つぶやきロボット工学(Lidar)

LiDAR つぶやきロボット⼯学 1

LiDAR 2D LiDAR Light Detection and Ranging 北陽電気（株） HPより転載 SICK社HPよ り転載 Velodyne社 HPより転載 Lidarで取得したデータの可視化イメージ 2

LiDAR LiDARのデータ取得イメージ この例では ２７０度の範囲 を検知する 検出範囲をN分割 レーザーを各⽅向に 順に照射して物体に 当たって帰ってくる までの時間を測定し て距離を求める N番⽬のデータ 0番⽬のデータ 3

LiDAR LiDARの距離データ 距離 レーザ の向き レーザの向きに対応した距離情報がN＋1個得られる 4

LiDAR 実際のデータ ⽅向を⽰す ０からNまで続く データ番号 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 距離データ 6951 6951 6901 6892 6892 6927 6949 6985 6998 7009 距離データ 単位はmm等 ⽅向が等間隔であるので データ番号もつかず、距離 データだけが羅列される場 合もあります。（センサの ドライバソフトの仕様によ ります。） 5

LiDAR 直交データに変換する 直交座標への変換式 𝑥! = 𝑅! cos 𝜃! 𝑅! (𝑥! , 𝑦! ) 𝑦! = 𝑅! sin 𝜃! 𝜃! LiDARのデータは極座標表現あたる 6

LiDAR 直交座標に変換 データ番号 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 距離データ 6951 6951 6901 6892 6892 6927 6949 6985 6998 7009 7030 ｘ 6951 6950.934 6900.737 6891.41 6890.95 6925.352 6946.619 6981.742 6993.737 7003.596 7023.309 ｙ 0 30.32936 60.22182 90.21349 120.282 151.1117 181.9036 213.3115 244.2267 275.172 306.6443 7

LiDAR 取得データの可視化 特徴から同じ地物と 考えられる 同じ点で180度向きを変えて取得したデータ 8

LiDAR 取得データの重ね合わせによる地図 柱の裏側はセ ンサの死⾓ 複数の地点で複数の⽅向の データを取得し 特徴が同じ場所を重ね合わせ て、全体の地図を作る の地点で測定 9

LiDAR 地図の点の回転 点（ｘ，ｙ）を原点（０，０）を中⼼に⾓θ回転したあと の点を（ｘʼ，ｙʼ）とすると。以下の式が成⽴する 点の回転 (𝑥 " , 𝑦 " ) (𝑥, 𝑦) 𝜃 10

LiDAR 地図の点の平⾏移動 点（ｘ，ｙ）を右にΔｘ上にΔｙ平⾏移動して（ｘʼ，ｙʼ）に 移動するとすると以下の式が成⽴する 平⾏移動 𝑥 " = 𝑥 + Δ𝑥 𝑦 " = 𝑦 + Δ𝑦 11

LiDAR 表計算ソフト等での点群の可視化 通し番号 距離データ 通し番号から ⾓度計算(度) =A2*270/1080-45 E列F列から 散布図を表⽰ ⾓度をradに変換 =D1*pi()/180 X座標 =B1*cos(D1) Y座標 =B1*sin(D1) 12

LiDAR 表計算ソフト等での点群の回転・平⾏移動 K列L列から のデータを重ねる 回転⾓ （度） 回転⾓ （rad） 平⾏移動量X 平⾏移動量Y 移動後のX座標 =E1*cos($H$2)F2*sin($H$2)+$I$2 移動後のY座標 =E1*sin($H$2)F2*cos($H$2)+$J$2 13

LiDAR 練習 少しづつ場所をずらして取得した8箇所の点群データを直交座標に変換し、特徴が⼀致するところ を重ね合わせてグラフに表⽰して地図を作ってください。（P．14の図と同じものを描いてくださ い。） • ファイル名にある数値は同じ数値であれば同じ場所でデータを取得したことを⽰します。 • ファイル名にf,bの表記があるのはそれぞれLidarを同じ場所で向きを180度変えてデータを取得し たセットであることを⽰します。 • 270度の範囲を取得してます。データは0番から1080番までの1081個です • ⾓度間隔は270／1080度です。 • gnuplotでデータから地図を書くためのスクリプトを⽤意してあります。 • Github︓https://github.com/kouhei1970/map_making_exercise_from_lidar_data.git 14

• https://github.com/kouhei1970/map_making_exercise_from_lidar_data.git