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Tools 模块 ​

源码路径: modules/tools/

概述 ​

modules/tools/ 是 Apollo 自动驾驶系统的开发与调试工具集，包含 40 余个子工具，覆盖数据录制回放、3D 可视化、传感器标定、地图生成、信号模拟、记录分析等场景。工具以两种技术栈实现：

  • C++/Qt 可视化工具：基于 Cyber RT 和 Qt OpenGL 实现 3D 点云、雷达、图像渲染，核心在 visualizer/ 子目录
  • Python 脚本工具：基于 Cyber RT Python API 和 Protobuf 实现数据录制、回放、分析、地图处理等，分布在 common/、record_play/、record_analyzer/、navigator/ 等子目录

此外，manual_traffic_light/ 提供 C++ 实现的 Cyber RT 组件，用于在仿真环境中手动控制交通灯信号。

核心类 ​

ManualTrafficLight ​

C++ Cyber RT 定时器组件，用于在无感知模块时手动发送交通灯检测结果。订阅定位消息获取当前位置，查询高精地图获取前方交通灯，通过键盘输入切换红/绿灯状态，发布 TrafficLightDetection 消息。

cpp
class ManualTrafficLight final : public apollo::cyber::TimerComponent {
 public:
  bool Init();
  bool Proc();
 private:
  bool GetAllTrafficLights(std::vector<SignalInfoConstPtr> *traffic_lights);
  bool GetTrafficLightsWithinDistance(std::vector<SignalInfoConstPtr> *traffic_lights);
  bool CreateTrafficLightDetection(
      const std::vector<SignalInfoConstPtr> &signals,
      TrafficLight::Color color, TrafficLightDetection *detection);
  TrafficLight::Color GetKeyBoardColorInput();
};

RenderableObject ​

Qt OpenGL 可渲染对象基类，管理 VAO/VBO 和 Shader Program 的生命周期。所有 3D 可视化对象（点云、雷达、网格等）均继承此类。

cpp
class RenderableObject : protected QOpenGLFunctions {
 public:
  bool Init(std::shared_ptr<QOpenGLShaderProgram>& shaderProgram);
  void Destroy();
  void Render(const QMatrix4x4* mvp = nullptr);
 protected:
  virtual bool FillVertexBuffer(GLfloat* pBuffer) = 0;
  virtual GLenum GetPrimitiveType() const = 0;
};

PointCloud / RadarPoints ​

继承 RenderableObject 的具体渲染类。PointCloud 将 protobuf 点云数据转为 GL_POINTS 渲染；RadarPoints 将雷达障碍物数据渲染为彩色点，支持自定义颜色。

cpp
class PointCloud : public RenderableObject {
 public:
  bool FillData(const std::shared_ptr<const apollo::drivers::PointCloud>& pData);
  GLenum GetPrimitiveType() const override { return GL_POINTS; }
};

class RadarPoints : public RenderableObject {
 public:
  bool FillData(const std::shared_ptr<const apollo::drivers::RadarObstacles>& pData);
  void set_color(const QColor& color);
};

AbstractCamera 体系 ​

相机抽象基类，支持透视/正交两种投影模式，管理位置、姿态（yaw/pitch/roll）和投影矩阵。FreeCamera 实现自由移动（Walk/Strafe/Lift），TargetCamera 实现绕目标点旋转。

cpp
class AbstractCamera {
 public:
  enum class CameraMode { PerspectiveMode, OrthoMode };
  virtual void UpdateWorld() = 0;
  void SetUpProjection(float fovInDegrees, float nearPlaneWidth,
                       float nearPlaneHeight, float near, float far);
};

SceneViewer / MainWindow ​

SceneViewer 是 Qt OpenGL 控件，管理场景渲染、相机切换（FREE/TARGET）和鼠标交互。MainWindow 是主窗口，集成点云/图像/雷达的通道订阅与可视化。二者通过 CyberChannReader<T> 模板类订阅 Cyber RT 通道。

PbMessageManager ​

Python 消息管理器，维护 topic 到 protobuf 类型的映射表，支持按 topic 或自动猜测解析 protobuf 文件。

python
class PbMessageManager:
    def get_msg_meta_by_topic(self, topic) -> MessageType
    def get_msg_meta_by_name(self, name) -> MessageType
    def parse_topic_file(self, topic, filename)
    def parse_file(self, filename) -> (MessageType, message)

Logger ​

Python 日志工厂类，单例模式管理命名 logger，支持文件和标准输出，日志文件按小时轮转。

python
class Logger:
    @staticmethod
    def config(log_file, use_stdout, log_level)
    @staticmethod
    def get_logger(tag) -> logging.Logger

核心函数 ​

proto_utils.py ​

Protobuf 文件读写工具函数集。

python
def write_pb_to_text_file(topic_pb, file_path)    # 写 protobuf 到文本文件
def get_pb_from_text_file(filename, pb_value)       # 从文本文件读 protobuf
def get_pb_from_bin_file(filename, pb_value)        # 从二进制文件读 protobuf
def get_pb_from_file(filename, pb_value)            # 自动尝试二进制和文本模式
def flatten(pb_value, selectors)                    # 按选择器路径展平 protobuf 字段

file_utils.py ​

python
def list_files(dir_path)                # 递归列出目录下所有文件
def getInputDirDataSize(path)           # 计算目录下所有文件总大小

配置 ​

ManualTrafficLight ​

通过 manual_traffic_light.conf 和命令行 flag 控制行为：

Flag默认值说明
all_lightsfalse是否获取地图中全部交通灯
traffic_light_distance1000.0获取前方指定距离内的交通灯（米）

启动配置通过 manual_traffic_light.dag 和 manual_traffic_light.launch 定义 Cyber RT 组件拓扑。

Visualizer ​

Qt 可视化工具依赖 Shader 文件进行渲染，存储在 visualizer/ 目录下，通过 RenderableObject::CreateShaderProgram() 加载。

调用关系 ​

text
Cyber RT Framework
  |
  +-- ManualTrafficLight (TimerComponent)
  |     |-- Reader<LocalizationEstimate>   <-- /apollo/localization/pose
  |     |-- HDMapUtil (GetForwardNearestSignalsOnLane)
  |     +-- Writer<TrafficLightDetection>  --> /apollo/perception/traffic_light
  |
  +-- Visualizer (Qt Application)
        |-- MainWindow
        |     |-- CyberChannReader<PointCloud/Image/RadarObstacles>
        |     +-- SceneViewer
        |           |-- AbstractCamera {FreeCamera, TargetCamera}
        |           +-- RenderableObject {PointCloud, RadarPoints, Grid, Plane}
        +-- Python Tools (common/)
              |-- PbMessageManager -> proto_utils
              |-- Logger
              +-- file_utils

Python 工具链:
  record_play/    -- 录制 RTK 数据到 Cyber RT
  record_analyzer/ -- 分析 planning/control 模块表现
  navigator/       -- 路线录制、平滑、可视化
  replay/          -- 回放录制文件

贡献者

The avatar of contributor named as Steven Moder Steven Moder

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