ROS笔记（5）——Bag包概述与解析

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ROS Bag概念与使用场景

ROS Bag是一种文件格式，用于存储ROS系统中的消息。ROS Bag可以将ROS节点发布的消息记录下来，然后在需要的时候将这些消息再次播放回ROS系统中。

ROS Bag通常用于以下场景：

1. 离线数据处理：在无法连接实时ROS系统时，可以使用ROS Bag记录消息，然后在离线状态下进行数据处理和算法开发。
2. 数据集收集：ROS Bag可以用于收集数据集，以用于机器学习和深度学习等应用。
3. 调试和测试：ROS Bag可以用于调试和测试ROS节点和程序的行为。

ROS Bag文件生成的两种方式

ROS Bag文件以 .bag 扩展名结尾，可以通过以下方法进行保存：

1. 在终端中使用rosbag record命令来记录指定主题的消息，将消息保存到ROS Bag文件中。例如，以下命令将记录名为/scan的激光雷达数据并将其保存到名为scan.bag的文件中：

rosbag record /scan -O scan.bag

rosbag record 是一个用于记录 ROS 消息到 ROS Bag 文件中的命令行工具。它可以记录指定主题的消息，将消息保存到一个ROS Bag文件中。以下是 rosbag record 命令的常用参数：

• -a, --all：记录所有主题。
• -O, --output-name：指定输出的 ROS Bag 文件名。
• -b, --buffer-size：设置ROS Bag文件的缓冲区大小。
• -d, --duration：设置记录时间长度，以秒为单位。
• -l, --limit：设置记录的消息数量限制。
• -j, --bz2：使用bzip2压缩来压缩ROS Bag文件。
• -z, --lz4：使用LZ4压缩来压缩ROS Bag文件。
• -p, --split：设置ROS Bag文件的分段大小。
• -t, --topics：指定要记录的主题列表。
• -x, --exclude：指定要排除的主题列表。

        2.在ROS程序中使用ROS API来记录消息，将消息保存到ROS Bag文件中。例如，以下代码段将记录名为/scan的激光雷达数据并将其保存到名为scan.bag的文件中：

#include <ros/ros.h>
#include <sensor_msgs/LaserScan.h>
#include <rosbag/bag.h>

void scanCallback(const sensor_msgs::LaserScan::ConstPtr& msg)
{
  static rosbag::Bag bag;
  if (!bag.isOpen()) {
    bag.open("scan.bag", rosbag::bagmode::Write);
  }
  bag.write("/scan", ros::Time::now(), *msg);
  /*
  当程序退出时，ROS Bag 的析构函数会自动关闭文件。
  如果您想手动关闭文件，可以在程序退出前显式地删除ROS Bag对象或调用rosbag::Bag::close()方法来关闭 
  文件。
 */
}

int main(int argc, char** argv)
{
  ros::init(argc, argv, "scan_logger");
  ros::NodeHandle nh;

  ros::Subscriber sub = nh.subscribe<sensor_msgs::LaserScan>("/scan", 1, scanCallback);

  ros::spin();

  return 0;
}

python实现

#!/usr/bin/env python

import rospy
import rosbag
from sensor_msgs.msg import LaserScan

def scanCallback(msg):
    global bag
    if bag is None:
        bag = rosbag.Bag('scan.bag', 'w')
    bag.write('/scan', msg)

if __name__ == '__main__':
    rospy.init_node('scan_logger')
    bag = None
    sub = rospy.Subscriber('/scan', LaserScan, scanCallback)
    rospy.spin()
    bag.close()

无论使用哪种方法保存 ROS Bag 文件，都可以使用 rosbag play 命令或ROS API来播放并查看记录的消息。

ROS Bag文件的解析 （C++实现）

1、rosbag::View

rosbag::View是ROS Bag文件中的一组消息的视图，它提供了一些方便的方法来遍历和访问这些消息。

rosbag::View实际上是一个包含rosbag::Connection对象的集合，每个对象代表一个主题。rosbag::Connection对象包含一组时间戳和消息，表示该主题的所有消息。您可以使用以下方法来访问这些消息：

• begin()：返回指向第一条消息的迭代器。
• end()：返回指向最后一条消息后面的位置的迭代器。
• rbegin()：返回指向最后一条消息的迭代器。
• rend()：返回指向第一条消息前面的位置的迭代器。
• size()：返回视图中消息的数量。

在使用rosbag::View遍历Bag文件中的所有消息时，每个迭代器会返回一个rosbag::MessageInstance对象。这个对象包含了消息的时间戳、消息类型和消息数据等信息。您可以使用以下方法来访问这些信息：

• getTime()：返回消息的时间戳。
• getTopic()：返回消息所属的主题名称。
• getDataType()：返回消息的数据类型。
• instantiate()：将消息实例化为指定的数据类型。如果无法实例化，则返回空指针。

2、完整C++代码示例

#include <ros/ros.h>
#include <rosbag/bag.h>
#include <std_msgs/String.h>

int main(int argc, char** argv) {
    // 初始化ROS节点
    ros::init(argc, argv, "rosbag_parser");
    ros::NodeHandle n;

    // 打开bag文件
    rosbag::Bag bag;
    bag.open("/path/to/bagfile.bag", rosbag::bagmode::Read);

    // 遍历bag文件中的所有消息
    rosbag::View view(bag);
    for (rosbag::MessageInstance const m : view) {
        std_msgs::String::ConstPtr msg = m.instantiate<std_msgs::String>();
        if (msg != nullptr && m.getTopic() == "/my_topic") {
            // 打印消息内容
            ROS_INFO("Message: %s", msg->data.c_str());
        }
    }

    // 关闭bag文件
    bag.close();

    return 0;
}

ROS Bag文件的解析 （Python实现）

import rosbag
import rospy
from std_msgs.msg import String

# 初始化ROS节点
rospy.init_node('rosbag_parser')

# 打开bag文件
bag = rosbag.Bag('/path/to/bagfile.bag')

# 遍历bag文件中的所有消息
for topic, msg, t in bag.read_messages():
    # 检查消息类型和主题名称
    if topic == '/my_topic' and isinstance(msg, String):
        # 打印消息内容
        rospy.loginfo("Message: %s", msg.data)

# 关闭bag文件
bag.close()

请注意，在这个示例中，我们使用了ROS提供的rospy.loginfo函数来输出消息，它类似于Python的print函数，但是它会将消息输出到ROS的日志系统，这有助于调试和记录机器人的运行情况。

您可以将上面的代码保存为一个Python文件，然后用以下命令运行它：

rosrun <package_name> <filename.py>

请将<package_name>替换为你的ROS软件包的名称，将<filename.py>替换为你的Python文件的名称。

C++与Python 解析ROS Bag文件两种方式的对比

Python 中使用 rosbag.Bag 读取 Bag 文件，C++ 中使用 rosbag::Bag。

Python 中使用 bag.read_messages() 方法遍历 Bag 文件中的消息，C++ 中使用 rosbag::View 类和 C++11 的范围 for 循环来遍历消息。

Python 中的 t 变量表示消息的时间戳，C++ 中使用 rosbag::MessageInstance::getTime() 方法来获取消息的时间戳。

Python 中使用 msg 变量来存储消息的内容，C++ 中使用 rosbag::MessageInstance::instantiate() 方法将消息实例化为指定的数据类型，如果无法实例化，则返回空指针。

Python 中使用 topic 变量来表示消息所属的主题，C++ 中使用 rosbag::MessageInstance::getTopic() 方法来获取消息所属的主题名称。

Python 中使用 rospy.loginfo 函数来输出消息，C++ 中可以使用 ROS 的日志系统来输出消息，例如使用 ROS_INFO 宏来输出消息。

因此，使用 C++ 代码来解析 ROS Bag 文件，大致流程如下：

1. 打开 Bag 文件并创建 rosbag::Bag 对象。
2. 创建 rosbag::View 对象并遍历 Bag 文件中的消息。
3. 对于每条消息，使用 rosbag::MessageInstance::instantiate() 方法将消息实例化为指定的数据类型，并使用 rosbag::MessageInstance::getTopic() 方法获取消息所属的主题名称和 rosbag::MessageInstance::getTime() 方法获取消息的时间戳。
4. 对于符合条件的消息，使用 ROS 的日志系统或其他方式输出消息内容。
5. 关闭 Bag 文件。