# 无人机自动化数据采集

**Repository Path**: chengjinlai/workspace

## Basic Information

- **Project Name**: 无人机自动化数据采集
- **Description**: No description available
- **Primary Language**: Unknown
- **License**: Not specified
- **Default Branch**: master
- **Homepage**: None
- **GVP Project**: No

## Statistics

- **Stars**: 0
- **Forks**: 0
- **Created**: 2025-11-28
- **Last Updated**: 2025-11-28

## Categories & Tags

**Categories**: Uncategorized

**Tags**: None

## README

# 无人机数据集自动采集系统

## 概述

本系统用于自动采集无人机飞行数据集，包括 RGB 图像、深度图像、IMU 数据、动作指令等。系统分为两个部分：

1. **前处理节点（preprocess_recorder.py）**：实时录制 ROS bag 包
2. **后处理脚本（postprocess_bags.py）**：处理 bag 包生成最终数据集

## 系统要求

- ROS (已测试 ROS Melodic/Noetic)
- Python 3
- 依赖包：
  - rospy
  - rosbag
  - cv_bridge
  - opencv-python
  - numpy

## 文件结构

```
workspace/
├── preprocess_recorder.py      # 前处理节点
├── postprocess_bags.py          # 后处理脚本
├── 1_rosbag/                    # bag 文件存储目录
└── 2_data/                      # 最终数据集输出目录
```

## 使用方法

### 1. 前处理：实时录制数据

启动前处理节点（需要在 ROS 环境中运行）：

```bash
cd /home/chengjinlai/无人机自动化数据采集/workspace
python3 preprocess_recorder.py
```

**节点功能：**
- 监听 `/llm_command_json` 话题
- 当收到 `control == "body_fly"` 的指令时自动开始录制
- 监控无人机位置，满足以下条件时自动停止录制：
  - 位移接近目标（< 0.1 米）
  - 速度接近 0（< 0.05 m/s）
  - 或超时 30 秒
- 录制期间忽略新的指令
- bag 包自动保存到 `1_rosbag/` 目录，命名为 `traj_001.bag`, `traj_002.bag`, ...

**录制的话题：**
- `/llm_command_json` - 动作指令
- `/uav1/mavros/local_position/odom` - 位置、速度、姿态
- `/uav1/mavros/imu/data_raw` - IMU 原始数据
- `/uav1/mavros/setpoint_raw/local` - 设定点（位置、速度、加速度）
- `/camera/color/image_raw` - RGB 图像（限制 10Hz）
- `/camera/depth/image_rect_raw` - 深度图像（限制 10Hz）

**注意事项：**
- 前处理节点需要在无人机飞行控制系统启动后运行
- 确保所有传感器话题都在发布数据
- 每次飞行可以录制多个 bag 包（每个指令一个 bag）

### 2. 后处理：生成数据集

在无人机飞行结束后，运行后处理脚本：

```bash
cd /home/chengjinlai/无人机自动化数据采集/workspace

# 使用相对时间戳（推荐）
python3 postprocess_bags.py --time-mode relative

# 使用绝对时间戳
python3 postprocess_bags.py --time-mode absolute

# 自定义路径
python3 postprocess_bags.py --bag-dir /path/to/bags --output-dir /path/to/output
```

**脚本功能：**
- 批量处理 `1_rosbag/` 目录下的所有 bag 文件
- 统一时间戳（以第一帧 RGB 图像为基准）
- 对图像进行降采样（保证 5-10Hz）
- 匹配 RGB 和 Depth 图像
- 对齐所有传感器数据到图像帧
- 生成最终数据集和指标文档

**输出结构：**

```
2_data/
├── traj_001/
│   ├── cmd.json              # 动作指令
│   ├── imu.csv               # IMU 数据
│   ├── action.csv            # 动作数据
│   ├── metrics.txt           # 指标文档
│   ├── rgb/
│   │   ├── rgb.txt           # RGB 图像列表（image_id,timestamp）
│   │   ├── 0001.jpg
│   │   ├── 0002.jpg
│   │   └── ...
│   └── depth/
│       ├── depth.txt         # 深度图像列表（image_id,timestamp）
│       ├── 0001.png          # 16bit PNG
│       ├── 0002.png
│       └── ...
├── traj_002/
│   └── ...
└── ...
```

**数据格式：**

- **cmd.json**:
  ```json
  {
    "timestamp": 1234567890.123,
    "command": "front 1"
  }
  ```

- **imu.csv**:
  ```
  step,timestamp,pos_x,pos_y,pos_z,quat_x,quat_y,quat_z,quat_w,vel_x,vel_y,vel_z,ang_vel_x,ang_vel_y,ang_vel_z,accel_x_raw,accel_y_raw,accel_z_raw,gyro_x_raw,gyro_y_raw,gyro_z_raw
  ```

- **action.csv**:
  ```
  step,timestamp,pos_x,pos_y,pos_z,vel_x,vel_y,vel_z,accel_x,accel_y,accel_z,yaw,yaw_rate
  ```

- **rgb.txt / depth.txt**:
  ```
  0001,0.000000
  0002,0.100000
  ...
  ```

- **metrics.txt**: 包含每一步的时间差统计和整体统计信息

## 数据采集规格

- **采样频率**: 5–10 Hz
- **单条轨迹**: 50–300 步
- **目标数据量**: 1–2 万步（约 0.5–1 小时数据）
- **RGB 图像**: JPG 格式，质量 95
- **深度图像**: 16bit PNG，无损压缩

## 故障排查

### 前处理节点问题

1. **节点无法启动**
   - 检查 ROS 环境是否正确配置
   - 确保路径 `/home/chengjinlai/无人机自动化数据采集/workspace/1_rosbag` 存在

2. **收到指令但不录制**
   - 检查是否收到 odom 数据（`rostopic echo /uav1/mavros/local_position/odom`）
   - 查看节点日志了解原因

3. **录制一直不停止**
   - 检查无人机是否真的到达了目标位置
   - 检查速度是否降到了阈值以下
   - 30 秒后会自动超时停止

### 后处理脚本问题

1. **找不到 bag 文件**
   - 检查 bag 文件是否在 `1_rosbag/` 目录下
   - 使用 `--bag-dir` 参数指定正确的路径

2. **图像保存失败**
   - 检查 cv_bridge 是否正确安装
   - 检查图像话题的编码格式是否正确

3. **时间戳对齐异常**
   - 查看 metrics.txt 文件，检查时间差统计
   - 如果时间差过大（>0.1秒），可能是传感器频率不匹配

## 参数调整

### 前处理节点参数

在 `preprocess_recorder.py` 中修改：

```python
self.position_threshold = 0.1  # 位置阈值（米）
self.velocity_threshold = 0.05  # 速度阈值（m/s）
self.max_recording_time = 30.0  # 最大录制时间（秒）
```

### 后处理脚本参数

命令行参数：
- `--bag-dir`: bag 文件目录
- `--output-dir`: 输出目录
- `--time-mode`: 时间戳模式（relative 或 absolute）

## 开发者信息

cjl 3011986109@qq.com

## 许可证

[待定]