SLAM评估工具evo学习

参考链接

官方github：https://github.com/MichaelGrupp/evo

一、指令分析

1.1 `tum`数据集，`evo_ape`指令

evo_ape {kitti,tum,euroc,bag} -h
evo_ape tum -h

(1) 终端输入：

evo_ape tum -h

(2) 终端打印：

usage: evo_ape tum [-h][-r {full,trans_part,rot_part,angle_deg,angle_rad,point_distance}][-a] [-s] [--n_to_align N_TO_ALIGN] [--align_origin] [-p][--plot_mode {xy,xz,yx,yz,zx,zy,xyz}][--plot_x_dimension {index,seconds,distances}][--plot_colormap_max PLOT_COLORMAP_MAX][--plot_colormap_min PLOT_COLORMAP_MIN][--plot_colormap_max_percentile PLOT_COLORMAP_MAX_PERCENTILE][--plot_full_ref] [--ros_map_yaml ROS_MAP_YAML][--save_plot SAVE_PLOT] [--serialize_plot SERIALIZE_PLOT][--save_results SAVE_RESULTS] [--logfile LOGFILE][--no_warnings] [-v] [--silent] [--debug] [-c CONFIG][--t_max_diff T_MAX_DIFF] [--t_offset T_OFFSET][--t_start T_START] [--t_end T_END]ref_file est_fileAbsolute pose error (APE) metric app for TUM trajectory files - (c) evo
authorspositional arguments:ref_file              reference trajectory fileest_file              estimated trajectory fileoptional arguments:-h, --help            show this help message and exit--t_max_diff T_MAX_DIFFmaximum timestamp difference for data association--t_offset T_OFFSET   constant timestamp offset for data association--t_start T_START     only use data with timestamps greater or equal thisstart time--t_end T_END         only use data with timestamps less or equal this endtimealgorithm options:-r {full,trans_part,rot_part,angle_deg,angle_rad,point_distance}, --pose_relation {full,trans_part,rot_part,angle_deg,angle_rad,point_distance}pose relation on which the APE is based-a, --align           alignment with Umeyama's method (no scale)-s, --correct_scale   correct scale with Umeyama's method--n_to_align N_TO_ALIGNthe number of poses to use for Umeyama alignment,counted from the start (default: all)--align_origin        align the trajectory origin to the origin of thereference trajectoryoutput options:-p, --plot            show plot window--plot_mode {xy,xz,yx,yz,zx,zy,xyz}the axes for plot projection--plot_x_dimension {index,seconds,distances}dimension that is used on the x-axis of the raw valueplot(default: seconds, or index if no timestamps arepresent)--plot_colormap_max PLOT_COLORMAP_MAXthe upper bound used for the color map plot (default:maximum error value)--plot_colormap_min PLOT_COLORMAP_MINthe lower bound used for the color map plot (default:minimum error value)--plot_colormap_max_percentile PLOT_COLORMAP_MAX_PERCENTILEpercentile of the error distribution to be used as theupper bound of the color map plot (in %, overrides--plot_colormap_max)--plot_full_ref       plot the full, unsynchronized reference trajectory--ros_map_yaml ROS_MAP_YAMLyaml file of an ROS 2D map image (.pgm/.png) that willbe drawn into the plot--save_plot SAVE_PLOTpath to save plot--serialize_plot SERIALIZE_PLOTpath to serialize plot (experimental)--save_results SAVE_RESULTS.zip file path to store results--logfile LOGFILE     Local logfile path.usability options:--no_warnings         no warnings requiring user confirmation-v, --verbose         verbose output--silent              don't print any output--debug               verbose output with additional debug info-c CONFIG, --config CONFIG.json file with parameters (priority over command lineargs)

(3) 终端打印解释：

这段内容是 evo_ape 工具的命令行帮助信息，它提供了如何使用该工具来计算TUM轨迹文件的绝对位姿误差（Absolute Pose Error, APE）的详细说明。evo_ape 是一个用于评估视觉里程计（VO）或同时定位与建图（SLAM）系统性能的工具，特别是针对TUM数据集中的轨迹文件。

以下是命令行参数的解释：

位置参数：

ref_file：参考轨迹文件，通常是ground truth轨迹。
est_file：估计轨迹文件，即你的视觉里程计或SLAM系统生成的轨迹。

可选参数：

-h, --help：显示帮助信息并退出。
--t_max_diff T_MAX_DIFF：数据关联的最大时间戳差异。
--t_offset T_OFFSET：数据关联的恒定时间戳偏移。
--t_start T_START：只使用时间戳大于或等于这个开始时间的数据。
--t_end T_END：只使用时间戳小于或等于这个结束时间的数据。

算法选项：

-r {full,trans_part,rot_part,angle_deg,angle_rad,point_distance}, --pose_relation {full,trans_part,rot_part,angle_deg,angle_rad,point_distance}：基于哪种位姿关系计算APE。
-a, --align：使用Umeyama方法（不包括尺度）进行对齐。
-s, --correct_scale：使用Umeyama方法进行尺度校正。
--n_to_align N_TO_ALIGN：用于Umeyama对齐的位姿数量，从开始计数（默认：全部）。
--align_origin：将轨迹原点与参考轨迹的原点对齐。

输出选项：

-p, --plot：显示绘图窗口。
--plot_mode {xy,xz,yx,yz,zx,zy,xyz}：绘图投影的轴。
--plot_x_dimension {index,seconds,distances}：用于原始值绘图的x轴的维度（默认：秒，或者如果没有时间戳则为索引）。
--plot_colormap_max PLOT_COLORMAP_MAX：用于颜色图绘图的上界（默认：最大误差值）。
--plot_colormap_min PLOT_COLORMAP_MIN：用于颜色图绘图的下界（默认：最小误差值）。
--plot_colormap_max_percentile PLOT_COLORMAP_MAX_PERCENTILE：用作颜色图绘图上界的误差分布的百分位数（%，覆盖 --plot_colormap_max）。
--plot_full_ref：绘制完整的、未同步的参考轨迹。
--ros_map_yaml ROS_MAP_YAML：ROS 2D地图图像（.pgm/.png）的yaml文件，将被绘制在绘图中。
--save_plot SAVE_PLOT：保存绘图的路径。
--serialize_plot SERIALIZE_PLOT：序列化绘图的路径（实验性）。
--save_results SAVE_RESULTS：存储结果的.zip文件路径。
--logfile LOGFILE：本地日志文件路径。

可用性选项：

--no_warnings：不显示需要用户确认的警告。
-v, --verbose：详细输出。
--silent：不打印任何输出。
--debug：带有额外调试信息的详细输出。
-c CONFIG, --config CONFIG：带有参数的.json文件（优先级高于命令行参数）。

这个工具主要用于研究和开发中，以评估和比较不同视觉里程计或SLAM系统的精度和鲁棒性。通过计算估计轨迹与参考轨迹之间的误差，研究人员和开发者可以了解他们系统的优缺点，并据此进行改进。

(4) 额外说明：

`-va`与`-v -a`

当你运行 evo_ape -va 命令时，这里的 -v 和 -a 是两个命令行参数：

-v：这是 --verbose 的简写形式，表示启用详细输出模式。启用这个选项后，evo_ape 会输出更多的信息，包括处理过程中的中间步骤和额外的细节，这有助于用户了解评估过程的具体情况和诊断潜在的问题。
-a：这是 --align 的简写形式，表示启用Umeyama算法进行位姿对齐。Umeyama算法是一种著名的点云配准方法，它可以在不考虑尺度变化的情况下，通过最小化两组点云之间的误差来估计它们之间的旋转和平移关系。在评估轨迹时，这个选项可以用来对齐参考轨迹和估计轨迹，以便更准确地计算它们之间的误差。

因此，evo_ape -va 命令的作用是启用详细输出模式，并在计算APE之前对参考轨迹和估计轨迹进行对齐。这通常用于调试和优化视觉里程计或SLAM系统，因为它提供了足够的信息来分析系统的准确性和鲁棒性，并帮助开发者理解系统在哪些方面可能需要改进。

1.2 `tum`数据集，`evo_traj`指令

(1) 终端输入：

evo_traj tum -h

(2) 终端打印：

usage: evo_traj tum [-h] [-f] [-a] [-s] [--n_to_align N_TO_ALIGN][--align_origin] [--sync][--transform_left TRANSFORM_LEFT][--transform_right TRANSFORM_RIGHT][--propagate_transform] [--invert_transform] [--ref REF][--t_offset T_OFFSET] [--t_max_diff T_MAX_DIFF] [--merge][-p] [--plot_relative_time][--plot_mode {xy,xz,yx,yz,zx,zy,xyz}][--ros_map_yaml ROS_MAP_YAML] [--save_plot SAVE_PLOT][--save_table SAVE_TABLE][--serialize_plot SERIALIZE_PLOT] [--save_as_tum][--save_as_kitti] [--save_as_bag] [--logfile LOGFILE][--no_warnings] [-v] [--show_full_names] [--silent][--debug] [-c CONFIG]traj_files [traj_files ...]trajectory analysis and manipulation tool for TUM trajectory files - (c) evo
authorspositional arguments:traj_files            one or multiple trajectory filesoptional arguments:-h, --help            show this help message and exit-f, --full_check      run all checks and print all statsalgorithm options:-a, --align           alignment with Umeyama's method (no scale) - requires--ref-s, --correct_scale   scale correction with Umeyama's method - requires--ref--n_to_align N_TO_ALIGNthe number of poses to use for Umeyama alignment,counted from the start (default: all)--align_origin        align the trajectory origin to the origin of thereference trajectory--sync                associate trajectories via matching timestamps -requires --ref--transform_left TRANSFORM_LEFTpath to a .json file with a transformation to apply tothe trajectories (left multiplicative)--transform_right TRANSFORM_RIGHTpath to a .json file with a transformation to apply tothe trajectories (right_multiplicative)--propagate_transformwith --transform_right: transform each pose andpropagate resulting drift to the next.--invert_transform    invert the transformation of the .json file--ref REF             trajectory that will be marked/used as the reference--t_offset T_OFFSET   add a constant timestamp offset (not adding to --reftrajectory)--t_max_diff T_MAX_DIFFmaximum timestamp difference for data association--merge               merge the trajectories in a single trajectoryoutput options:-p, --plot            show plot window--plot_relative_time  show timestamps relative to the start of the reference--plot_mode {xy,xz,yx,yz,zx,zy,xyz}the axes for plot projection--ros_map_yaml ROS_MAP_YAMLyaml file of an ROS 2D map image (.pgm/.png) that willbe drawn into the plot--save_plot SAVE_PLOTpath to save plot--save_table SAVE_TABLEpath to save table with statistics--serialize_plot SERIALIZE_PLOTpath to serialize plot (experimental)--save_as_tum         save trajectories in TUM format (as *.tum)--save_as_kitti       save poses in KITTI format (as *.kitti)--save_as_bag         save trajectories in ROS bag as <date>.bag--logfile LOGFILE     Local logfile path.usability options:--no_warnings         no warnings requiring user confirmation-v, --verbose         verbose output--show_full_names     don't shorten input file paths when displayingtrajectory names--silent              don't print any output--debug               verbose output with additional debug info-c CONFIG, --config CONFIG.json file with parameters (priority over command lineargs)