由于Chrono的官方教程在一些細節(jié)方面解釋的并不清楚，自己做了一些嘗試，做學習總結(jié)。

1、Sensor模塊

Sensor模塊是附加模塊，需要單獨安裝。參考：【Chrono Engine學習總結(jié)】1-安裝配置與程序運行

Sensor Module Tutorial
Sensor Overview

Sensor模塊包括的內(nèi)容如下：

其中：

• Sensors模塊是核心，包括各種傳感器（IMU、GPS、相機、Lidar、Radar等），以及傳感器管理器等；
• Sensor Filters是對sensor原始數(shù)據(jù)進行濾波（我認為更準確說應該是“處理方式”），即從原始數(shù)據(jù)得到我們想要的數(shù)據(jù)。https://api.projectchrono.org/group__sensor__filters.html
• Scene是和camera相關(guān)的場景設置，例如背景色、光照等；
• 其他內(nèi)容不展開介紹。

傳感器當中，“光學”傳感器，例如相機、lidar、radar等，依賴OptiX這個庫。具體的依賴關(guān)系如下：

2、創(chuàng)建Sensor的流程

這里全部以lidar為例，進行介紹。

2.0 創(chuàng)建傳感器管理器

在chrono中，所有傳感器需要注冊在sensor manager當中，由其統(tǒng)一進行管理。

管理器的創(chuàng)建、添加一個具體的sensor、仿真時數(shù)據(jù)更新，3行代碼如下：

// 創(chuàng)建管理器
auto manager = chrono_types::make_shared<ChSensorManager>(&sys);
// 添加一個sensor：AddSensor(std::shared_ptr<ChSensor> sensor)
manager->AddSensor(lidar);
// 在仿真循環(huán)中，更新所有傳感器數(shù)據(jù)：
manager->Update();

2.1 從JSON文件載入預定義好的sensor

官方提供了一些已經(jīng)定義好的sensor，包括：通用相機、VLP16雷達、HDL32雷達、通用GPS、通用IMU等，這些的調(diào)用只需要一行代碼即可實現(xiàn)創(chuàng)建。例如，直接創(chuàng)建一個VLP16的雷達：

auto vlp16 = Sensor::CreateFromJSON(GetChronoDataFile("sensor/json/Velodyne/VLP-16.json"), box_body, offset_pose);
manager->AddSensor(vlp16);

我們可以打開這個JSON文件，查看VLP16的具體參數(shù)：

2.2 通過代碼方式逐步創(chuàng)建一個sensor

通過代碼方式創(chuàng)建，就是通過代碼將JSON中的格式，完全自己配置一遍，例如：

auto lidar =chrono_types::make_shared<ChLidarSensor>(box_body,                               // body lidar is attached toupdate_rate,                            // scanning rate in Hzoffset_pose,                            // offset pose900,                                    // number of horizontal samples30,                                     // number of vertical channelshorizontal_fov,                         // horizontal field of viewmax_vert_angle, min_vert_angle, 100.0f  // vertical field of view);
lidar->SetName("Lidar Sensor 1");
lidar->SetLag(lag);
lidar->SetCollectionWindow(collection_time);lidar->PushFilter(chrono_types::make_shared<ChFilterDIAccess>());			// 允許后續(xù)獲取depth和intensity的filter
lidar->PushFilter(chrono_types::make_shared<ChFilterVisualize>(horizontal_samples / 2, vertical_samples * 5, "Raw Lidar Depth Data"));			// 將雷達數(shù)據(jù)可視化為深度圖像的可視化filter
lidar->PushFilter(chrono_types::make_shared<ChFilterPCfromDepth>());		// 通過深度獲取點云的filter
lidar->PushFilter(chrono_types::make_shared<ChFilterLidarNoiseXYZI>(0.01f, 0.001f, 0.001f, 0.01f));	// 對XYZI增加噪聲的filter
lidar->PushFilter(chrono_types::make_shared<ChFilterVisualizePointCloud>(640, 480, 2, "Lidar Point Cloud"));		// 點云可視化的filter
lidar->PushFilter(chrono_types::make_shared<ChFilterXYZIAccess>());		// 獲取XYZI數(shù)據(jù)的filter
manager->AddSensor(lidar);		// 添加lidar到管理器

可以看出，設置了一些列的filter。當然，在上面的JSON中，也有許多filter，有些filter有參數(shù)，例如ChFilterLidarNoiseXYZI，有些沒有例如ChFilterPCfromDepth。這些filter是干什么的呢？我個人理解，這些光學傳感器獲得的原始數(shù)據(jù)，需要加上這些filter之后，才具備我們平常使用這些sensor的數(shù)據(jù)格式。

例如，對于lidar來說，設置了ChFilterXYZIAccess后，才可以獲取XYZI的數(shù)據(jù)；設置ChFilterLidarNoiseXYZI后，可以對XYZI增加高斯噪聲；設置ChFilterVisualizePointCloud和ChFilterVisualize后，會出現(xiàn)三維點云和二位深度圖的可視化（如下圖）。所以，filter認為是“功能實現(xiàn)途徑”比較合適。

所以：sensor的原始數(shù)據(jù)只是從光學系統(tǒng)中獲得的特性，并沒有轉(zhuǎn)化成我們希望的“傳感器數(shù)據(jù)格式”，需要通過filter進行實現(xiàn)。這些filter（對于lidar）負責添加噪聲、二維圖像可視化、三維點云可視化、獲取點云XYZI格式、獲取深度信息，（對于camera）轉(zhuǎn)灰度圖、像素噪聲等。詳細參考：【chrono::sensor::ChFilter Class Reference】

2.3 通過JSON方式自定義創(chuàng)建sensor

除了官方自定義的兩個lidar的JSON外，還可以自定義lidar的配置。就創(chuàng)建對應的JSON并修改配置即可，無需多言。

3、參考代碼

#include <cmath>
#include <cstdio>
#include <iomanip>
#include "chrono/assets/ChVisualShapeTriangleMesh.h"
#include "chrono/assets/ChVisualMaterial.h"
#include "chrono/assets/ChVisualShape.h"
#include "chrono/geometry/ChTriangleMeshConnected.h"
#include "chrono/physics/ChBodyEasy.h"
#include "chrono/physics/ChSystemNSC.h"
#include "chrono/utils/ChUtilsCreators.h"
#include "chrono_thirdparty/filesystem/path.h"#include "chrono_sensor/sensors/ChLidarSensor.h"
#include "chrono_sensor/ChSensorManager.h"
#include "chrono_sensor/filters/ChFilterAccess.h"
#include "chrono_sensor/filters/ChFilterPCfromDepth.h"
#include "chrono_sensor/filters/ChFilterVisualize.h"
#include "chrono_sensor/filters/ChFilterVisualizePointCloud.h"
#include "chrono_sensor/filters/ChFilterLidarReduce.h"
#include "chrono_sensor/filters/ChFilterLidarNoise.h"
#include "chrono_sensor/filters/ChFilterSavePtCloud.h"
#include "chrono_sensor/sensors/Sensor.h"using namespace chrono;
using namespace chrono::geometry;
using namespace chrono::sensor;// Noise model attached to the sensor
enum NoiseModel {CONST_NORMAL_XYZI,  // Gaussian noise with constant mean and standard deviationNONE                // No noise model
};
NoiseModel noise_model = CONST_NORMAL_XYZI;// Lidar return mode
// Either STRONGEST_RETURN, MEAN_RETURN, FIRST_RETURN, LAST_RETURN
LidarReturnMode return_mode = LidarReturnMode::STRONGEST_RETURN;// Update rate in Hz
float update_rate = 5.f;// Number of horizontal and vertical samples
unsigned int horizontal_samples = 4500;
unsigned int vertical_samples = 32;// Horizontal and vertical field of view (radians)
float horizontal_fov = (float)(2 * CH_C_PI);  // 360 degree scan
float max_vert_angle = (float)CH_C_PI / 12;   // 15 degrees up
float min_vert_angle = (float)-CH_C_PI / 6;   // 30 degrees down// Lag time
float lag = 0.f;// Collection window for the lidar
float collection_time = 1 / update_rate;  // typically 1/update rate// Simulation step size
double step_size = 1e-3;
// Simulation end time
float end_time = 2000.0f;
// Save lidar point clouds
bool save = false;
// Render lidar point clouds
bool vis = false;int main(int argc, char* argv[]) {GetLog() << "Copyright (c) 2019 projectchrono.org\nChrono version: " << CHRONO_VERSION << "\n\n";chrono::SetChronoDataPath("E:/codeGit/chrono/chrono/build/data/");              // change the default data loading path.// 創(chuàng)建物理仿真環(huán)境// -----------------// Create the system// -----------------ChSystemNSC sys;// 在左、右、下方各創(chuàng)建一面墻// --------------------------------------------// add a few box bodies to be sensed by a lidar// --------------------------------------------auto box_body = chrono_types::make_shared<ChBodyEasyBox>(100, 100, 1, 1000, true, false);box_body->SetPos({ 0, 0, -1 });box_body->SetBodyFixed(true);sys.Add(box_body);auto box_body_1 = chrono_types::make_shared<ChBodyEasyBox>(100, 1, 100, 1000, true, false);box_body_1->SetPos({ 0, -10, -3 });box_body_1->SetBodyFixed(true);sys.Add(box_body_1);auto box_body_2 = chrono_types::make_shared<ChBodyEasyBox>(100, 1, 100, 1000, true, false);box_body_2->SetPos({ 0, 10, -3 });box_body_2->SetBodyFixed(true);sys.Add(box_body_2);// 創(chuàng)建sensor管理器// -----------------------// Create a sensor manager// -----------------------auto manager = chrono_types::make_shared<ChSensorManager>(&sys);manager->SetVerbose(false);// -----------------------------------------------// Create a lidar and add it to the sensor manager// -----------------------------------------------// 自定義代碼方式，創(chuàng)建一個lidarauto offset_pose = chrono::ChFrame<double>({ -4, 0, 1 }, Q_from_AngAxis(0, { 0, 1, 0 }));auto lidar =chrono_types::make_shared<ChLidarSensor>(box_body,                               // body lidar is attached toupdate_rate,                            // scanning rate in Hzoffset_pose,                            // offset pose900,                                    // number of horizontal samples30,                                     // number of vertical channelshorizontal_fov,                         // horizontal field of viewmax_vert_angle, min_vert_angle, 100.0f  // vertical field of view);lidar->SetName("Lidar Sensor 1");lidar->SetLag(lag);lidar->SetCollectionWindow(collection_time);// 添加相應的濾波器filter// Renders the raw lidar datalidar->PushFilter(chrono_types::make_shared<ChFilterVisualize>(horizontal_samples / 2, vertical_samples * 5, "Raw Lidar Depth Data"));// Convert Depth,Intensity data to XYZI pointlidar->PushFilter(chrono_types::make_shared<ChFilterPCfromDepth>());// Add a noise model filter to the lidar sensorswitch (noise_model) {case CONST_NORMAL_XYZI:lidar->PushFilter(chrono_types::make_shared<ChFilterLidarNoiseXYZI>(0.1f, 0.001f, 0.001f, 0.01f));break;case NONE:// Don't add any noise modelsbreak;} Render the point cloudlidar->PushFilter(chrono_types::make_shared<ChFilterVisualizePointCloud>(640, 480, 2, "Lidar Point Cloud"));// Access the lidar data as an XYZI bufferlidar->PushFilter(chrono_types::make_shared<ChFilterXYZIAccess>());// add sensor to the managermanager->AddSensor(lidar);// 從JSON文件直接載入VLP16雷達配置// Lidar from JSON file - Velodyne VLP-16auto vlp16 = Sensor::CreateFromJSON(GetChronoDataFile("sensor/json/Velodyne/VLP-16.json"), box_body, offset_pose);manager->AddSensor(vlp16);float ch_time = 0.0;std::chrono::high_resolution_clock::time_point t1 = std::chrono::high_resolution_clock::now();while (ch_time < end_time) {// 傳感器數(shù)據(jù)更新// Will render/save/filter automaticallymanager->Update();// 系統(tǒng)動力學更新sys.DoStepDynamics(step_size);// Get the current time of the simulationch_time = (float)sys.GetChTime();}return 0;
}