ros中SLAM的EVO、APE测评——SLAM精度测评（一）

用于处理、评估和比较里程计和SLAM算法的轨迹输出。

evo是一款用于视觉里程计和slam问题的轨迹评估工具。核心功能是能够绘制相机的轨迹，或评估估计轨迹与真值的误差。支持多种数据集的轨迹格式（TUM、KITTI、EuRoC MAV、ROS的bag），同时支持这些数据格式之间进行相互转换。在此仅对其基本功能做简要介绍。

evo工具github地址：Home · MichaelGrupp/evo Wiki · GitHub

0 安装

安装方式极其简单，采用pip安装：

pip install evo --upgrade --no-binary evo

或者通过github下载源码后(https://github.com/MichaelGrupp/evo)，使用源码安装：

pip install --editable . --upgrade --no-binary evo

安装时会自动安装相关依赖项。

     入门

① 基础指令
evo绘制轨迹的指令为：evo_traj，后跟必要参数有：数据的格式（tum/kitti/bag/euroc等）+ 轨迹文件。轨迹文件可以有多个，例如：

evo_traj tum traj1.txt traj2.txt

这个指令只是显示轨迹的基本信息，若要绘制轨迹，则增加可选参数 -p 或 --plot

evo_traj tum traj1.txt –p

 ② 轨迹对齐

我们时常需要将估计轨迹与真实轨迹同时绘制，可采用指令：

evo_traj tum realTraj.txt estTraj.txt -p

存储时轨迹多为相对位置变化，所以绘制出的轨迹在初始位置上存在一定的位置和角度偏移。

这时我们采用对齐指令将两条轨迹进行对齐。为此我们需要通过--ref参数指定参考轨迹，并增加参数-a（或--align）进行对齐（旋转与平移）

evo_traj tum estTraj.txt --ref realTraj.txt -p -a

③ 轨迹尺度缩放

单目相机会存在尺度的不确定性，evo_traj 支持使用-s（或 --correct_scale）参数进行Sim(3)上的对齐（旋转、平移与尺度缩放）

可以在命令行通过-h参数查看当前evo指令的参数及相关说明。例如：

evo_traj tum –h

 1 精度测评

1.1 ape与rpe

evo_ape  绝对位姿误差(absolute pose error)，用于整体评估整条轨迹的全局一致性；

evo_rpe  相对位姿误差(relativeposeerror)，用于评价轨迹局部的准确性。 

1.2 evo_traj的可选参数

       轨迹对齐-a与尺度缩放-s,若增加可选参数-p，可以绘制误差相关曲线：

evo_ape tum realTraj.txt estTraj.txt -a –s -p

 注意：在进行评估时，若经过了缩放，在命令行中应将真实轨迹（参考轨迹）放在估计轨迹（计算轨迹）前方，避免在缩放时参考轨迹错误而造成误差被错误缩放。

1.3 格式互相转换

 example1 EuRoC→TUM，输出为data.tum

evo_traj euroc data.csv --save_as_tum

 example1 EuRoC→kitti，输出为data.kitti

evo_traj tum traj_1.txt traj_2.txt traj_3.txt --save_as_kitti

2 轨迹绘图工具

evo_traj 用于分析、绘制或导出一个或多个轨迹的工具

evo_res 用于比较来自evo_ape或evo_rpe的一个或多个结果文件的工具

evo_fig （实验性）用于重新打开序列化绘图的工具（与--serialize_plot一起保存）

evo_config 用于全局设置和配置文件操作的工具

使用--help调用命令以查看选项，例如evo_ape --help。Tab命令行参数的完成在类UNIX系统上可用。

3 使用例程

3.1 evo_traj 绘制多条轨迹

evo_traj kitti KITTI_00_ORB.txt KITTI_00_SPTAM.txt --ref=KITTI_00_gt.txt -p --plot_mode=xz

 3.2 evo_ape 在轨迹上运行测评

例如，在这里，我们使用evo_ape（KITTI_00_gt.txt是参考（地面真相））计算ORB-SLAM和S-PTAM的两条轨迹的绝对姿态误差，并绘制并保存单个结果。evo_res的压缩文件：

First trajectory (ORB Stereo):

evo_ape kitti KITTI_00_gt.txt KITTI_00_ORB.txt -va --plot --plot_mode xz --save_results results/ORB.zip

Second trajectory (S-PTAM):

evo_ape kitti KITTI_00_gt.txt KITTI_00_SPTAM.txt -va --plot --plot_mode xz --save_results results/SPTAM.zip

 

3.3 evo_res 从一个度量中处理多个结果

evo_res可用于比较指标中的多个结果文件，即：

        打印信息和统计信息（默认）打印结果并将统计信息保存在表格中。在这里，我们使用上面的结果生成一个图和一个表：

evo_res results/*.zip -p --save_table results/table.csv

4 应用

 4.1 "把EuRoc的数据格式转化成TUM数据格式"

evo_traj euroc data.csv --save_as_tum

将生成的 KeyFrameNavStateTrajectory.txt 文件，格式如下。总共17位  （timestamp;position3;q4;v3;bw3;ba3）

转化成符合TUM 形式的轨迹文件格式：8位

timestamp x y z q_x q_y q_z q_w

4.2 "TUM数据转换成kitti格式"

evo_traj tum traj_1.txt 　traj_2.txt 　traj_3.txt 　--save_as_kitti

4.3 "TUM数据转换成bag格式"

• " 把一些文件的数据格式转化成rosbag"

evo_traj tum traj_1.txt traj_2.txt traj_3.txt --save_as_bag

 4.4. 轨迹对齐

当轨迹使用不同的传感器坐标系，或者轨迹之间有旋转平移等变换时，可以使用 "--align" 参数进行轨迹对齐， 使用 "--correct_scale"进行轨迹放缩。一个例子，如下面的命令所示。

注意:

• 这里对比的轨迹，应该具有相同数量的位姿（相同数量的行），当然也应该是相同数量的列（位姿的表示方法相同）
• 同时使用align参数，应该指定reference（即指定"--ref"参数）

• evo_traj tum KeyFrameTrajectory.txt --ref=KITTI_02_gt.txt -p --plot_mode=xz --correct_scale --align 

参考文献

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

GitHub - MichaelGrupp/evo: Python package for the evaluation of odometry and SLAM