ROS Navigation中的map_server地图包功能和使用

博客参考 http://wiki.ros.org/map_server 和 https://www.ncnynl.com/archives/201708/1897.html

1. 安装map_server

sudo apt-get install ros-kinetic-map-server

2. 具体使用说明

map_server使得地图的数据变成 ros 的service 可以被调用。其中以两种方式存储。一个是yaml文件，他存储了数据的元数据。一个是image file   他编码了地图的占据性情况。其中 image file 中白色像素是空的，黑色像素是被占据的。色彩或者灰色的是被接受的。

如上可以看到map_server是一个ROS 节点，可以从磁盘读取地图并使用ROS service提供地图，此图是rviz订阅/map服务可视化之后的结果

map_server概要

• map_server包提供了一个map_server ROS 节点, 该节点通过ROS 服务器方式提供地图数据。
• 该包还提供了map_saver命令行utility, 使用该工具可将动态创建的地图保存成文件。

地图格式

• 该包中的工具使用过的地图会被存储在两个文件中。
• 一个是YAML格式的文件描述地图meta-data并命名image文件。
• 另一个image文件用来编码occupancy data。

Image 格式

• Image 指定包含occupancy data的image文件路径,可以是绝对路径，也可以是相对于YAML文件的对象路径

• 白色像素表示自由，黑色像素格表示占用，两种颜色之间的单元表示未知。

• 彩色和灰度图像都适合，但大多数地图是灰度图像（尽管它们存储的好像是以彩色的形式），YAML文件的阈值划分为3类；阈值是在map_server内部完成的。

• 比较阈值参数时，图像单元占用概率的计算如下：occ = (255 - color_avg) / 255.0 （color_avg是用8位数表示的来自于所有通道的平均值）。

• 如果图像是24位颜色，一个单元的颜色0x0a0a0a有一个0.96的概率，这是一个完全占用((255-(0*16+10))/255.0=0.96)。

• 如果像素颜色是0xeeeeee，则占用概率是0.07, 这意味着几乎没有被占用。

• 当ROS消息通信时，占用度被表示为范围为[0-100]的整数，0的意思完全是自由的，100的意思完全占用，特殊值-1完全未知。

• Image data 通过 SDL_Image库读取，取决于sdl_image在特定平台上提供的内容，且支持多种格式。

• 一般来说，Image data 支持大多数流行的图像格式。

• 一个必须要注意的例外是PNG格式在OS X平台上不能被支持。

YAML格式

image: testmap.png
resolution: 0.1
origin: [0.0, 0.0, 0.0]
occupied_thresh: 0.65
free_thresh: 0.196
negate: 0

需要的字段:

• image:指定包含occupancy data的image文件路径; 可以是绝对路径，也可以是相对于YAML文件的对象路径 。

• resolution:地图分辨率，单位是meters/pixel 。

• origin:图中左下角像素的二维位姿，如（x，y，yaw），yaw逆时针旋转(yaw=0表示没有旋转)。系统的很多部分现在忽略yaw值。

• occupied_thresh:像素占用率大于这个阈值则认为完全占用。

• free_thresh:像素占用率比该阈值小被则认为完全自由。

• negate:无论白色或黑色，占用或自由，语义应该是颠倒的（阈值的解释不受影响）。

• negate : Whether the white/black free/occupied semantics should be reversed (interpretation of thresholds is unaffected)

命令行工具

(1) Map_server

• map_server是一个ROS 节点，可以从磁盘读取地图并使用ROS service提供地图。

• 目前实现的map_server可将地图中的颜色值转化成三种占用值： 自由 (0), 占用 (100), 和 未知 (-1).

• 这个工具的未来版本可能会使用0和100之间的值来表达更细致的占用度。

• 命令语法

rosrun map_server map_server mymap.yaml

可视化需要，roscore 和 rviz的配合

• 注意：map data可以通过指定topic或者 service来提取。service的方式最后可能要被废弃。

• 发布的主题

[map_metadata (nav_msgs/MapMetaData)][3] 

• 通过指定话题获取地图的metadata

[map (nav_msgs/OccupancyGrid)][4]

• 通过指定话题获取地图

• 服务

static_map ([nav_msgs/GetMap][5]) 

• 通过该服务来获取地图

• 参数

~frame_id (string, default: "map") 

• 设置已发布的地图的坐标系（The frame to set in the header of the published map. )

(2) map_saver

• map_saver可以把地图保存到磁盘。 例如：从SLAM mapping 服务中保存.

• 命令语法

rosrun map_server map_saver [-f mapname]

• Map_saver获取地图数据，并把它写到map.pgm和map.yaml。

• 使用-f选项为指定地图的存放目录和名称。

• 命令示例

rosrun map_server map_saver -f /home/xxx/map/mm

• /home/xxx/map/为地图目录路径，mm为地图名称，生成后得到mm.yaml和mm.pgm两个文件

• 订阅话题

map (nav_msgs/OccupancyGrid)

• 通过指定话题来获取地图

参考资料：

• http://wiki.ros.org/map_server
• http://blog.csdn.net/x_r_su/article/details/53392272
• http://blog.csdn.net/w383117613/article/details/46860075