0x00 概述

在前面的文章中，我們介紹如何自動導航時，都是基于使用gmapping或者hector_mapping創建的地圖。當然使用其他的建圖方法創建的地圖也可以，但是目前為止，無論使用哪種建圖方法。通過激光雷達或深度攝像頭建立的地圖仍然是存在誤差的。下面我們可以來回顧一下看看使用gmapping建立的地圖，如下圖所示，可以看到右側的地圖就是掃描建立的地圖，與左側的地圖基本上相同。現在可以思考一下，我們有沒有可能不用激光雷達來掃描建圖（這個slam過程真的是挺麻煩的），因為現在基本上在設計施工時都是有設計圖紙的，如果我們將這些設計圖紙拿來，修改一下直接就當作導航地圖來用。這樣不是就省去建地圖的步驟了嘛，而且地圖的與實際環境100%匹配（除非施工建造時沒有按照圖紙來做）：

0x01 創建自定義地圖

在前面一篇文章10.在STDR中加載其他地圖中，介紹了如何在stdr中加載自定義的地圖。這張地圖是從網上下載的一個兩居室戶型圖，后來經過簡單修改我們就可以在stdr中加載了。現在我們可以更進一步，可以將這張地圖使用map_server加載。這樣我們就可以把地圖在rviz中直接加載，就可以在這張地圖上進行自動導航了。下面先來看看我們上次創建的這個戶型圖，如下圖所示：

現在我們已經可以在stdr中加載這張地圖了，現在我們要將這張地圖使用map_server加載。那具體如何操作呢？我們可以先來看看使用gmapping建好的地圖是使用什么格式來存儲的。我們可以按照它的格式來修改一下這張地圖不就可以了嘛，說干咱就開始動手操作：

（1）查看gmapping創建的地圖

可以看出gmapping完成后，保存的地圖格式為pgm，另外有一個配套的yaml文件。現在來簡單介紹下這個pgm格式的圖片，可能大多數人不了解這種格式。PGM 是便攜式灰度圖像格式(portable graymap file format)，在黑白超聲圖像系統中經常使用PGM格式的圖像，文件的后綴名為".pgm"。PGM格式圖像格式分為兩類：P2和P5類型。不管是P2還是P5類型的PGM文件都由兩部分組成，文件頭部分和數據部分。

[文件頭部分]

文件頭包括的信息依次是:

1.PGM文件的格式類型(是P2還是P5);

2.圖像的寬度;

3.圖像的高度;

4.圖像灰度值可能的最大值;

文件頭的這四部分信息都是以ASCII碼形式存儲的，下面我們可以看看gmapping建好的地圖格式是P2還是P5，如下圖所示：

可以看出這里使用的是P5格式，第二行為一個注釋信息。第三行416 416就是這張圖片的長和寬，最后一行就是圖像灰度值的最大值。

[數據部分]

數據部分記錄圖像每個像素的灰度值，按照圖像從上到下，從左到右的順序依次存儲每個像素的灰度值，對于像素灰度值的表示P2格式和P5格式有所不同。下面來重點介紹P5格式：

P5格式圖片的數據部分是從上到下，從左到右排列灰度值。每個灰度值取值為[0，Maxval]，其中0表示黑色，Maxval表示白色。每個灰度值由1個或2個字節的純二進制表示。如果最大值小于256，則為1字節。否則，它是2字節。最重要的字節是第一個。

（2）安裝KolourPaint4軟件

一般從網上下載的照片格式是png或jpg的，這里我介紹一種簡單的方式來將這些格式轉換為pgm格式。需要安裝一下KolourPaint4畫圖工具，這個軟件就跟我們常用的畫圖軟件類似，安裝軟件的命令如下：

sudo apt-get install kolourpaint4

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安裝好該軟件后，就可以來打開了，下圖就是這個軟件的界面：

（3）使用軟件轉換圖片格式

使用KolourPaint軟件打開png格式或jpg格式的地圖軟件，如下圖所示：

然后使用圖片另存為pgm格式，如下圖所示：

最后來查看下該圖片格式是否為P5：

（4）創建對應的yaml配置文件

這個yaml配置文件編寫比較簡單，我們按照gmapping中地圖的yaml格式來修改就可以了。下面來看看自定義地圖的yaml內容：

這里來簡單介紹下yaml中兩個參數的意義：

image：要加載的地圖，這里的路徑可以寫絕對路徑也可以寫相對路徑。這里由于pgm圖片和yaml文件都放在同一個文件夾中，所以就可以直接寫home.pgm，不用加其他路徑了。

resolution：將圖片解析成多少實際距離，從file命令中得知，圖片分辨率為761721。這里0.015意思是：米/像素，這樣就可以計算出這個地圖表示的實際大小為：7610.015=11.415米，7210.015=10.815米。這就表示地圖為11.410.8=123平米的大小。

0x02 編寫launch文件

現在已經將自定義的圖片格式修改為pgm格式了，對應的yaml配置文件也編寫好了。下面我們就可以來編寫對應測試的launch文件，下面首先來看看用來加載地圖的launch文件load_home_map.launch：

<!-- Copyright: 2016-2019 ROS小課堂 www.corvin.cn Author: corvin Description: 該啟動文件用于加載自定義的home地圖,這樣就可以進行自動導航了. History: 20190102: initial this file. --> <launch> <!-- load home map --> <node pkg="map_server" type="map_server" name="stdr_load_home_map" args="$(find stdr_navigation)/maps/home.yaml"> <remap from="map" to="/amcl/map" /> </node> </launch>

下面來看看最后用來最終測試用的launch文件home_map_nav.launch：

<!-- Copyright: 2016-2019 ROS小課堂 www.corvin.cn Author: corvin Description: STDR simulator robot auto navigation with amcl and move base packages. load home_map to test. History: 20190102: 加載home_map地圖進行自動導航測試. --> <launch> <!-- load stdr simulator with robot0 --> <include file="$(find stdr_launchers)/launch/home_map_robot_gui.launch" /> <!-- startup move_base node --> <include file="$(find stdr_move_base)/launch/stdr_move_base.launch" /> <!-- load home map --> <include file="$(find stdr_navigation)/launch/load_home_map.launch" /><!-- startup amcl node --> <include file="$(find stdr_amcl)/launch/home_map_amcl.launch" /> </launch>

其實這里所有的代碼都已經提交到stdr_ws代碼倉庫中，如果你已經下載了本代碼的話，就可以在本地直接拉取最新代碼。不過目前我的代碼都是優先往kinetic分支上提交，indigo分支會逐漸放棄維護。

0x03 測試查看效果

要想開始測試，我們首先需要啟動上面編寫的launch文件，使用如下命令來啟動測試：

roslaunch stdr_navigation home_map_nav.launch

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下面通過動圖來查看導航效果，我們可以直接在Rviz中使用“2D Nav Goal”功能來選取導航的目的地：

0x04 References

[1]. corvin_zhang. 10.在STDR中加載其他地圖. http://www.corvin.cn/1047.html

[2]. Netpbm. PGM Format Specification. http://netpbm.sourceforge.net/doc/pgm.html

[3]. 編號1993. Python pgm解析和格式轉換. https://blog.csdn.net/u012005313/article/details/83685584

[4]. suonikeyinsu. ppm\pgm格式. https://www.cnblogs.com/black-mamba/p/6755295.html

與50位技術專家面對面20年技術見證，附贈技術全景圖

總結

以上是生活随笔為你收集整理的ROS自定义地图（CAD、手绘等）的全部內容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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