Docker에서 ROS 연동해 point cloud 데이터 취득하기

ROS와 Docker에 대한 지식 부족으로 많은 시행 착오를 겪고, 처음 환경 설정부터 데이터 취득까지의 과정을 정리한다.

작업 환경

• Ubuntu 20.04 LTS
• Docker
• ROS
  • ubuntu 버전에 맞는 ROS를 설치한다. 이 글은 ubuntu 20.04에 맞추어 ROS “noetic” 버전을 기준으로 작성되었다.
  • ubuntu 20.04 LTS - noetic
  • ubuntu 18.04 사용 시, 이 글의 “noetic”을 “melodic”으로 변경하여 설치한다.
    • ubuntu 18.04 LTS - melodic
    • 사용 중인 ubuntu 버전은 lsb-release -a 로 확인 가능하다.
• velodyne VLP16
  
  

Docker 컨테이너 생성

• docker run -it --gpus all --net=host --privileged --shm-size=16G --env DISPLAY=unix$DISPLAY -v /tmp/.X11-unix:/tmp/.X11-unix:ro --env="QT_X11_NO_MITSHM=1" --name test_ros -v $(pwd):/workspace openpcdet-docker:latest
  • openpcdet docker 이미지를 사용할 때의 예시며, 사용자가 필요한 docker 이미지를 사용
  • docker run -it --gpus all --net=host --privileged --shm-size=16G --env DISPLAY=unix$DISPLAY -v /tmp/.X11-unix:/tmp/.X11-unix:ro --env="QT_X11_NO_MITSHM=1" --name <컨테이너 이름> -v $(pwd):/workspace <도커 이미지>
    
    

ROS 설치

• sources.list 설정
  • sh -c 'echo "deb http://packages.ros.org/ros/ubuntu $(lsb_release -sc) main" > /etc/apt/sources.list.d/ros-latest.list'
• keys 설정
  • apt install curl
  • curl -s https://raw.githubusercontent.com/ros/rosdistro/master/ros.asc | apt-key add -
    • 성공 시 OK 출력
• 설치
  • apt update
  • apt install ros-noetic-desktop-full
    • ubuntu 버전에 맞추어 ROS 버전 변경
    • apt install ros-<ROS 버전>-desktop-full
• 환경 설정
  • echo "source /opt/ros/noetic/setup.bash" >> ~/.bashrc source ~/.bashrc
• dependencies 설치
  • apt install python3-rosdep python3-rosinstall python3-rosinstall-generator python3-wstool build-essential
  • rosdep init && rosdep update
    
    

Catkin 설치

• catkin 패키지 설치
  • apt-get install ros-noetic-catkin
    • ubuntu 버전에 맞추어 ROS 버전 변경
    • apt-get install ros-<ROS 버전>-catkin
  
  

Workspace 생성

• catkin workspace 생성 및 빌드
  • source /opt/ros/noetic/setup.bash
  • mkdir -p ./catkin_ws/src
  • cd ./catkin_ws/
  • catkin_make
    
    

Velodyne VLP16 설정

• LiDAR에 전원 공급
• LiDAR를 컴퓨터 이더넷 포트에 연결
• 설정하는 동안 컴퓨터 Wi-Fi 연결 비활성화
• 설정-네트워크-IP4 세팅
  • method를 manual로 변경
  • add 클릭
    • IP Address: 192.168.0.70으로 설정
      • 공식 문서에 따르면 192.168.1.XXX로 설정하나, 2024년 2월 당시에는 192.168.0.70로 설정함
    • NetMask: 255.255.255.0
    • Gateway: 0.0.0.0
  • 저장
• 터미널을 통해 컴퓨터와 Lidar 연결
  • apt-get install net-tools
  • ifconfig eth0 192.168.0.70
    • 공식 문서에 따르면 192.168.3.100으로 설정하나, 2024년 2월 당시에는 192.168.0.70로 설정함
  • sudo route add 192.168.0.201 eth0
    • 공식 문서에 따르면 192.168.1.201으로 설정하나, 2024년 2월 당시에는 192.168.0.201로 설정함
• velodyne dependencies 설치
  • apt-get install ros-noetic-velodyne
  • ubuntu 버전에 맞추어 ROS 버전을 변경
    • apt-get install ros-<ROS 버전>-velodyne
• VLP16 driver 설치
  • cd ../catkin_ws/src/ && git clone https://github.com/ros-drivers/velodyne.git
  • cd .. && rosdep install --from-paths src --ignore-src --rosdistro noetic -y
    • ubuntu 버전에 맞추어 ROS 버전을 변경
      • cd .. && rosdep install --from-paths src --ignore-src --rosdistro <ROS 버전> -y
  • catkin_make
    
    

송수신할 패키지 생성

• 패키지 생성
  • cd src
  • catkin_create_pkg vlp16 rospy sensor_msgs
    • catkin_create_pkg <패키지 이름> [모듈 1][모듈 2] [모듈 3]
• 패키지 빌드
  • cd .. && catkin_make
  • . devel/setup.bash
    
    

코드 작성

• 생성한 패키지로 디렉토리 변경
  • roscd vlp16
    • roscd <패키지 이름>
• python 스크립트를 저장할 scripts 폴더 생성
  • mkdir scripts
  • cd scripts
• python 코드 작성 (예시)

#!/usr/bin/env python3

import rospy
import ros_numpy
import os
import numpy as np
from sensor_msgs.msg import PointCloud2
from time import sleep

class PointCloudSaver:
    def __init__(self):
        rospy.init_node('point_cloud_saver', anonymous=True)
        self.subscriber = rospy.Subscriber('/velodyne_points', PointCloud2, self.point_cloud_callback)

    def point_cloud_callback(self, msg):
        rospy.loginfo("Received a point cloud message")
        pc=ros_numpy.numpify(msg)
        points=np.zeros((pc.shape[0],4))
        points[:,0]=pc['x']
        points[:,1]=pc['y']
        points[:,2]=pc['z']
        points[:,3]=pc['intensity']
        np.save("/workspace/data/000000.npy", points)

if __name__ == '__main__':
    try:
        point_cloud_saver = PointCloudSaver()
        rospy.spin()
    except rospy.ROSInterruptException:
        pass

• pip install rosnumpy
• chmod +x get_data.py
  • chmod +x <파일 이름>
• 빌드
  • cd ../../../
    • catkin_ws로 이동
  • catkin_make
    
    

시각화(RVIZ) 설정

• velodyne driver 실행
  • roslaunch velodyne_pointcloud VLP16_points.launch
• rviz 실행
  • rosrun rviz rviz -f velodyne
    
  • displays 패널
    • add 클릭
    • Point Cloud2 선택
    • PointCloud2의 Topic 필드
    • “/velodyne_points” 작성
      
      

실시간 시각화 및 데이터 취득

• 총 세 개의 터미널 필요
  • tmux 사용 또는 터미널창 세 개 사용
  • 새로 연 터미널 두 개는 'docker exec -it <컨테이너 이름> /bin/bash' 를 통해 docker에 진입
• velodyne driver 실행 (첫 번째 터미널)
  • roslaunch velodyne_pointcloud VLP16_points.launch
  • 가장 먼저 실행되어야 함
• 시각화 (두 번째 터미널)
  • export DISPLAY=:0
    • 원격 접속을 통하여 호스트 PC에 접속한 경우, export DISPLAY =<사용 중인 PC IP:0>
  • rosrun rviz rviz -f velodyne
    
    
• 데이터 취득 (세 번째 터미널)
  • cd workspace/catkin_ws/
  • source devel/setup.bash
  • rosrun vlp16 get_data.py
    • rosrun <패키지 이름> <실행할 파일>