技术标签: SLAM ubuntu ROS ORB-SLAM3
视觉SLAM实验要在Ubuntu20.04系统上使用ROS跑ORB-SLAM3,熟悉一下特征点法的SLAM,把安装过程总结记录下来。
系统 | 版本 |
---|---|
ubuntu | 20.04 |
Pangolin | 0.6 |
Eigen | 3 |
Opencv | 4.2 |
usb_cam |
# 默认注释了源码镜像以提高 apt update 速度,如有需要可自行取消注释
deb https://mirrors.tuna.tsinghua.edu.cn/ubuntu/ bionic main restricted universe multiverse
# deb-src https://mirrors.tuna.tsinghua.edu.cn/ubuntu/ bionic main restricted universe multiverse
deb https://mirrors.tuna.tsinghua.edu.cn/ubuntu/ bionic-updates main restricted universe multiverse
# deb-src https://mirrors.tuna.tsinghua.edu.cn/ubuntu/ bionic-updates main restricted universe multiverse
deb https://mirrors.tuna.tsinghua.edu.cn/ubuntu/ bionic-backports main restricted universe multiverse
# deb-src https://mirrors.tuna.tsinghua.edu.cn/ubuntu/ bionic-backports main restricted universe multiverse
deb https://mirrors.tuna.tsinghua.edu.cn/ubuntu/ bionic-security main restricted universe multiverse
# deb-src https://mirrors.tuna.tsinghua.edu.cn/ubuntu/ bionic-security main restricted universe multiverse
# 预发布软件源,不建议启用
# deb https://mirrors.tuna.tsinghua.edu.cn/ubuntu/ bionic-proposed main restricted universe multiverse
# deb-src https://mirrors.tuna.tsinghua.edu.cn/ubuntu/ bionic-proposed main restricted universe multiverse
执行命令更新源
sudo apt-get update
sudo apt-get upgrade
ROS全称Robot Operating System(机器人操作系统)
http://www.autolabor.com.cn/book/ROSTutorials/index.html
小鱼老师把国外关于ROS的库放到了自己的服务器上,所以只用向他的服务器发送命令就能快速安装
安装ROS系统配置比较复杂,Ubuntu20.04对应ROS版本为noetic,推荐使用小鱼老师的一键安装、配置ROS的代码
wget http://fishros.com/install -O fishros && bash fishros
平时使用都是ROS1,ROS2是ROS1的改进版本,支持多机,分布式,暂时不会使用。
sudo apt-get install git
sudo apt install g++
建议先安装ROS中的cv_bridge
和libopencv-dev
,再安装和libopencv版本号一样的opencv库,这样可以避免opencv的版本冲突问题。
sudo apt-get install libopencv-dev
sudo apt-get install ros-noekit-cv-bridge
sudo apt-get install build-essential libgtk2.0-dev libgtk-3-dev libavcodec-dev libavformat-dev libjpeg-dev libswscale-dev libtiff5-dev
sudo apt install python3-dev python3-numpy
sudo apt install libgstreamer-plugins-base1.0-dev libgstreamer1.0-dev
sudo apt install libpng-dev libopenexr-dev libtiff-dev libwebp-dev
解压至主目录,重新命名:opencv
cd opencv
mkdir build
cd build
cmake -D CMAKE_BUILD_TYPE=Release -D OPENCV_GENERATE_PKGCONFIG=YES ..
make -j16
sudo make install
pkg-config --modversion opencv4
由于noekit的自带libopencv版本是4.2.0,如果安装opencv3会出现版本冲突使编译不通过。如果安装opencv4但不是4.2.0依然会产生冲突,但编译能够通过,但运行时会出现核心已转储的问题。所以建议直接安装和libopencv一样的版本,小鱼的ROS已经自带OpenCV4.2.0,所以只需要挑着安装即可
sudo apt-get install libeigen3-dev
解压到主目录,重新命名为Pangolin
sudo apt-get install libglew-dev libboost-dev libboost-thread-dev libboost-filesystem-dev
sudo apt-get install ffmpeg libavcodec-dev libavutil-dev libavformat-dev libswscale-dev libpng-dev
cd Pangolin
mkdir build && cd build
cmake -DCPP11_NO_BOOST=1 ..
make
sudo make install
cd ../examples/HelloPangolin
mkdir build && cd build
cmake ..
make
./HelloPangolin
#成功会弹出如下窗口
①这里非常坑,官网上的依赖没有boost,但如果不安装boost会报很多的关于c++的错误,并且无法定位
②进入boost官网网址:http://www.boost.org/users/download/
③解压编译安装
tar -xvf boost_1_77_0.tar.gz
cd ./boost_1_77_0
./bootstrap.sh
sudo ./b2 install
git clone https://github.com/UZ-SLAMLab/ORB_SLAM3.git
①ORB_SLAM3下CMakeLists.txt
set(CMAKE_CXX_STANDARD 14)
find_package(Eigen3 REQUIRED)
②修改ORB_SLAM3/Examples_old/ROS/ORB_SLAM3/CMakeLists.txt
set(CMAKE_C_FLAGS "${CMAKE_C_FLAGS} -Wall -O3")
set(CMAKE_CXX_FLAGS "${CMAKE_CXX_FLAGS} -Wall -O3")
第41行,将find_package(Eigen3 3.1.0 REQUIRED)修改
find_package(Eigen3 REQUIRED)
set(CMAKE_CXX_STANDARD 14)
find_package(OpenCV 4.2.0 REQUIRED)
去掉-march=native,避免运行一段时间后核心已转储的问题
set(CMAKE_C_FLAGS "${CMAKE_C_FLAGS} -Wall -O3")
set(CMAKE_CXX_FLAGS "${CMAKE_CXX_FLAGS} -Wall -O3")
set(CMAKE_C_FLAGS "${CMAKE_C_FLAGS} -Wall -O3")
set(CMAKE_CXX_FLAGS "${CMAKE_CXX_FLAGS} -Wall -O3")
将find_package(Eigen3 3.1.0 REQUIRED)修改
find_package(Eigen3 REQUIRED)
sudo apt install libpython2.7-dev
①在编译ros版本时候需要初始化ROS,在**~/.bashrc的最后一行加入以下代码
sudo gedit ~/.bashrc
export ROS_PACKAGE_PATH=${ROS_PACKAGE_PATH}:/home/geekfanr/workspace/ORB_SLAM3/Examples/ROS
#保存退出
source ~/.bashrc
②再打开一个终端运行
echo ${ROS_PACKAGE_PATH}
如果能正确显示刚刚加入的地址则正常
ROS中使用许多工具前,要求需要初始化rosdep(可以安装系统依赖),rosdep 的初始化与更新
小鱼基于rosdep源码制作了rosdepc,专门服务国内ROS用户
sudo pip install rosdepc
①编译ORB-SLAM3
cd ORB_SLAM3
chmod +x build.sh
./build.sh
②编译ROS下ORB-SLAM3
cd ORB_SLAM3
chmod +x build_ros.sh
./build_ros.sh
mkdir -p ~/catkin_ws/src
cd ~/catkin_ws/src
catkin_init_workspace
cd ~/catkin_ws/
catkin_make
source ~/catkin_ws/devel/setup.bash
cd catkin_ws/src
git clone https://github.com/bosch-ros-pkg/usb_cam.git
cd ..
ctakin_make
source ./devel/setup.bash
cd ~/catkin_ws/src/usb_cam
mkdir build
cd build
cmake ..
make
打开新终端,运行ROS
roscore
cd ~/catkin_ws/
回到原终端运行launch文件
source devel/setup.bash
roslaunch usb_cam usb_cam-test.launch
这里注意,如果是虚拟机运行,需要把USB控制器的USB兼容性给为USB 3.1
sudo apt-get install v4l-utils
在ROS中已经集成了对相机完成标定以及畸变矫正的整个流程,用起来非常方便。通常使用张正友相机标定方法,即利用平面坐标的单应性关系,流程简洁
黑白棋盘格是由9×7的黑白格组成,但是使用时仅仅用到内部交点数即8×6的角点
rosrun camera_calibration cameracalibrator.py –size 8×6 –square 0.03 image:=/usb_cam/image_raw
注意标定过程中左右,上下,前后,对角方向前后倾斜标定板,这样使得右边X,Y,Size,Skew变成绿色后,CALIBRATE按钮变为蓝色,然后点击(等上半分钟左右)变为下面三个按钮都可以点击,依次点击SAVE(保存)和COMMIT(提交)到相机配置文件中。即可将标定结果保存至本地。
点击SAVE之后:(‘Wrote calibration data to’, ‘/tmp/calibrationdata.tar.gz’)
找到标定结果文件后,按照其数据修改Examples_Old/ROS/ORB_SLAM3
目录下Asus.yaml
save
按钮,终端会打印生成文件及路径(计算机目录/tmp下)commit
按钮,提交数据并退出程序,可以看到提示写入文件head_camera.yamlwriting calibration data to /home/geekfanr/.ros/camera_info/head_camera.yaml
找到标定结果文件后,按照其数据修改Examples_Old/ROS/ORB_SLAM3目录下Asus.yaml
由于OpenCV标定出来的文件,畸变参数好像和ORB-SLAM2使用的畸变参数略有不同,这里先不填,只填上相机矩阵的参数。
在运行程序之前,需要将ORB_SLAM3/Examples_Old/ROS/ORB_SLAM3/src/ros_mono.cc和ORB_SLAM3/Examples_Old/ROS/ORB_SLAM3/src/AR/ros_mono_ar.cc的接收话题名称更改
ros::NodeHandle nodeHandler;
ros::Subscriber sub = nodeHandler.subscribe("/usb_cam/image_raw", 1, &ImageGrabber::GrabImage,&igb);
ros::spin();
rosrun ORB_SLAM3 Mono Vocabulary/ORBvoc.txt Examples/Monocular/EuRoC.yaml
目前能够编译运行诸如此类的特征法SLAM开源项目了,虽然初学经历了各种尝试,但是熟悉了Linux系统和ROS系统的操作、cmake、shell、OpenCV等等,为了能够自己进行开发,还需要更深入的学习。
从开源项目入手,学习其理论和工程实现,是入门的捷径,只有看懂的代码才改的动代码,深入之后在其基础上做一定的改进。
工程实现只是科研的一部分,作为研究生,更重要的是抓住SLAM中的一个小问题,看看能否对现有的算法进行改进或者比较。所以还是要从论文出发,寻找灵感,去实现,并验证效果。
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