<arg name="eval_output_path" default="/home/$(env USER)/dynablox_output/" />
<arg name="ground_truth_file" default="/home/$(env USER)/data/DOALS/hauptgebaeude/sequence_1/indices.csv" />

运行

roslaunch dynablox_ros run_experiment.launch

等待数据集处理完成。之后Dynablox应自动关闭。

分析数据

打印检测性能指标：

运行：

roscd dynablox_ros/src/evaluation
python3 evaluate_data.py /home/$USER/dynablox_output

现在您应该可以看到该文件夹中所有实验的性能统计数据：

1/1 数据条目已完成。
数据                     物体_IoU               物体_精确度              物体_召回率
hauptgebaeude_1          89.8 +- 5.6              99.3 +- 0.4                   90.3 +- 5.6
全部                      89.8 +- 5.6              99.3 +- 0.4                   90.3 +- 5.6

检查分割结果：
1. 运行：
```
roslaunch dynablox_ros cloud_visualizer.launch file_path:=/home/$USER/dynablox_output/clouds.csv
```
1. 现在您应该可以看到标注的地面真值点云的分割结果，显示真阳性（绿色）、真阴性（黑色）、假阳性（蓝色）、假阴性（红色）和超出范围（灰色）的点：
检查运行时间和配置： 每个实验的附加信息会自动存储在 timings.txt 和 config.txt 中。

高级选项

为实验添加漂移： 要运行带有漂移的实验，请在 dynablox_ros/launch/run_experiment.launch 中指定预先计算的漂移方案之一：
```
<arg name="drift_simulation_rollout" default="doals/hauptgebaeude/sequence_1/light_3.csv" />
```
所有预先计算的方案都可以在 drift_simulation/config/rollouts 中找到。请注意，指定的序列需要与正在播放的数据匹配。对于每个序列，每种强度都有3个方案。

或者，使用 drift_simulation/launch/generate_drift_rollout.launch 为其他数据集创建新的方案。
更改Dynablox的配置： Dynablox中存在的所有参数都列在 dynablox_ros/config/motion_detector/default.yaml 中，请随意根据您的使用情况调整方法！