ROS 八叉樹地圖構建 - 給 octomap_server 增加半徑濾波器！

登龍發表於2020-08-11
ROS地圖Server

為了在每幀點雲中濾除噪聲點，選擇了半徑濾波器，也用高斯濾波器測試過，但是沒有半徑效果好，這裡記錄下在 octomap_server 中增加半徑濾波器的步驟，並在 launch 中配置濾波器引數。

一、半徑濾波器基本原理

放一張彙報用的 PPT 截圖：

原理很簡單就是判斷一個點雲周圍（半徑 R）有沒有足夠多（K）的鄰居點，如果沒有就刪除這個點，否則就保留。

二、基本用法

我一般學習技術喜歡到官網看最原始的教程：Removing outliers using a Conditional or RadiusOutlier removal，這個教程介紹了半徑濾波器（我不清楚中文名到底叫什麼濾波器）的基本用法：

#include <pcl/point_types.h>
#include <pcl/filters/radius_outlier_removal.h>

// 輸入待濾波的原始點雲指標
pcl::PointCloud<pcl::PointXYZ>::Ptr cloud (new pcl::PointCloud<pcl::PointXYZ>);

// 儲存濾波後的點雲指標
pcl::PointCloud<pcl::PointXYZ>::Ptr cloud_filtered (new pcl::PointCloud<pcl::PointXYZ>);

// 建立濾波器物件
pcl::RadiusOutlierRemoval<pcl::PointXYZ> outrem;

// 設定要濾波的點雲
outrem.setInputCloud(cloud);

// 設定濾波半徑
outrem.setRadiusSearch(0.8);

// 設定濾波最少近鄰數
outrem.setMinNeighborsInRadius (2);

// 執行半徑濾波
outrem.filter (*cloud_filtered);

如果第一次使用 PCL 的濾波器，可以把這個教程自己執行一遍，我之前執行過了，這次就不貼程式碼了，下面分享下我在實際專案中如果使用這個半徑濾波器對我的 octomap_server 構建的八叉樹地圖進行濾波。

三、給我的地圖濾波

3.1 定義半徑濾波器引數

半徑濾波器有 2 個引數：濾波半徑和半徑內部鄰居數，注意資料型別

// 濾波半徑
double m_outrem_radius;

// 半徑內的鄰居數
int m_outrem_neighbors;

在建構函式初始化列表中初始化：

OctomapServer::OctomapServer(const ros::NodeHandle private_nh_, const ros::NodeHandle &nh_)
: ...,
  m_outrem_radius(-std::numeric_limits<double>::max()),
  m_outrem_neighbors(-std::numeric_limits<int>::max()),
  ...

從 launch 中讀取啟動引數：

// add outrem filter
m_nh_private.param("outrem_radius", m_outrem_radius, m_outrem_radius);
m_nh_private.param("outrem_neighbors", m_outrem_neighbors, m_outrem_neighbors);

3.2 執行半徑濾波

在 InsertPointCloudCallBack 函式的 PassThough 前執行半徑濾波，即對每一幀點雲在構建八叉樹地圖前進行濾波，主要是為了去掉單獨的離群點：

// 對一幀 pc 點雲進行半徑濾波
pcl::RadiusOutlierRemoval<pcl::PointXYZRGB> outrem;

// 這裡需要傳遞指標，因為我的 pc 不是指標，所以這裡做了 makeShared
outrem.setInputCloud(pc.makeShared());

// 設定濾波半徑，這裡設定為 1m
outrem.setRadiusSearch(m_outrem_radius); 

// 設定濾波近鄰數，這裡設定為 10 個
outrem.setMinNeighborsInRadius (m_outrem_neighbors);

// 執行濾波
outrem.filter(pc);

3.3 在 launch 中配置半徑濾波器引數

<param name = "outrem_radius" type = "double" value = "1.0">
<param name = "outrem_neighbors" type = "int" value = "10">

這樣以後就可以從 launch 中直接配置濾波器的引數了，不用每次修改再重新編譯，這樣除錯起來非常方便。

3.4 濾波結果

這是原始地圖，15cm 解析度，紅框內部有很多單個的點：

這是濾波後的效果，濾波半徑 1m，近鄰點 10 個：

效果還是可以的，希望能對你有幫助，如果使用其他的濾波器，按照官方的教程來就行了，掌握學習方法才是最重要的：）

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