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ROS 点云配准与姿态估计

news 2025/10/12 8:58:45

这边博客介绍了我们的一个开源仓库，该仓库实现了在 ROS Noetic 环境下使用点云配准并进行姿态估计的功能，并以服务的形式进行调用。博客的剩下部分直接搬运 Github 仓库中的 README 中文片段。如果你对这个功能感兴趣，建议关注该仓库，因为所有 Bug 修复与功能更新都以 Github 仓库优先，CSDN 博客更新可能存在滞后。

Github 链接：https://github.com/GaohaoZhou-ops/pointcloud_registration

在这里插入图片描述

PointCloud Registration

这个功能包是基于 open3d 实现了 ROS 点云配准服务节点。该仓库的功能在以下配准中通过了测试：

Device	Plantform	OS	ROS
Nvidia Jetson Orin	Arm64	Ubuntu 20.04	Noetic

Contributors

该工程由 中国科学院自动化研究所 提供硬件与测试场地，同时以下人员在该项目的开发中做出了巨大贡献，在此感谢他们的付出：

WenJiang Xu 徐文江，PengFei Yi 易鹏飞，JingKai Xu 徐靖凯，XingYu Wang 王行宇，YaNan Hao 郝亚楠，YuWei Wang 王雨薇

How to Use

Step1. Clone this repo

进入到你的工作空间中拉取该仓库，假设你的工作空间为 reg_ws：

$ cd reg_ws/src
$ git clone xxx

Step2. Create conda env

新建一个 conda 环境并安装以下依赖:

$ conda create -n o3d python=3.10
$ pip install open3d pyyaml rospkg numpy==1.24.3

Step3. Build Workspace

返回到工作空间目录下编译该空间，编译成功后激活 conda 环境：

(base) $ cd reg_ws
(base) $ conda deactivate 
(base) $ catkin_make(base) $ conda activate o3d

Step4. [optional] Run Test

在使用之前可以先运行测试脚本以确保 open3d 配准功能正常。如果你不想要打开 GUI 界面，修改脚本中的 DISPLAY 变量为 False：

(o3d) $ python src/pointcloud_registration/scripts/test_without_ros.py demo

Before Reg	After Reg

如果你在运行后遇到了 Segmentation Fault 问题，有可能是由于 numpy 版本导致的，将其降级为 1.xx 版本：

(o3d) $ pip install -U numpy==1.24.3

Step5. [optional] Create Target File

我们建议使另外一个开源的 RGBD 重建仓库创建 target 点云，或者如果你有带有 Lidar 的 iPhone 设备可以下载 App Store 中的 3D Scanner 软件扫描你感兴趣的物体用于重建。

如果上述条件你都不具备，那么运行下面的节点来采集当前帧点云：

(o3d) $ roslaunch pointcloud_registration allocate_pcd.launch

调用服务并传入参数，如果你不修改 min max 参数则会使用 bounding box 范围为 x=[-1.0,1.0], y=[-1.0,1.0], z=[-1.0,1.0]：

(o3d) $ rosservice call /pointcloud_accumulator_node/save_cloud "{filename: 'demo', min_x: 0.0, max_x: 0.
0, min_y: 0.0, max_y: 0.0, min_z: 0.0, max_z: 0.0}" success: True
message: "Successfully saved point cloud with 6705 points to /home/orin/Desktop/point_reg/src/pointcloud_registration/pcd_files/demo.pcd"

在这里插入图片描述

Step6. Use Point Cloud Register

在执行脚本之前需要确保 pcd_files 文件夹中有你的 target 点云文件，如果你需要保存当前正在使用的 target 和 source 点云用于 debug，可以修改 launch 文件中的 write_file 参数。

(o3d) $ roslaunch pointcloud_registration registration.launch

调用服务并将 target 点云文件名作为参数 target_cloud_name 传入：

(o3d) $ rosservice call /pointcloud_registration_node/register "{target_cloud_name: 'demo', voxel_size: 0.0, max_correspondence_distance: 0.0, crop_min_x: 0.0,crop_max_x: 0.0, crop_min_y: 0.0, crop_max_y: 0.0, crop_min_z: 0.0, crop_max_z: 0.0}" success: True
message: "Registration successful with fitness score: 0.9940"
transformation: translation: x: -0.060025553054253854y: 0.03020713014616973z: -0.00028744602569820155rotation: x: 0.019895079499856496y: -0.06213543298323554z: -0.0037846292055216057w: 0.9978622401721878

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